GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGUYỄN CÔNG MINH
Đề tài:
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công MinhBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ NGUYỄN CÔNG MINH
Đề tài:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ
HÌNH THANG MÁY 6 TẦNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
(NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN - ĐIỆN TỬ)
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
TH.S NGUYỄN THỊ NGỌC SOẠN
NHA TRANG, THÁNG 6 NĂM 2014
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
MÔ HÌNH THANG MÁY 6 TẦNG” em xin bày tỏ lòng kính trọng và sự biết ơn
chân thành đến cô Nguyễn Thị Ngọc Soạn – người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo
tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình làm đồ án để em có
thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Tiếp theo, em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử
cũng như toàn thể giảng viên trong toàn trường đã truyền thụ những kiến thức vô
cùng quý giá và bổ ích cho tất cả chúng em trong suốt quá trình học tập, rèn luyện
và nghiên cứu tại Trường Đại học Nha Trang.
Em cũng xin chân thành cảm ơn bố mẹ, người thân và bạn bè. Những người đã
giúp đỡ rất nhiều về mặt tinh thần cũng như vật chất để em có thể thực hiện tốt đồ
án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Nha Trang, tháng 6 năm 2014 Sinh viên
Nguyễn Công Minh
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH SÁCH HÌNH SỬ DỤNG vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ix
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT x
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ THANG MÁY 4
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 4
1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 5
1.3. PHÂN LOẠI THANG MÁY 7
1.3.1. Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993) 7
1.3.2. Phân loại theo thông số cơ bản 8
1.3.3. Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo 9
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
1.4.4. Cabin và các thiết bị liên quan 15
1.4.4.1. Khung cabin 15
1.4.4.2. Ngàm dẫn hướng 15
1.4.4.3. Hệ thống treo cabin 16
1.4.4.4. Buồng cabin 18
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
4.2.1.2. Cơ cấu truyền động kéo cửa ra – vào 58
4.2.2. Khối chọn tầng 60
4.2.3 Khối gọi tầng 60
v Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
4.3.9.1. Sơ đồ nguyên lý mạch kích điện áp của cảm biến quang 72
4.3.9.2. Sơ đồ mạch in của cảm biến 73
4.3.10. Công tắc, nút nhấn 73
4.3.11. Led 7 đoạn, ma trận 74
4.3.12. Cầu chì 74
CHƯƠNG 5. ỨNG DỤNG PLC IVC1–2416MAR ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH 76
5.1. TỔNG QUAN PLC IVC 76
5.2. ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT [9] 76
5.3. CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA PLC IVC 79
5.4. PLC IVC1-2416MAR 79
5.4.1. Cấu hình 80
5.4.2. Thông số kỹ thuật PLC IVC1-2416M 80
vi Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
5.6.2. Thường đóng. 85
5.6.3. Lệnh Out 85
5.6.4. Lệnh Set 85
5.6.5. Lệnh Reset 86
5.6.6. Timer đóng chậm TON 86
5.6.7. Timer mở chậm OF 87
5.6.8. Bộ đếm lên Counter Up (CTU) 87
5.7. LẬP TRÌNH, ĐIỀU KHIỂN MÔ HÌNH 88
5.7.1. Sơ đồ khối mô hình điều khiển 88
5.7.2. Sơ đồ mạch động lực 89
5.7.3. Phân địa chỉ vào ra 89
5.7.4. Sơ đồ kết nối IVC1–2416MAR 90
5.7.5. Lưu đồ thuật toán điều khiển thang máy 92
5.7.5.1. Lưu đồ Reset buồng thang khi hệ thống bắt đầu hoạt động 92
5.7.5.2. Lưu đồ thuật toán điều khiển ở chế độ Auto 93
5.7.5.3. Lưu đồ thuật toán chương trình đóng, mở cửa cabin 93
5.7.5.4. Chương trình điều khiển (Phần phụ lục) 94
