Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, nhu cầu tối ưu hóa phương tiện di chuyển thẳng đứng trong các công trình dân dụng cũng như công nghiệp ngày càng trở nên cấp thiết. Thang máy đóng vai trò là thiết bị vận chuyển người và hàng hóa chủ lực tại các khu chung cư, bệnh viện, khách sạn, trung tâm thương mại và nhà xưởng, góp phần giải phóng sức lao động và rút ngắn thời gian di chuyển. Theo quy định xây dựng tại nhiều quốc gia, các công trình cao từ 6 tầng trở lên bắt buộc phải trang bị hệ thống thang máy; chi phí đầu tư cho hệ thống này thường chiếm khoảng 6% đến 7% tổng giá thành công trình. Đối với các công trình dưới 6 tầng có yêu cầu phục vụ đặc thù (bệnh viện, khách sạn, biệt thự gia đình), việc trang bị thang máy cũng là một yêu cầu kỹ thuật tất yếu.

Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài "Thiết kế và chế tạo mô hình thang máy" được nhóm sinh viên ngành Cơ điện tử, Trường Đại học Giao thông vận tải thực hiện nhằm giải quyết các nhiệm vụ nghiên cứu sau:

  1. Nghiên cứu tổng quan về lịch sử phát triển, cấu tạo cơ khí, trang thiết bị điện và nguyên lý hoạt động của các hệ thống thang máy tiêu chuẩn.
  2. Thiết kế và tính toán các thông số cơ khí (kích thước buồng thang, khối lượng đối trọng, độ bền cáp tải, đường kính puli và công suất động cơ dẫn động) cho một hệ thống thang máy gia đình 3 tầng tải trọng 500 kg.
  3. Thiết kế phần cứng điều khiển, xây dựng lưu đồ thuật toán và chương trình điều khiển hệ thống thang máy 3 tầng sử dụng bộ điều khiển logic khả trình PLC Mitsubishi FX1N-44MR kết hợp mạch giải mã hiển thị LED 7 đoạn.
  4. Chế tạo mô hình thực nghiệm thang máy 3 tầng hoàn chỉnh nhằm kiểm nghiệm thuật toán điều khiển và khả năng vận hành thực tế của hệ thống cơ điện tử.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là mô hình thang máy 3 tầng dẫn động bằng cáp kéo và hệ thống điều khiển tự động dùng PLC. Phạm vi nghiên cứu về mặt tính toán kỹ thuật hướng tới công trình nhà ở gia đình 3 tầng với chiều cao mỗi tầng $h = 4\text{ m}$, vận tốc $v = 0{,}75\text{ m/s}$ và tải trọng định mức $G_{tt} = 500\text{ kg}$; phạm vi chế tạo thực nghiệm là mô hình vật lý thu nhỏ 3 tầng hoạt động trong không gian phòng thí nghiệm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Nghiên cứu áp dụng hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và quốc tế cùng các phương pháp tính toán cơ học, điều khiển tự động:

