Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

I.
Mục lục
Mục lục.....................................................................................................................1
Chơng I: Nghiên cứu phân tích cấu trúc thang máy..................................................2
I. Giới thiệu thang máy.............................................................................................2
II. Phân loại thang máy............................................................................................5
1. Phân loại theo chức năng................................................................................5
2. Phân loại theo tốc độ dịch chuyển..................................................................6
3. Phân loại theo tải trọng...................................................................................6
4. Phân loại theo vị trí đặt bộ kéo tời..................................................................6
5. Theo hệ thống vận hành.................................................................................6
III. Trang thiết bị cơ khí của thang máy....................................................................7
1. Tổng thể cơ khí thang máy.............................................................................7
2. Thiết bị lắp đặt trong buồng máy ...................................................................7
3. Thiết bị lắp trong giếng thang máy.................................................................9
4. Thiết bị lắp đặt trong hố giếng thang máy......................................................9
5. Các thiết bị cố định trong giếng thang..........................................................10
5.1 Ray dẫn hớng..........................................................................................10
5.2 Giảm chấn...............................................................................................10
6. Cabin và các thiết bị liên quan......................................................................10
6.1 Khung cabin............................................................................................10
6.2 Ngµm dÉn híng.......................................................................................10
6.3 HƯ thèng treo ca bin................................................................................10
6.4 Bng cabin..........................................................................................11
6.5 Hệ thống cửa cabin và cửa tầng.............................................................11

7. Hệ thống cân bằng trong thang máy..............................................................11
7.1 Đối trọng.................................................................................................11
7.2 Xích và cáp cân bằng...............................................................................12
7.3 Cáp nâng..................................................................................................12
7.4 Bộ kéo tời................................................................................................12
8. Thiết bị an toàn cơ khí..................................................................................13
8.1 Phanh hÃm điện từ : ................................................................................13
8.2 Phanh bảo hiểm : ................................................................................13
9. Cảm biến vị trí...............................................................................................14
IV. Hệ thống mạch điện của thang máy..................................................................16
1. Mạch động lực:............................................................................................16
2. Mạch điều khiển:..........................................................................................16
3. Mạch tín hiệu:..............................................................................................17
4. Mạch chiếu sáng: ........................................................................................17
5. Mạch an toàn:...............................................................................................17
Chơng II: khảo sát đặc tính của thang máy và các yêu cầu điều khiển...................17
a. Khảo sát đặc điểm của thang...............................................................................17
b. Tính chọn công suất động cơ chuyền động thang máy ......................................21
c. Các hệ truyền động dùng trong thang máy..........................................................25
d. Đặc điểm đặc trng cho chế độ làm việc của hệ truyền động thang máy..............26
e. ảnh hởng của tốc độ, gia tốc và độ giật đối với hệ truyền động thang máy.........27
f. Dừng chính xác buồng thang...............................................................................28
g. hệ biến tần động cơ và hệ thống điều khiển pLc................................................32
Svth: DoÃn Hoàng Mai

1

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44



Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

1. sơ đồ khối của hệ biến tần động cơ .............................................................33
2. Giới thiệu về biến tần 3g3mv của omron......................................................33
1.1 Đặt vấn đề................................................................................................33
1.2 Tổng quan về biến tần 3G3MV và chức năng hoạt động.......................34
2........................................................................................................................35
2.1 .................................................................................................................35
chơng III: xây dựng hệ thống điều khiển và lập trình điều khiển thang máy...........35
I. Phơng pháp mô tả mạch trình tự............................................................................35
II. Tổng hợp mạch trình tự........................................................................................37
III. Xây dựng các khối chức năng chính của thang...................................................38
1. Xác định các yêu cầu phục vụ và lu giữ các yêu cầu đó...............................39
2. bài toán xác định vị trí hiện tại của buồng thang...........................................39
3. Bài toán xác định hành trình hiện tại của buồng thang(đang nâng hay đang
hạ).......................................................................................................................39
4. Nâng hạ buồng thang...................................................................................39
5. Điều khiển dừng buồng thang......................................................................39
6. Bi toán đóng mở cửa...................................................................................42
7. Bài toán điều khiển đèn và quạt buồng thang................................................45
8. Bài toán xử lý các sự cố xảy ra đối với thang................................................45
IV. PLC ...................................................................................................................45
2.2 sơ đồ tổng quát của PLC..........................................................................46
2.3 Cấu trúc bộ nhớ của CPU.........................................................................49
2.4 Vòng quét chơng trình..........................................................................51
2.4 Kỹ thuật lập trình......................................................................................52

