Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
1

Lời nói đầu
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 dãi 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 đang ra sức đào tạo và nghiên cứu
khoa học kỹ thuật, khuyến khích đầu tư nhằm thúc nhanh mục tiêu
công nghiệp hoá, hiện đại hoá nước nhà.
Là sinh viên của chuyên ngành điện. sau những tháng năm học
hỏi và tu dưỡng tại Trường Đại Học Kỹ Thuật Công nghiệp. Từ
những thầy cô, từ những chính sách của Đoàn, Đảng . Em đã nhận
thức được con đường em đã chọn là đúng đắn. Đặc biệt với ngành
điện là rất quan trọng và không thể thiếu cho bất kỳ một lĩnh vực nào,
một quốc gia nào.
Khi được giao đồ án tốt nghiệp, xác định đây là công việc quan
trọng để nhằm đánh giá lại toàn bộ kiến thức mà mình đã tiếp thu với
đề tài “ ứng dụng PLC S7-300 để điều khiển thang máy” đề tài này là
một chuyên ngành còn khá mới mẻ ở Việt Nam . cho nên trong đồ án
này em chỉ tập trung đi sâu vào công việc chính là sử dụng ngôn ngữ
lệnh, lập trình cho toàn bộ PLC SIMATIC S7-300 của hãng SIMENS
(Đức) để điều khiển thang máy cho nhà 7 tầng.
Sau 3 tháng tìm hiểu và tham khảo, với ý thức và nỗ lực của bản
thân và được các thầy,cô và đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Mạnh
Tùng đã hướng dẫn, giúp đỡ tận tình. Em đã kết thúc công việc được
giao.
Qua bản đồ án này cho em xin được bày tỏ lời cảm ơn chân

C#
Phân loại thang máy#
#
33
#
/;7#D>E"#7F5#G"H&##
A#
Yêu cầu về an toàn cho điều khiển thang máy#
#
B#
Các hệ thống bảo vệ và báo sự cố#
#
C#
Yêu cầu về sự tối Ju luật điều khiển#
#
I#
Dừng chính xác buồng thang#
#
J#
ảnh hJởng của gia tốc, tốc độ và độ giật đối với hệ thống
truyền động thang máy#
#
333
#
KH*#7L%#70%&'#7M.#*0.&'#5;< #
1 Giếng thang
2 Ca bin
3N
#
/;7#0:#*-%<)&#(!&'#70>#*0.&'#5;< #

#
G
#
Các bộ cảm biến không tiếp điểm
#
33
#
W!*#R=#R2#(S#0:#*0=&'#("X%#V0"6&#*0.&'#5;< #
A
#
Hệ thóng tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình (
Sử dụng động cơ không đồng bộ 2 cấp tốc độ)
#
B
#
Hệ thống tự động khống chế thang máy tốc độ trung bình (
Sử dụng động cơ không đồng bộ 1 cáp tốc độ)
#
C
#
Hệ thống tự động khống chế thang máy cao tốc với hệ
truyền động một chiều sử dụng bộ biến đổi thyrittor -
Động cơ một chiều
#
I
#
Hệ tự động khống chế thang máy dùng các phần tử logic.
#
#
/012&'#333: ,Y5#0"Z%#*[&'#\%.&#8)#O]/^#*Y5#0"6%#O]/#_`a#Cbb#


B#
Địa chỉ và gán địa chỉ
#
C#
Vùng đối tJợng
#
I# Ngôn ngữ lập trình #
J#
Cấu trúc trJơng trình S7 300
#
g#
Giới thiệu một số lệnh cơ bản của S7 - 300
#
/012&'#3N4#]cd#*-Y&0#*0h7#*-i&#d0j&#5)5#_*kd`#l#Cbb#(6#(")%#V0"6&

3#/2#Rm#7M.#8":7#n&'#$o&'#O]/#8+#7;7#<i%#7j%#70>#G+"#
*>;&#(")%#V0"6&
#
A#
Cơ sở của việc ứng dụng
#
B#
Các yêu cầu cho bài toán điều khiển
#
C#
Tối Ju hoá chJơng trình điều khiển thang máy
#
33
#