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 96
PHỤ LỤC 97
vii Đ
ồ
án t
ố
t nghi
DANH SÁCH HÌNH SỬ DỤNG
Hình 1. 1. Hình dạng tổng thể của thang máy 4
Hình 1. 2. Kết cấu cơ khí của thang máy 12
Hình 1. 3. Cơ cấu nâng thang 13
Hình 1. 4. Puly dẫn hướng 14
Hình 1. 5. Ray dẫn hướng 15
Hình 1. 6. Ngàm dẫn hướng 16
Hình 1. 7. Hệ thống treo kiểu lò xo 17
Hình 1. 8. Bộ kiểm soát tốc độ dưới 19
Hình 1. 9. Đối trọng 20
Hình 1. 10. Thắng điện từ 22
Hình 1. 11. Phanh hãm bảo hiểm kiểu kìm 23
Hình 1. 12. Bộ kiểm soát tốc độ 24
Hình 1. 13. Encorder 25
Hình 1. 14. Cảm biến vị trí kiểu quang điện 26
Hình 2. 1. Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy 34
Hình 2. 2. Mô hình điều khiển thang máy bên ngoài buồng thang 36
Hình 2. 3. Bảng điều khiển bên trong thang máy 38
Hình 3. 1. Bản vẽ thiết kế khung mô hình 42
Hình 3. 2. Bản vẽ thiết kế khung mô hình 44
Hình 3. 3. Bản vẽ thiết kế bên trong tủ điện 45
Hình 3. 4 a,b,c. Một số loại cơ cấu truyền động 48
Hình 4. 1. Mô hình tổng quát 55
Hình 4. 2. Cơ cấu nâng – hạ buồng thang 58
Hình 4. 3. Cơ cấu truyền động kéo cửa cabin 59
Hình 4. 4. Bảng chọn tầng 60
Hình 4. 5. Bảng gọi tầng 61
Hình 4. 6. Khối cảm biến xác định vị trí thang 62
Hình 4. 7. Vị trí công tắc hành trình giới hạn 62
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
Hình 4. 16. PLC IVC1-2416MAR 67
Hình 4. 17. Atmega 16 68
Hình 4. 18. CB 68
Hình 4. 19. Cấu tạo bên ngoài rơle trung gian 68
Hình 4. 20. Cấu tạo bên trong 69
Hình 4. 21. Bộ nguồn 12V/5A 70
Hình 4. 22. Động cơ kéo cửa 70
Hình 4. 23. Mặt cắt của động cơ kéo cửa 70
Hình 4. 24. Động cơ kéo cabin 71
Hình 4. 25. Công tắc hành trình 71
Hình 4. 26. Cảm biến quang 72
Hình 4. 27. Sơ đồ nguyên lý mạch kích điện áp của 1 cảm biến 72
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 5. 1. Đặc điểm kỹ thuật 77
Bảng 5. 2. Đặc điểm kỹ thuật của PLC IVC1-2416MAR 80
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống công nghiệp.
Ngày nay ngành tự động đã phát triển tới trình độ rất cao nhờ những tiến bộ của
khoa học kỹ thuật. Nếu như trước đây hệ thống điều khiển tự động dựa trên các rơle
thì ngày nay chúng được thay thế bằng các bộ PLC với những tính năng vượt trội
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
3 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
4 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
Hình dạng cơ bản của thang máy được giới thiệu tại (hình 1.1)
Hình 1. 1. Hình dạng tổng thể của thang máy
5 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
tuân thủ một cách nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật an toàn được quy định trong
các tiêu chuẩn, quy trình, quy tắc.
Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều
kiện để đưa vào sử dụng mà còn phải đầy đủ các thiết bị an toàn, đảm bảo độ tin cậy
như: 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…
1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
a. Trên thế giới
Cuối thế kỷ 19, trên thế giới chỉ có một vài hãng thang máy ra đời như: Otis,
Schindler. Chiếc thang máy đầu tiên đã được chế tạo và đưa vào sử dụng của hãng
Otis (Mỹ) năm 1853. Đến năm 1874, hãng thang máy Schindler (Thụy Sĩ) cũng đã
6 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
thang máy chở hàng đã có tải trọng tới 30 tấn. Đồng thời cũng trong khoảng thời
gian này cũng có các thang máy thủy lực ra đời. Sau một khoảng thời gian rất ngắn
với tiến bộ của các ngành khoa học khác, tốc độ thang máy đã đạt tới 10m/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 (inverter). Thành tựu này cho phép thang máy
hoạt động êm hơn, tiết kiệm được khoảng 40% công suất động cơ.