2.5 Ngôn ngữ lập trình..................................................................................55
chơng IV: xây dựng mô hình mô phỏng thang máy................................................56
I. Xác định các vấn đề sẽ mô phỏng.........................................................................56
II. Xây dựng kết cấu cho mô hình mô phỏng............................................................56
III. Xây dựng kế hoạch mô phỏng và kiểm nghiệm trên thực tế..............................56

Chơng I: Nghiên cứu phân tích cấu trúc thang máy
I.
Giới thiệu thang máy
Thang máy là thiết bị vận tải dùng để chở ngời và hàng hoá theo phơng thẳng
đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phơng thẳng đứng theo một tuyến đÃ
định sẵn.Thang máy và máy nâng đợc sử dụng rộng rÃi trong các ngành sản xuất của
nền kinh tế quốc dân nh trong ngành khai thác hầm mỏ,trong ngành xây dựng,luyện
Svth: DoÃn Hoàng Mai

2

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44


Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

kim,công nghiệp nhẹở những nơi đó thang máy và máy nâng đợc sử dụng để vận
chuyển hàng hoá,sản phẩm,đa công nhân tới nơi làm việc có độ cao khác nhauNó
đà thay thÕ cho søc lùc cđa con ngêi vµ mang lại năng suất cao.Hình dáng tổng thể
của thang máy đợc giới thiệu tại hình 1.


Hình 1.1 : hình dáng tổng thể của thang máy
Trong sinh hoạt dân dụng,thang máy đợc lắp đặt và sử dụng rộng rÃi trong các
toà nhà cao tầng,trong các khách sạn,siêu thị,công sở và trong các bệnh viện.Hệ
thống thang máy đà giúp con ngời tiết kiệm đợc nhiều thời gian và sức lực
Svth: DoÃn Hoàng Mai

3

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44


Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

Nhiều quốc gia trên thế giới đà quy định đối với các toà nhà cao trên 6 tầng trở lên

phải đợc trang bị thang máy để đảm bảo cho ngời đi lại thuận tiện,tiết kiệm thời gian
và tăng năng suất lao động.Giá thành của thang máy trang bị cho công trình so với
tổng giá thành công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý.
ở Việt Nam trớc đây thang máy chủ yếu đợc sử dụng trong các ngành công nghiệp
để chở hàng hoá và ít đợc phổ biến.Nhng trong giai đoạn hiện nay với sự phát triển
mạnh mẽ của nền kinh tế quốc dân và đời sống nhân dân ngày càng nâng cao,việc sử
dụng thang máy trong mọi lĩnh vực ngày càng tăng lên.
Phụ tải của thang máy thay ®ỉi trong mét ph¹m vi rÊt réng ,nã phơ thc vào lợng
hành khác đi lại trong một ngày đêm và hớng vận chuyển hành khách.Nh thang máy
lắp đặt trong nhà hành chính,buổi sáng đầu giờ làm việc hành khách đi nhiều theo

chiều lên.còn buổi chiều ,cuối giờ làm việc,hành khách sẽ đi theo chiều xuống nhiều.
Thang máy là một thiết bị vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt ,nó liên
quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con ngời ,vì vậy yêu cầu chung đối với hệ
thống thang máy khi thiết kế ,chế tạo ,lắp đặt ,vận hành,sử dụng và sửa chữa là phải
tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an toàn đợc quy định trong các
tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm.
Thang máy chỉ có cabin đẹp ,sang trọng,thông thoáng , êm dịu thì cha đủ điều
kiện để đa vào sử dụng mà còn phải đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy
nh: điện chiếu sáng dự phòng khi mất điện,điện thoại nội bộ(interphone), chuông
báo,bộ hÃm bảo hiểm, an toàn cabin(đối trọng), công tắc an toàn của cửa cabin,khoá
an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất nguồn điện
Lựa chọn thang máy không chỉ đơn thuần xem xét các vấn đề kỹ thuật mà còn
phải xem xét cả các yếu tố kinh tế .Hiển nhiên càng nhiều thang máy có tải định mức
lớn,tốc độ định mức cao,hệ điều khiển càng hiện đại thì càng tạo điều kiện thuận lợi
cho khách hàng sử dụng cũng nh rút ngắn thời gian chờ đợi,giảm thời gian đi tốc độ
định mức,một mặt đòi hỏi vốn đầu t cho thang lớn,mặt khác làm tăng diện tích chiếm
chỗ,tăng chi phí xây dựng cho giếng thangNh vậy điều kiện thuận lợi cho hành
khách và vốn đầu t luôn là hai chỉ tiêu tỷ lệ nghịch với nhau.Quá trình lựa chọn thang
máy chính là quá trình xác định số thang,tính năng kỹ thuật của thang (tải ,tốc độ
định mức,phơng pháp điều khiển),các kích thớc cơ bản của thang và vị trí đặt