5Ch(¬ng I
TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ
THANG MÁY VÀ CÁC HỆ TRUYỀN ĐỘNG
CHO THANG MÁY

I. GIỚI THIỆU VỀ THANG MÁY
Ap#K0;"#&":5#70%&'#8)#*0.&'#5;<p#
Thang máy là thiết bị vận tải chuyên dùng để chở hàng và chở
người theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 15
0
so
với

phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
6

7

bị an toàn, đảm bảo đọ tin cậy như: chiếu sáng dự phòng khi mất
điện, điện thoại nội bộ(interphone), chuông báo, bộ hãm bảo hiểm, an
toàn cabin ( đối trọng ), công tác an toàn của cabin, khoá an toàn cửa
tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguần v.v
2. Lịch sử phát triển của thang máy.
Cuối thế kỷ 19 trên thế giới mới chỉ có một vài hãng thang mảya
đời như: OTIS,Schindler, chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo
và đưa vào sử dụng của hãng OTIS (Mỹ) Năm 1953, đến năm 1974
hãng thang máy Schindler (Thuỵ sỹ ) cũng đã chế tạo thành công
những thang máy khác . Lúc đầu bộ tời kéo chỉ có một tốc độ, ca bin
có kết cấu đơn giản, cửa tầng đóng bằng tay, tốc dộ di chuyển cảu
cabin thấp.
Đầu thế kỷ 20, có nhiều hãng thang máy khác ra đời như COLE
(phần lan), MISUBISHI, NIPON, ELEVATOR,…(Nhật bản)
THYSEN (đức), SABIEN (ý),, đã chế tạo các loại thang máy có tốc
độ cao, tiện nghi trong cabin tốt hơn và êm hơn.
Vào những năm 1970, thang máy đã chế tạo đạt tới tốc độ 7,5
m/s, những thang máy chở hàng đã có tải trọngtới 30 tấn đồng thời
cũng trong khoảng thời gian này cũng có các thang máy thuỷ lực ra
đời. Sau một khoảng thời gian ngắn với tiến bộ của các ngành khoa
học khác, tốc đọ thang máy đạt tới 10 m/s. 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( inveter). Thành tựu này cho phép thang
máy hoạt động êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động
cơ.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang

Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
9

Thang máy hiện năy đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều
kiểu, loại khác nhau để phù hợp với từng mục đích của từng công trình.
Có thể phân loại thang máy theo các nuyên tắc và các đặc điểm sau:
a. Phân loại theo công dụng: (TCVN 5744 -1993) Thang máy được
phân thành 5 loại:
* Thang máy chuyên chở người :
- Thang máy chở người trong các nhà cao tầng : Có tốc độ chậm
hoặc trung bình, đòi hỏi vận hành êm, yêu cầu an toàn cao và có tính
mỹ thuật.
* Thang máy chuyên chở người có tính đến hàng đi kèm :
Loại này thường dùng cho các siêu thị , khu triển lãm….
* Thang máy chuyên chở bệnh nhân:
Loại này chuyên dùng cho các bệnh viện, các khu điều dưỡng,
đặc điểm của nó là kích thước thông thuỷ cabin phải đủ lớn để chưa
băng ca (Cáng) hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sỹ,
nhân viên, các dụng cụ cấp cứu đi kèm. 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 thường dùng cho các nhà máy công xưởng, kho, thang
máy dùng cho nhân viên khách san chủ yếu đẻ chở hàng nhưng có
người đi kèm đẻ phục vụ,
* Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kém:
Loại này chuyên dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách
sạn, nhà ăn tập thể v.v Đặc điểm của loại nằy chỉ có điều khiển ở
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I

Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
11
+ Thang máy có bộ tời kéo đặt phía dưới giếng thang (hình 1.2)
+ Đối với thang máy dẫn động cabin lên xuống bằng bánh răng
thanh răng thì hệ tời dẫn động đặt ngay trên nóc cabin.
+ Đối với thang máy thuỷ lực: buồng thang đặt ngay tầng trệt
(hình 1.3).
d. Phân loại theo hệ thống vận hành:
* Theo mức độ tự động:
+ Loại nửa tự đông
+ 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 tóc độ thấp v < 1m/s
+ Loại tốc đọ trung bình v < 1÷ 2,5 m/s
+ Loại tốc đọ cao v < 2,5÷ 4 m/s
+ Loại tốc đọ rất cao v > 4m/s
* Theo khối lượng vân chuyển của cabin:
- Thang máy loại nhỏ Q < 500kG.
- Thang máy trung bình Q = 500 ÷ 1000kG.
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I

Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
13
* Theo hệ thống cửa cabin:
- Phương pháp đóng mở cửa cabin
+ Đóng mở bằng tay: Khi cabin dừng đúng tầng thì phải có
người ở trong hoặc ngoài cửa mở và đóng cửa cabin, cửa tầng.
+ Đóng mở cửa tự động (bán tự động) .Khi cabin dừng đúng tầng
thì cửa cabin và cửa tầng tự động mở, khi đóng phải dùng tay hoặc
ngược lại.
cả hai loại này đều dùng cho thang máy chở hàng có người đi
kèm, hoặc thang máy dùng cho nhà riêng.
+ Đóng mở 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 ca bin. Thời
gian và tốc độ đóng mở có thể điều chỉnh được.
- Theo kết cấu của cửa:
+ Cánh cửa dạng cửa xếp lùa về một phía hoặc hai phía.
+ Cánh cửa dạng tấm (panen) đóng,mở bản nề một cánh hoặc hai
cánh.
Hai loại này thường dùng cho thang máy chở hàng có người đi
kèm hoặc không có người đi kèm, hoặc thang máy dùng cho nhà
riêng.
+ Cánh cửa dạng tấm (Palen), hai cánh mở chính ở giữa lùa về hai
phía. Đối với thang máy này có tải trọng lớn, cabin rộng, cửa cabin
có bốn cánh mở chính ở giữa lùa về hai phía ( mỗi bên hai cánh).
Loại này dùng cho thang máy có đối trọng đặt ở phía sau cabin.
- Cánh cửa dạng tấm (palen), hai hoặc ba cánh mở một bên lùa
về một phía. Loại này thường dúng cho thang máy có đối trọng đặt
bên cạnh cabin (Thang máy chở bệnh nhân).
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I

Hình 1.1 Thang máy điện có bộ tời đặt phía trên giếng thang:
a, b) Dẫn động cabin bằng puly ma sát
c) Dẫn động cabin
bằng tang cuốn cáp

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
16

a) b)

Hình 1.2: Thang máy điện có bộ tời đặt phía dưới giếng thang:
a) Cáp treo trực tiếp vào dầm trên cabin
b) Cáp vòng qua đáy cabin

a) Pittông đẩy trực tiếp từ đáy cabin
b) Pittông đẩy trực tiếp từ phía sau cabin
c) Pittông kết hợp với cáp gián tiếp đẩy từ phía sau cabin

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
18
II.CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI THANG MÁY
Ap#qi%#7j%#8)#.&#*>+&#70>#(")%#V0"6&#*0.&'#5;<p#
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.
Bp#/;7#0:#*0=&'#GF>#8:#Rh#7=p#
Ngoài các bộ hạn chế tốc độ và phanh người ta còn đặt các tín
hiệu bảo vệ và hệ thống báo sự cố. Mục đích là để đảm bảo an toàn
cho thang máy và giúp người kỹ sư bảo dưỡng thấy được thiết bị
khống chế tự động đã bị hỏng, cần được kiểm tra trước khi thang
được tiếp tục đưa vào hoạt động.
Trong quá trình thang vận hành phải đảm bảo thang không được
vượt quá giới hạn chuyển động trên và giới hạn chuyển động dưới.

