CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 1.1 Khái niệm về thang máy Thang máy là một thiết bị chuyên dụng để vận chuyển người, hàng hóa và vật liệu,. theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150° so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Thang máy thường được sử dụng trong các khách sạn, chung cư, công sở, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, hay trong các nhà máy, công xưởng,. Thang máy là một phương tiện vận chuyển đòi hỏi tính an toàn nghiêm ngặt, liên quan trực tiếp đến tài sản và tính mạng con người nên việc tính toán, thiết kế, lắp đặt thang máy cần tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu về kĩ thuật được qui định trong các quy chuẩn có sẵn.2 Phân loại thang máy 1.1 Phân loại theo chức năng Thang máy chuyên chở người Thang máy chuyên chở hàng nhưng có người đi kèm Thang máy chuyên chở người nhưng có hàng đi kèm Thang máy bệnh viện 1.2 Phân loại theo hệ thống dẫn động Thang máy dẫn động điện Thang máy thủy lực Thang máy khí nén 1.3 Phân loại theo hệ thống điều khiển Điều khiển bằng relay 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Điều khiển bằng PLC Điều khiển bằng máy tính 1.4 Phân loại theo trọng tải Thang máy loại nhỏ Q<160kg Thang máy trung bình Q=500 – 2000kg Thang máy loại lớn Q>2000kg 1.5 Phân loại theo độ dịch chuyển Thang máy chạy chậm V=0.5m/s Thang máy tốc độ trung bình V= 0,75 – 1,5m/s Thang máy tốc độ cao V= 2,5- 5m/s 1.3 Cấu tạo chung Thang máy có nhiều loại khác nhau nhưng nhìn chung có một số bộ phận chính như Nguồn, bộ chống vượt tốc, máy kéo, dây cáp, ray dẫn hướng, đối trọng, tủ điều khiển, bộ phận lò xo giảm chấn, hệ thống các nút nhấn trong và ngoài.
7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Hình 1. Sơ đồ kết cấu cơ khí của thang máy 1.4 Các thiết bị khác 1.1 Động cơ kéo Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống. Động cơ sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pha roto dây quấn hoặc rôto lồng sóc, vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng với yêu cầu sử dụng tốc độ, mô men động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy. Động cơ là một phần tử quan trọng được điều chỉnh phù hợp với yêu cầu nhờ một hệ thống điện tử ở bộ xử lý trung tâm.
8 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Hình 2. Động cơ kéo có hộp số và không hộp số 1.2 Động cơ mở cửa Động cơ mở cửa là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra mômen mở cửa cho cabin kết hợp với mở cửa tầng. Khi cabin dừng đúng tầng, rơle thời gian sẽ đóng mạch điều khiển động cơ mở cửa tầng hoạt động theo một quy luật nhất định sẽ đảm bảo quá trình đóng mở êm nhẹ không có va đập. Nếu không may một vật gì đó hay người kẹp giữa cửa tầng đang đóng thì cửa sẽ tự động mở ra nhờ bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có gắn phản hồi với động cơ qua bộ sử lý trung tâm.
Động cơ cửa cabin thang máy 9 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử 1.3 Cửa Gồm cabin và cửa tầng, cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khách hàng và ngăn không cho rơi khỏi cabin bất cứ thứ gì. Cửa tầng để che chắn bảo vệ toàn bộ giếng thang và các thiết bị trong đó. Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời. Các mẫu cửa thang máy 1.4 Phanh điện từ Là khâu an toàn, nó thực hiện nhiệm vụ giữ cho cabin đứng im ở các vị trí dừng tầng, khối tác động là hai má phanh sẽ kẹp lấy tang phanh, tang phanh gắn đồng trục với trục động cơ.
Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của động cơ 10 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Hình 5. Phanh ERS VAR 15 của hãng Warner Electric 1.5 Cảm biến Cảm biến quang Hình 6. Cảm biến BM Series của hãng Autonics 11 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Hình 7. Cảm biến cửa SN-GM-1-P16192H-b Cảm biến trọng lượng Hình 8.
Cảm biến trọng lượng buồng thang Cảm biến đóng mở cửa cabin: có thể dùng cảm biến tiếp điểm 12 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Hình 9. Cảm biến tiếp điểm 1.6 Các phím gọi tầng Bên ngoài các cửa tầng thường có nút để gọi thang. Bên trong buồng thang có các nút hiển thị tầng mà hành khách muốn đến. Khi muốn đến tầng nào thì hành khách chỉ việc ấn số tương ứng với tầng muốn đến.