Svth: DoÃn Hoàng Mai

4

Lớp: Trang bị ®iƯn-®iƯn tư K44


Đồ án tốt nghiệp


Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

thang phù hợp với đặc điểm ,mục đích sử dụng của toà nhà với vốn đầu t chấp nhận đợc.
Đối với nhà sử dụng nhiều thang, bên cạnh việc chọn tính năng kỹ thuật còn phải
bố trí chúng thành nhóm sao cho hợp lý để tận dụng năng suất tối u của thang cũng
nh tạo thuận lợi cho khách.
Đối với các toà nhà cao tầng có lợng hành khách cần vận chuyển lớn ngời ta thờng
chi thang máy ra làm các nhóm riêng phục vụ các thành phần khác nhau theo chiều
cao của toà nhà.Các thang máy ở các nhóm khác nhau có thể có tính năng kỹ thuật
khác nhau,thờng các thang phục vụ cho các tầng cao có tảI và tốc độ định mức lớn
hơn các thang phục vụ phần thấp hơn.
II.
Phân loại thang máy
Tuỳ thuộc vào tính chất,chức năng của thang máy.Thang máy có thể phân loại
thành rất nhiều loại tuỳ thuộc vào các tính chất.ví dụ nh phân loại theo hệ dẫn động
cabin,theo vị trí đặt bộ kéo tời,theo hệ thống vận hành,theo công dụng.dới đây là
một số phân loại:

1. Phân loại theo chức năng
+ Thang máy chở ngời
Gia tốc cho phép đợc quy định theo cảm giác của hành khách :Gia tốc tối u là a<
2m/s2
ã Thang máy dùng trong 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
ã Thang máy dùng trong bệnh viện:Phải đảm bảo rất an toàn,sự tối u về độ êm
khi dịch chuyển,thời gian dịch chuyển ,tính u tiên đúng theo các yêu cầu của
bệnh viện..
ã Thang máy dùng trong các hầm mỏ ,xí nghiệp:Đáp ứng đợc các điều đợc các

điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp nh tác động của môI trờng làm
việc:độ ẩm,nhiệt độ,thời gian làm việc,sự ăn mòn
+ Thang máy chở hàng
Đợc sử dụng rộng rÃi trong công nghiệp,trong kinh doanhNó đòi hỏi cao về việc
dừng chính xác buồng thang máy đảm bảo cho việc vận chuyển hàng hoá lên xuống
thang máy đợc dễ dàng thuận tiện

Svth: DoÃn Hoàng Mai

5

Lớp: Trang bị ®iƯn-®iƯn tư K44


Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

2. Phân loại theo tốc độ dịch chuyển.
ã

Thang máy tốc độ thấp : v < 1 m/s

ã

Thang máy tốc độ trung bình: v= 1 ữ 2,5 m/s. Thờng dùng cho các nhà
có số tầng từ 6 ữ 12 tầng.


ã

Thang máy tốc độ cao:v =2,5 ữ 4 m/s. Thờng dùng cho các nhà có số
tầng mt >16 tầng.

ã

Thang máy tốc độ rÊt cao(Siªu tèc) : v = 5m/s. Thêng dïng trong các
toà tháp cao tầng.

3. Phân loại theo tải trọng
ã

Thang máy lo¹i nhá :Q < 500 Kg.Hay dïng trong th viƯn,trong các nhà
hàng ăn uống để vận chuyển sách hoặc thực phẩm

ã

Thang máy loại trung bình : Q = 500 ữ 1000 Kg.

ã

Thang máy loại lớn : Q = 1000 ữ 1600 kg.

ã

Thang máy loại rất lớn Q > 1600 Kg.

4. Phân loại theo vị trí đặt bộ kéo tời
đối với thang máy điện

Thang máy có bộ kéo tời đặt phía trên giếng thang.
Thang máy có bộ tời kéo đặt dới giếng thang .
đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng thanh răng thì bộ tời dẫn
động đặt ngay trên nóc cabin.
Đối với thang máy thuỷ lực : Buồng đặt tại tâng trệt .

5. Theo hệ thống vận hành.
a) Theo mức dò tự động :
+ loại nửa tự động
+ loại tự động ;
b ) theo tổ hợp ®iỊu khiĨn :
+ ®iỊu khiĨn ®¬n ;
+ ®iỊu khiĨn kÐp ;
+ điều khiển theo nhóm ;
c ) theo vị trí ®iỊu khiĨn :
+ ®iỊu khiĨn trong cabin ;
+ ®iỊu khiĨn ngoài cabin ;
+ điều khiển cả trong và ngoài cabin ;

Svth: DoÃn Hoàng Mai

6

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44


Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi


Tim boi :

III.