  • Khung tiêu chuẩn áp dụng: Tiêu chuẩn TCVN 5744-1993 về phân loại thang máy theo công dụng; Tiêu chuẩn TCVN 7550:2005 / ISO 4344:2004 về việc tính chọn cáp thép chuyên dụng cho thang máy (cáp $6\times19$).
  • Cơ sở tính toán cơ khí: Phương pháp cân bằng lực theo hệ số cân bằng đối trọng $\psi = 0{,}5$ (cân bằng 50% tải định mức); công thức kiểm nghiệm bền kéo đứt cáp dựa trên lực căng lớn nhất $F_{max}$ và hệ số an toàn $k = 10$; công thức xác định đường kính nhỏ nhất của puli ma sát $D \ge d \cdot e$ (với $e = 40$ đối với thang chở người vận tốc dưới $1{,}5\text{ m/s}$); phương pháp cân bằng mô-men trục động cơ qua bộ truyền trục vít - bánh vít (tỉ số truyền $i = 48$, hiệu suất $\eta = 0{,}65 \div 0{,}76$) và tính toán lực cản ma sát ổ trục, bánh xe cho cơ cấu dẫn động cửa thang.
  • Phương pháp điều khiển tự động: Ứng dụng kỹ thuật điều khiển khả trình PLC kết hợp xử lý thanh ghi dữ liệu (các lệnh INC, DEC, DECO, DIV, BCD trên dòng PLC FX1N); kỹ thuật ghép nối mạch logic rời giải mã tín hiệu hiển thị số tầng dùng IC cổng đảo 7404 và IC giải mã BCD sang LED 7 đoạn 74247.
  • Nguồn dữ liệu: Các thông số vật liệu công nghiệp (thép C45, nhôm định hình $20\times20\text{ mm}$, tấm nhựa mica, Inox 304 có khối lượng riêng $D_{inox} = 7{,}93\text{ g/cm}^3$, sàn đá hoa cương $D_g = 2{,}75\text{ g/cm}^3$), cùng tài liệu thông số kỹ thuật của động cơ DC giảm tốc HS134, động cơ bước kéo cửa 17PM-K049E và PLC FX1N-44MR.

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

Hệ thống mô hình thực nghiệm được thiết kế và tích hợp đồng bộ giữa kết cấu cơ khí thu nhỏ và tủ điện điều khiển logic khả trình PLC.

Kết cấu cơ khí mô hình

Khung chính của thang máy được gia công từ nhôm định hình $20\times20\text{ mm}$, đảm bảo khả năng chịu lực và độ cứng vững trong quá trình chuyển động. Mặt trước mô hình và cabin được ốp bằng tấm nhựa mica trong suốt nhằm tạo tính thẩm mỹ và thuận tiện quan sát chuyển động bên trong. Cabin và cụm đối trọng trượt dọc theo hệ thống ray dẫn hướng nhờ các con lăn trượt định hình. Hệ thống cáp kéo truyền động từ puli chủ động chế tạo bằng thép C45 qua puli dẫn hướng để nâng hạ cabin. Cơ cấu cửa cabin sử dụng bộ truyền động đai kín nối với động cơ bước để đóng mở hai cánh về hai phía.

Bộ phận mô hình Vật liệu chế tạo Kích thước ($D \times R \times C$ hoặc $\varnothing$) (mm) Khối lượng (kg)
Khung chính thang Nhôm định hình $20\times20$ $320 \times 320 \times 1020$ 5,0
Mặt trước thang Tấm nhựa mica $320 \times 1020$ 1,0
Buồng cabin Tấm nhựa mica $230 \times 230 \times 290$ 3,0
Cụm đối trọng Khung nhôm $20\times20$ $180 \times 230$ 3,0
Puli chủ động Thép C45 $\varnothing_{ngoài} 88, \varnothing_{trong} 10, \varnothing_{cáp} 78$ 3,0
Puli dẫn hướng Thép C45 $\varnothing_{ngoài} 49, \varnothing_{trong} 10, \varnothing_{cáp} 45$ 1,0

Hệ thống điện và điều khiển PLC

Trọng tâm xử lý điều khiển là bộ điều khiển lập trình PLC Mitsubishi FX1N-44MR. Nguồn cấp cho toàn hệ thống bao gồm điện áp xoay chiều lưới 220VAC, các bộ chuyển đổi nguồn một chiều 24VDC cấp cho PLC, 12VDC cho động cơ chấp hành và rơ le trung gian, cùng nguồn 5VDC cho mạch giải mã hiển thị.