đợi thang quá lâu.
Thường các hệ thống điều khiển thang máy hiện nay tuân theo hai
luật điều khiển:
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
20
* Luật điều khiển tối ưu theo vị trí: luật này thì tín hiệu gọi
thang ở gần nhất sẽ được phục vụ trước. Phương án này có nhược
điểm là có thể thang chỉ phục vụ ở phạm vi tầng nhất định, nếu ở
phạm vi tầng có lưu lượng khách ra vào đông, khó đáp ứng, ít sử
dụng.
* Luật điều khiển tối ưu theo chuyển động: theo luật này thì tín
hiệu gọi đầu tiên sẽ quyết định hành trình đầu tiên cho thang. Nếu
thang chuyển động theo hành trình nên thì nó phục vụ lần lượt tất cả
các tín hiệu gọi tầng và đến tầng trên đường chuyển động đi lên.
4. 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 các hiện tượng sau :
Đối với thang máy chở khách, làm cho hành khách ra, vào khó
khăn, tăng thời gian ra, vào của hành khách, dẫn đến giảm năng xuất.
Đối với thang máy chở hàng, gây khó khăn cho việc bốc xếp và
bốc dỡ hàng. Trong một số trường hợp có thể không thực hiện được
việc xếp và bốc dỡ hàng.
Để khắc phục hậu quả đó, có thể ấn nhắp nút bấm để đạt đựơc độ
chính xác khi dừng, nhưng sẽ dẫn đến các vấn đề không mong muốn
sau:
- Hỏng thiết bị điều khiển.
- Gây tổn thất năng lượng.

)(2
.
"
2
0
cph
FF
vm
S
±
= , [m] (2-2)
Trong đó : m - Khối lượng các phần chuyển động của buồng thang,
[kg]
Fph

- Lực phanh, [N]
Fc - Lực cản tĩnh [N]
Dấu (+) hoặc dấu (-) trong biểu thức (2-2) phụ thuộc vào chiều
tác dụng của lực Fc : Khi buồng thang đi lên (+) và khi buồng thang
đi xuống (-).
S'' cũng có thể viết dưới dạng sau:
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
22

)(2
2

"

cph
,
±
+∆=+=
2
2
ω
2
0
0
(2-4)
Công tắc chuyển đổi tầng đặt cách sàn tầng một khoảng cách
nào đó làm sao cho buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng đường
trượt khi phanh đầy tải và không tải.
Sai số lớn nhất (độ dừng không chính xác lớn nhất) là :

2
12
SS
S
−
=∆ (2-5)
Trong đó : S
1
- quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang
khi phanh
S
2
- quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi
phanh xem hình 1.4

[mm]
Động cơ KĐB rô
to lồng sóc 1cấp tốc
độ
1 : 1 0,8 1,5
±120÷15
0
Động cơ KĐB rô
to lồng sóc 2 cấp tốc
độ
1 : 4 0,5 1,5
± 10 ÷
15
Động cơ KĐB rô
to lồng sóc 2 cấp tốc
độ
1 : 4 1 1,5
± 25 ÷
35
Hệ máy phát -
động cơ (F - Đ)
1 : 30 2,0 2,0
± 10 ÷
15
Hệ máy phát -
động cơ có khuyếch
đại trung gian
1:100 2 2
± 5 ÷ 10


Dừng

Mức đặt
cảm biến dòng
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version
Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Cao Văn Đông Lớp TCPY – 2000I
Trường Đại Học Công nghiệp Bộ Môn Tự Động Hoá Trang
25
độ lại dẫn đến tăng giá thành của thang máy. Nếu tăng tốc độ của
thang máy v = 0,75 m/s lên v = 3,5m/s , giá thành tăng lên 4÷5 lần,
bởi vậy tuỳ theo độ cao tầng của 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 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 v ). Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m
/ s
2
.
Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó
chịu cho hành khách, được đưa ra trong bảng 2-2 .
Bảng 2.2
THAM SỐ HỆ TRUYỀN ĐỘNG
Xoay chiều

Một chiều
Tốc độ thang máy (m/s) 0,5 0,75 1 1,5 2,5 3,5
Gia tốc cực đại (m/s
2
) 1 1 1,5 1,5 2 2