Trang thiết bị cơ khí của thang máy

1. Tổng thể cơ khí thang máy
Các thiết bị chính của thang máy gồm có : buồng thang ,tời nâng, cáp treo
buồng thang, ®èi träng, ®éng c¬ trun ®éng, phanh h·m ®iƯn tõ và các thiết bị điều
khiển khác.
Tất cả các thiết bị của thang máy đợc 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 đợc 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 dÉn híng ;7. HƯ thèng ®èi träng ; 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 lắp đặt trong buồng máy
+ Cơ cấu nâng
Trong buồng máy lắp đặt hệ thống tời nâng hạ buồng thang (cơ cấu nâng) 1
(trên hình 1.2) 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 đợc lắp đặt trên tấm đế bằng thép. Trong thang máy thờng dùng hai cơ cấu nâng
(hình 1.3) :
-

cơ cấu nâng có hộp tốc độ (hình 1.3 a)


-

cơ cấu nâng không dùng hộp tốc độ (hình 1.3 b).

Cơ cấu nâng không có hộp tốc độ thờng 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.
Svth: DoÃn Hoàng Mai

7

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44


Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

+ Puli dẫn hớng 2 (hình 1.2).

Hình 1.2 :các thiết bị cơ khí lắp trong thang.

+ Bộ phận hạn chế tốc độ 4 (hình 1.2) làm việc phối hợp với phanh boả hiểm
bằng cáp liên động 10 để hạn chế tốc độ di chuyển của buồng thang
Svth: DoÃn Hoàng Mai


8

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44


Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

3. Thiết bị lắp trong giếng thang máy
+ Buồng thang : Trong quá trình làm việc, buồng thang 5 (hình 1.2) di chun
trong giÕng thang m¸y däc theo c¸c thanh dẫn hớng 6 (hình 1.2). Trên nóc buồng
thang có lắp đặt phanh bảo hiểm, động cơ truyền động đóng - mở cửa buồng thang 12
(hình 1.2). Trong buông thang lắp ®Ỉt hƯ thèng nót bÊm ®iỊu khiĨn, hƯ thèng ®Ìn báo,
đèn chiếu sáng buồng thang, công tắc liên động với sàn của buồng thang và điện thoại
lên lạc với bên ngoài trong trờng hợp thang máy mất điện. Cung cấp điện cho buồng
thang bằng dây cáp mềm 11 (hình 1.2).
+ Hệ thống cáp treo 3 (hình 1.2) là hệ thống cáp hai nhánh một đầu nối với
buồng thang đầu còn lại nối với đối trọng 7 cùng với puli dẫn hớng .
+ 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.

4. Thiết bị lắp đặt trong hố giếng thang máy
Trong hố giếng thang máy lắp đặt hệ thống giảm xóc 8 (hình 1.2) 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).


Hình 1.3 : Cơ cấu nâng thang

Svth: DoÃn Hoàng Mai

9

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44


Đồ án tốt nghiệp

Gvhd: Thầy Trần Văn Khôi

Tim boi :

5. Các thiết bị cố định trong giếng thang
5.1 Ray dẫn hớng
Ray dẫn hớng đợc lắp đặt dọc theo giếng thang để dẫn hớng cho cabin và đối
trọng chuyển động dọc theo giếng thang. Ray dẫn hớng 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 phớng nằm ngang trong quá trình chuyển động. Ngoài ra ray dẫn hớng còn phải
đủ cứng vững để trọng lợng của cabin và tải trọng trong cabin tựa lên dẫn hớng cùng
các thành phần tải trọng động khi bộ hÃm bảo hiểm làm việc (trong trờng hợp bị đứt
cáp hoặc cabin đi xuống với tốc độ lớn hơn giá trị cho phép).

5.2 Giảm chấn
Giảm chấn đợc lắp đặt dới đáy hố thang để dừng và đỡ cabin và đối trọng trong trờng hợp cabin hoặc đối trọng chuyển động xuống dới 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.

6. 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 ngời phải
đảm bảo các yêu cầu về thông gió, nhiệt độ và ánh sáng.

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

6.2 Ngàm dẫn hớng
Ngàm dẫn hớng có tác dụng dẫn hớng cho cabin và đối trọng chuyển động dọc
theo ray dẫn hớng 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 hớng : ngàm trợt(bạc trợt) và ngàm con lăn.

6.3 Hệ thống treo ca bin
Do cabin và đối trọng đợc treo bằng nhiều sợi cáp riêng biệt cho nên phải có hệ
thống treo để đảm bảo cho các sợi cáp nâng riêng biệt có độ căng nh nhau.Trong trờng hợp ngợc lại ,sợi cáp chịu lực căng lớn nhất sẽ bị quá tải còn sợi cáp chùng sẽ trợt
Svth: DoÃn Hoàng Mai

10

Lớp: Trang bị điện-điện tử K44