Cơ cấu chấp hành chính bao gồm:

  • Động cơ nâng hạ cabin: Động cơ một chiều giảm tốc HS134 (điện áp định mức 12V, công suất 50W, dòng không tải 1,2A, dòng làm việc 5A, tốc độ 2250/60 vòng/phút, kích thước động cơ $\varnothing 60 \times 90\text{ mm}$, trục $8\text{ mm}$, hộp giảm tốc $65 \times 80 \times 75\text{ mm}$, khối lượng 1,2 kg).
  • Động cơ kéo cửa cabin: Động cơ 17PM-K049E (điện áp 12VDC, dòng hoạt động 1A, mô-men xoắn 200 mN.m, đường kính ngoài 42 mm).
  • Cảm biến và cơ cấu phụ trợ: Cảm biến tiệm cận xác định vị trí dừng tầng, các nút ấn gọi tầng tích hợp đèn báo trạng thái, rơ le trung gian 12VDC đảo chiều động cơ.
  • Khối hiển thị: Mạch giải mã LED 7 đoạn Anot chung giao tiếp thông qua IC cổng đảo 7404 và IC giải mã BCD sang LED 7 đoạn 74247, nhận 2 bit dữ liệu giải mã (Y4, Y5) từ PLC.
Địa chỉ ngõ vào PLC Chức năng tín hiệu ngõ vào Địa chỉ ngõ ra PLC Chức năng cơ cấu ngõ ra
X0 Cảm biến vị trí tầng 1 Y0 Điều khiển thang máy đi lên
X1 Cảm biến vị trí tầng 2 Y1 Điều khiển thang máy đi xuống
X2 Cảm biến vị trí tầng 3 Y4 Bit 1 dữ liệu hiển thị tầng
X3 Cabin gọi tầng 1 Y5 Bit 2 dữ liệu hiển thị tầng
X4 Cabin gọi tầng 2 Y6 Điều khiển đóng / mở cửa thang
X5 Cabin gọi tầng 3 Y10 Đèn báo tầng 2 gọi đi lên
X6 Nút bấm tầng 1 gọi đi lên Y11 Đèn báo tầng 2 gọi đi xuống
X7 Nút bấm tầng 2 gọi đi lên Y12 Đèn báo tầng 3 gọi đi xuống
X10 Nút bấm tầng 2 gọi đi xuống Y13 Đèn báo trạng thái đóng cửa
X11 Nút bấm tầng 3 gọi đi xuống Y14 Đèn báo trạng thái mở cửa
X12 Nút bấm đóng cửa cưỡng bức Y15 Đèn nút bấm cabin gọi tầng 1
X13 Nút bấm mở cửa cưỡng bức Y16 Đèn nút bấm cabin gọi tầng 2
X012 Cảm biến dừng tầng chính xác Y17 Đèn nút bấm cabin gọi tầng 3
— — Y20 Đèn báo tầng 1 gọi đi lên

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về thang máy

Chương 1 hệ thống hóa các kiến thức tổng quan về thang máy trong kiến trúc và xây dựng hiện đại:

  • Trình bày khái niệm, vai trò kinh tế - kỹ thuật và cấu tạo cơ bản gồm 6 cụm chức năng: tủ điện điều khiển, cabin và cửa tầng, bộ chống vượt tốc (governor), ray dẫn hướng và cáp tải, đối trọng, hố pit (độ sâu thông thường từ $800 \div 1400\text{ mm}$).
  • Mô tả chi tiết nguyên lý hoạt động dẫn động puli ma sát cáp treo, nguyên lý an toàn trong các tình huống đặc biệt như mất điện (hệ thống cứu hộ tự động đưa về tầng gần nhất bằng ắc quy và mở cửa) và hỏa hoạn (tự động di chuyển về tầng sơ tán khi nhận tín hiệu báo cháy).
  • Phân tích chi tiết các thiết bị an toàn và cảm biến: bộ hãm bảo hiểm governor, giảm chấn hố thang (thủy lực, lò xo, cao su), cảm biến cửa an toàn photocell (dạng thanh hoặc dạng điểm), cảm biến dừng tầng chính xác, cảm biến tải trọng đặt dưới sàn cabin.
  • Tổng hợp các phương pháp phân loại thang máy theo TCVN 5744-1993 (5 nhóm công dụng: chở người, chở người kèm hàng, chở bệnh nhân, chở hàng có người đi kèm, chở hàng không người đi kèm), phân loại theo vị trí đặt tời, theo thông số tốc độ ($v < 1\text{ m/s}$; $v = 1 \div 2{,}5\text{ m/s}$; $v = 2{,}5 \div 4\text{ m/s}$; $v = 5\text{ m/s}$), theo tải trọng nâng ($Q < 500\text{ kg}$; $500 \div 1000\text{ kg}$; $1000 \div 1600\text{ kg}$; $> 1600\text{ kg}$), theo mức độ tự động hóa và theo hệ dẫn động (dẫn động điện cáp kéo, dẫn động thanh răng - bánh răng, dẫn động thủy lực pít-tông hành trình tối đa 18 m).