Ngoài ra còn có các phím đóng mở cửa nhanh. Bảng điều kiển trong và ngoài thang máy 13 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử 1.7 Các thiết bị khác Aptomat: có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch trong hệ thống điện Hình 11. Aptomat Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc, các chỉ số báo chuyển động… được lắp trong cabin để tạo ra cho khách hàng cảm giác an toàn dễ chịu khi đi thang máy. Trong thang máy chở người, việc tính toán chọn các thiết bị là vô cùng quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến người sử dụng.
Yêu cầu công nghệ được đặt ra cho các thiết bị là: Động cơ làm việc êm, ít tiếng ồn, công suất đạt yêu cầu Các cảm biến làm việc nhạy, có tính ổn định Chế độ lên xuống có thay đổi vận tốc theo thời gian, không để người sử dụng bị khó chịu 14 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử 1.5 Các yêu cầu khi điều khiển thang máy 1.1 Yêu cầu an toàn Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến độ cao khác vì vậy trong thang máy, vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu. Để đảm cho sự hoạt động an toàn của thang máy, người ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát hoạt động của thang nhằm phát hiện và xử lý sự cố. Trong thực tế, khi thiết kế truyền động cho thang máy phải phối hợp bảo vệ cả phần cơ và phần điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ. Chẳng hạn, khi cấp điện cho động cơ kéo buồng thang thì cũng cấp điện luôn cho động cơ phanh, làm nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng.
Khi đó buồng thang mới có thể chuyển động được. Khi mất điện, động cơ phanh không quay nữa, các má phanh kẹp sẽ tác động vào đường ray giữ cho buồng thang không rơi. Phanh bảo hiểm kiểu kìm 1.2 Yêu cầu dừng chính xác buồng thang Buồng thang của thang máy cần phải dùng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng sau khi đã ấn nút dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra hiện tượng: làm cho hành khách ra/vào khó khăn, tăng thời gian ra/vào của hành khách dẫn đến giảm năng suất.
15 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử Để khắc phục hậu quả này, có thể bố trí các cảm biến ở gần sàn tầng, kết hợp với biến tần ta có thể điều khiển dễ dàng tốc độ động cơ một cách phù hợp nhất.3 Ảnh hưởng của gia tốc, vận tốc đối với hệ truyền động thang máy Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho buồng thang chuyển động êm. Việc buồng thang chuyền động êm hay không lại phụ thuộc vào gia tốc khi mở máy và hãm máy. Các tham số chính đặc trưng cho chế độ làm việc của thang máy là: tốc độ di chuyển v [m/s], gia tốc a [m/s2] và độ giật [m/s3]. Tốc độ di chuyển của buồng thang quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng 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 ra cảm giác khó chịu cho hành khách (như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở v. Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m/s2.6 Các thông số hệ truyền động cơ khí thang máy đã thiết kế 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử 4 4 2 1 R 5 5 CC Tai Qm Q1 Q2 CW CAR t1 t2 t tck Hình 13 Sơ đồ bố trí thang máy Tải trọng: Q = 300kg Khối lượng cabin G = 150kg Vận tốc cabin v = 45m/phút Thời hạn phục vụ L = 12000 giờ Động cơ 3K112Sa4 Công suất P = 2,2Kw Hộp giảm tốc : sử dụng bộ truyền trục vít bánh vít u = 25 17 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Đồ án thiết kế hệ thống cơ điện tử CHƯƠNG 2:XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY 2.1 Lựa chọn phương án điều khiển Điều khiển thang máy chúng ta có thể có nhiều phương án lựa chọn như dùng vi điều khiển,PLC, hay điều khiển phân tán. Tại sao những thang máy của các hãng sản xuất lớn như Mitsubishi, Otis, Hitachi lại dùng bộ điều khiển khả trình PLC thay cho những phương án điều khiển khác. Lý do nó có những ưu điểm sau: Giảm đến 80% số lượng dây nối Công suất tiêu thụ của PLC rất thấp Khả năng tự chuẩn đoán do đó giúp cho việc sửa chữa dễ dàng Có thể thay đổi chức năng điều khiển bằng thiết bị lập trình Giảm thiểu số lượng rơ le và timer so với cổ điển Dung lượng chương trình lớn có thể chứa được nhiều phương trình phức tạp Độ tin cậy cao trong môi trường công nghiệp Kích thước nhỏ, dễ dàng kết nối với các thiết bị ngoại vi như máy tính, modul mở rộng.
Vì thế PLC là phương án tối ưu nhất lựa chọn để điều khiển thang máy 2.