Chương 2: Tính chọn và thiết kế cơ khí cho thang máy

Chương 2 tập trung vào các bước tính toán thiết kế động học và động lực học cho thang máy thực tế, sau đó chuyển đổi sang thông số mô hình:

  • Bài toán thang thực tế 3 tầng: Tải trọng $G_{tt} = 500\text{ kg}$, 6-8 người, vận tốc $v = 0{,}75\text{ m/s}$, chiều cao tầng $h = 4\text{ m}$. Kích thước cabin thiết kế rộng $\times$ sâu $\times$ cao là $1200 \times 1500 \times 2200\text{ mm}$, cửa rộng $800\text{ mm}$ mở 2 phía. Vách và trần sử dụng Inox 304 dày $d_1 = 3\text{ mm}$, sàn dày $d_2 = 10\text{ mm}$ ($m_2 = 49{,}5\text{ kg}$), cửa dày $d_3 = 10\text{ mm}$. Tổng khối lượng cabin giả định tính toán là $G_{cabin} = 500\text{ kg}$.
  • Tính toán đối trọng: Chọn hệ số cân bằng $\psi = 0{,}5$, khối lượng đối trọng cân bằng hoàn toàn tải cabin cộng 50% tải định mức ($G_{đt} = 750\text{ kg}$).
  • Tính chọn cáp tải và puli: Chọn 5 sợi cáp bện xuôi $6\times19$ đường kính $d_c = 10\text{ mm}$, khối lượng $0{,}359\text{ kg/m}$, lực kéo đứt $[F_d] = 49{,}5\text{ kN} = 49500\text{ N}$. Lực căng lớn nhất trên 1 sợi cáp là $F_{max} = 2043{,}08\text{ N}$. Với hệ số an toàn $k = 10$, ta có $F_{max} \cdot k = 20430{,}8\text{ N} \le [F_d]$, thỏa mãn điều kiện bền. Đường kính tối thiểu của puli dẫn động là $D \ge 10 \cdot 40 = 400\text{ mm}$.
  • Tính toán công suất động cơ: Tổng lực kéo trong chế độ nặng nhất tính cả hệ số dự phòng $k = 1{,}2$ là $F_k = 3258{,}5\text{ N}$. Tốc độ trục động cơ $n = 1500\text{ vòng/phút}$, bộ truyền trục vít bánh vít $i = 48$. Tính toán công suất động cơ dẫn động cửa qua cơ cấu bánh xe $D_{bx} = 60\text{ mm}$, ngõng trục $d_{nt} = 20\text{ mm}$, puli đai $D_p = 40\text{ mm}$.
  • Thiết kế cơ khí mô hình thực nghiệm: Xác định kích thước mô hình tổng thể cao $1100\text{ mm}$ (mỗi tầng $340\text{ mm}$), rộng $320\text{ mm}$, sâu $320\text{ mm}$. Gia công khung chính, cabin mica, đối trọng, puli chủ động ($\varnothing 88\text{ mm}$) và puli dẫn hướng ($\varnothing 49\text{ mm}$).

Chương 3: Thiết kế, điều khiển thang máy bằng PLC

Chương 3 trình bày cấu trúc điều khiển tự động và thuật toán vận hành hệ thống:

  • Yêu cầu công nghệ và bài toán logic: Thang phục vụ 3 tầng, đáp ứng gọi tầng trong cabin và ngoài tầng, ưu tiên dừng tầng gần nhất trên hành trình di chuyển, có đèn báo chiều di chuyển và hiển thị tầng. Khi thang dừng đúng tầng chỉ định, sau thời gian trễ 1 giây cửa sẽ tự động mở, giữ mở trong 5 giây rồi tự động đóng lại; nếu có yêu cầu đóng/mở cưỡng bức thì thực hiện qua nút bấm chuyên dụng.
  • Cấu trúc phần mềm PLC: Sử dụng thanh ghi D28 lưu trạng thái vị trí tầng. Lệnh tăng INC và giảm DEC kết hợp với cảm biến dừng tầng X012 để cập nhật số tầng. Lệnh giải mã DECO giải mã 4-bit từ D28 sang các bit nhớ nội bộ từ M10 đến M25 để xác định chính xác vị trí và khóa liên động điều khiển động cơ nâng hạ.
  • Xử lý hiển thị: Sử dụng lệnh chia DIV dữ liệu giữa thanh ghi D28 và D29 kết hợp lệnh chuyển đổi nhị phân sang BCD (BCD) để xuất dữ liệu ra ngõ ra Y4, Y5 của PLC. Tín hiệu này được đưa qua mạch giải mã phần cứng gồm IC 7404 và IC 74247 để quét và điều khiển trực tiếp LED 7 đoạn Anot chung.
  • Lưu đồ thuật toán và lựa chọn thiết bị: Xây dựng lưu đồ điều khiển chính cho chuyển động thang máy và lưu đồ điều khiển chu trình đóng mở cửa; chọn động cơ HS134 cho tời kéo nâng hạ và động cơ 17PM-K049E cho cửa cabin.

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Chương 4 đánh giá kết quả chế tạo và thử nghiệm mô hình:

  • Hoàn thiện lắp ráp kết cấu cơ khí, cân chỉnh ray dẫn hướng, đối trọng và cáp treo; đấu nối tủ điện điều khiển chứa PLC FX1N-44MR, hệ thống rơ le trung gian, nguồn chuyển đổi và mạch giải mã hiển thị.
  • Thử nghiệm các chế độ vận hành: thang di chuyển ổn định giữa các tầng 1, 2, 3; cảm biến dừng tầng nhận diện chính xác vị trí sàn; cơ cấu cửa mở và đóng đúng thời gian đặt trễ (1s mở, 5s đóng); LED 7 đoạn hiển thị đúng chỉ số tầng tương ứng với vị trí thực tế của cabin.
  • Đề xuất phương hướng phát triển hoàn thiện mô hình trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã hoàn thành toàn bộ các mục tiêu đặt ra từ khâu tính toán lý thuyết đến chế tạo mô hình thực nghiệm:

Thông số / Hạng mục Tính toán thiết kế lý thuyết (Thang thật) Thông số chế tạo thực nghiệm (Mô hình)
Số tầng phục vụ 3 tầng ($h = 4\text{ m/tầng}$) 3 tầng ($h = 340\text{ mm/tầng}$)
Kích thước tổng thể ($D \times R \times C$) Không gian giếng thang tiêu chuẩn $320 \times 320 \times 1100\text{ mm}$ (khung $1020\text{ mm}$)
Kích thước buồng Cabin $1200 \times 1500 \times 2200\text{ mm}$ $230 \times 230 \times 290\text{ mm}$
Vật liệu vách buồng thang Inox 304 dày $3\text{ mm}$ Tấm nhựa mica trong suốt
Tải trọng thiết kế / Khối lượng cabin Tải $500\text{ kg}$ / Cabin $500\text{ kg}$ Cabin $3\text{ kg}$ / Tải trọng nhỏ
Khối lượng cụm đối trọng $750\text{ kg}$ ($\psi = 0{,}5$) $3\text{ kg}$ (khung nhôm định hình)
Hệ thống cáp kéo 5 sợi cáp thép $6\times19$ ($\varnothing 10\text{ mm}$) Dây cáp tải mềm chuyên dụng
Bộ điều khiển trung tâm Tủ điện điều khiển công nghiệp PLC Mitsubishi FX1N-44MR
Động cơ nâng hạ Động cơ điện công nghiệp $n = 1500\text{ rpm}$ Động cơ DC giảm tốc HS134 (12V, 50W)
Động cơ dẫn động cửa Động cơ truyền động đai mở 2 phía Động cơ 17PM-K049E (12VDC, 1A)
Hiển thị vị trí tầng Bảng hiển thị chuyên dụng LED 7 đoạn qua IC 7404 & IC 74247

Đóng góp chính của đề tài:

  • Cung cấp phương pháp tính toán cơ khí hoàn chỉnh cho thang máy chở người gia đình 3 tầng tuân thủ các tiêu chuẩn TCVN 5744-1993 và TCVN 7550:2005.
  • Thiết kế thành công giải pháp điều khiển logic phân tầng ưu tiên tầng gần nhất trên nền PLC FX1N, kết hợp phương án giải phóng ngõ ra PLC bằng mạch giải mã LED 7 đoạn phần cứng (IC 7404 + IC 74247 chỉ sử dụng 2 ngõ ra Y4, Y5).
  • Chế tạo thành công mô hình vật lý trực quan, vận hành chính xác các chức năng di chuyển, dừng tầng, đóng/mở cửa tự động và hiển thị trạng thái, phục vụ hiệu quả cho công tác nghiên cứu và đào tạo chuyên ngành Cơ điện tử.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Mặc dù đã hoàn thành tốt các mục tiêu chế tạo và vận hành mô hình, đồ án còn một số hạn chế được rút ra từ thực nghiệm:

  • Mô hình chưa tích hợp đầy đủ các thiết bị an toàn cơ khí và điện tử như trên thang máy thực tế, bao gồm: phanh bảo hiểm cơ khí chống vượt tốc (governor), giảm chấn hố pit dưới đáy thang, cảm biến quang học an toàn chống kẹp cửa (photocell), và cảm biến trọng lượng phát hiện quá tải.
  • Hệ thống truyền động nâng hạ và truyền động cửa sử dụng động cơ DC điều khiển đóng ngắt qua tiếp điểm rơ le, chưa ứng dụng biến tần để điều khiển êm (làm mềm chuyển động khi khởi động và dừng tầng).

Phương hướng phát triển:

  • Lắp đặt thêm biến tần để điều khiển vô cấp tốc độ động cơ kéo, giúp cabin tăng tốc và giảm tốc êm ái hơn.
  • Tích hợp cảm biến quang học an toàn photocell tại cửa cabin để tự động đảo chiều khi gặp vật cản.
  • Bổ sung cảm biến đo tải trọng dưới đáy sàn cabin để kích hoạt chế độ cảnh báo quá tải.
  • Nghiên cứu kết nối hệ thống điều khiển PLC với màn hình giao diện HMI hoặc máy tính giám sát SCADA để thu thập dữ liệu và giám sát trạng thái hoạt động từ xa.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Cơ điện tử, Kỹ thuật Cơ khí, Tự động hóa và Điện tử công nghiệp:

  • Phần tính toán cơ khí (Chương 2): Cung cấp các công thức tính chọn chuẩn xác về cáp tải, puli ma sát, công suất động cơ nâng hạ và đối trọng thang máy theo tiêu chuẩn TCVN.
  • Phần thiết kế điều khiển (Chương 3): Mang lại giá trị ứng dụng thực tiễn cao về cấu trúc chương trình PLC Mitsubishi, kỹ thuật lập trình thanh ghi dữ liệu và sơ đồ ghép nối mạch logic phần cứng cho các bài toán điều khiển hệ thống cơ điện tử nhiều tầng.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống cáp tải trong tính toán thiết kế của đồ án sử dụng loại nào và có thỏa mãn điều kiện an toàn không?
Hệ thống sử dụng 5 sợi cáp bện xuôi loại $6\times19$ đường kính $d_c = 10\text{ mm}$, khối lượng $0{,}359\text{ kg/m}$, có lực kéo đứt quy định $[F_d] = 49{,}5\text{ kN} = 49500\text{ N}$. Lực căng lớn nhất tính toán trên 1 sợi cáp là $F_{max} = 2043{,}08\text{ N}$. Với hệ số an toàn bền chọn cho thang chở người là $k = 10$, tích số $F_{max} \cdot k = 20430{,}8\text{ N} \le [F_d]$, hoàn toàn thỏa mãn điều kiện bền theo tiêu chuẩn TCVN 7550:2005 / ISO 4344:2004.

2. Động cơ nâng hạ sử dụng cho mô hình thực nghiệm có thông số kỹ thuật ra sao?
Mô hình thực nghiệm sử dụng động cơ một chiều giảm tốc HS134 với điện áp định mức 12V, công suất 50W, dòng làm việc 5A (dòng không tải 1,2A), tốc độ 2250/60 vòng/phút, đường kính thân 60 mm, chiều dài 90 mm, đường kính trục 8 mm, hộp giảm tốc kích thước $65 \times 80 \times 75\text{ mm}$ và tổng khối lượng động cơ là 1,2 kg.

3. Khối hiển thị số tầng trên mô hình được thiết kế và điều khiển như thế nào?
Khối hiển thị sử dụng LED 7 đoạn loại Anot chung kết hợp với 2 IC rời là IC cổng đảo 7404 và IC giải mã BCD sang LED 7 đoạn 74247 (hoạt động ở nguồn 5VDC). PLC FX1N-44MR xuất 2 bit trạng thái tầng từ các ngõ ra Y4, Y5 vào chân 1, 3, 5 của IC 7404, sau đó truyền tín hiệu đảo sang các chân 7, 2, 1 của IC 74247 để giải mã xuất ra các chân từ 9 đến 15 cấp cho LED 7 đoạn, giúp tiết kiệm số lượng chân ngõ ra của PLC.

4. Chu trình điều khiển tự động đóng mở cửa cabin được lập trình ra sao khi thang đến tầng?
Khi cabin di chuyển đến đúng vị trí tầng gọi thông qua cảm biến dừng tầng, thang máy dừng lại; sau thời gian trễ 1 giây, động cơ cửa (17PM-K049E) nhận tín hiệu điều khiển quay thuận để mở cửa hoàn toàn; cửa được duy trì mở trong 5 giây để hành khách ra vào, sau đó động cơ tự động đảo chiều quay ngược lại để đóng kín cửa buồng thang trước khi thực hiện hành trình tiếp theo.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và chế tạo mô hình thang máy" đã giải quyết trọn vẹn từ cơ sở lý thuyết, quy chuẩn thiết kế cơ khí cho thang máy gia đình 3 tầng tải trọng 500 kg đến việc chế tạo hoàn thiện mô hình thực nghiệm điều khiển bằng PLC Mitsubishi FX1N-44MR. Hệ thống mô hình vận hành ổn định, đáp ứng chính xác các yêu cầu công nghệ về định vị dừng tầng, logic phân tầng ưu tiên, tự động đóng mở cửa và hiển thị số tầng trực quan. Đây là công trình có giá trị học thuật và thực tiễn cao, đóng vai trò là tài liệu tham khảo kỹ thuật và mô hình giảng dạy trực quan trong lĩnh vực Cơ điện tử và Tự động hóa.