Đồng thời, cũng vào những năm này đã xuất hiện thang máy dùng động cơ cảm
ứng tuyến tính.
Vào đầu những năm 1990, trên thế giới đã chế tạo những thang máy có tốc độ
đạt tới 12,5 m/s và các thang máy có các tính năng kỹ thuật khác.
b. Ở Việt Nam
Trước đây, thang máy ở Việt Nam đều do một số nước Đông Âu cung cấp.
Chúng được sử dụng để vận chuyển trong công nghiệp và chuyên chở người trong
các nhà cao tầng. Tuy nhiên số lượng còn rất khiêm tốn. Trong những năm gần đây,
do nhu cầu sử dụng thang máy tăng mạnh, một số hãng thang máy trong nước xuất
hiện, trong đó công ty Thang máy Thiên Nam (Thien Nam Elevator-Co) là một
trong những công ty đầu tiên hoạt động trong lĩnh vực thiết kế, thi công, lắp đặt và
cung ứng thang máy lớn nhất trong nước, sánh vai cùng các công ty thang máy Tự
động (Tu dong Elevator-Co), công ty thang máy Thái Bình (Thai Binh Elevator-
Co). Các công ty này có cùng mục đích là nghiên cứu và lắp đặt các loại thang máy
có chất lượng cao của các hãng nổi tiếng thế giới như: Otis Elevator (Mỹ),
7 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
Mitsubishi (Nhật), Nippon Elevator, Fuji Elevator (Nhật), LG Elevator (Hàn Quốc),
Techno (Italia)… Đồng thời tự sản xuất các loại thang có chất lượng và giá thành
cạnh tranh trong các công trình có yêu cầu về chất lượng tương đối cao.
Cung cấp, lắp đặt thiết bị thang máy theo hai hướng là:
- Nhập thiết bị toàn bộ của các hãng nước ngoài, thiết bị hoạt động tốt, tin cậy
nhưng giá thành rất cao.
- Trong nước tự chế tạo phần điều khiển và một số phần cơ khí đơn giản.
Về công nghệ thì các hãng luôn đổi mới còn mẫu mã thì phổ biến ở hai dạng:
- Hệ thống truyền động dùng động cơ điện với đối trọng thông thường.
- Hệ thống nâng hạ buồng thang bằng thủy lực.
Các hệ thống thang máy truyền động bằng động cơ điện hiện đại, phổ biến là
dùng kỹ thuật vi xử lý kết hợp với điều khiển vô cấp tốc độ động cơ điện.
1.3. PHÂN LOẠI THANG MÁY
Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng với nhiều kiểu,
nhiều loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng công trình. Thang
máy có thể phân loại thành rất nhiều loại tuỳ thuộc vào các tính chất, chức năng
như: phân loại theo hệ dẫn động cabin, theo vị trí đặt bộ kéo tời, theo hệ thống vận
hành, theo công dụng… Dưới đây là một số phân loại:
1.3.1. Theo công dụng (TCVN 5744 - 1993)
a. Thang máy chuyên chở người
Loại này chuyên vận chuyển hành khách trong các khách sạn, công sở,
nhà nghỉ, các khu chung cư, trường học, tháp truyền hình
Gia tốc cho phép được quy định theo cảm giác của hành khách. Gia tốc
tối ưu là a < 2m/s
2
.
b. Thang máy thiết kế chủ yếu để chuyên chở người nhưng có tính đến hàng
hóa mang kèm theo người
Loại này thường được dùng cho các siêu thị, khu triển lãm…
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
Đặc điểm của nó là kích thước thông thủy cabin phải đủ lớn để chứa băng
ca (cáng) hoặc giường của bệnh nhân, cùng với các bác sĩ, nhân viên và các
dụng cụ cấp cứu đi kèm. Phải đảm bảo rất an toàn, sự tối ưu về độ êm khi
dịch chuyển, thời gian dịch chuyển, tính ưu tiên đúng theo các yêu cầu của
bệnh viện… Hiện nay trên thế giới đã sản xuất theo cùng tiêu chuẩn kích
thước và tải trọng cho lại thang máy này.
d. Thang máy thiết kế chuyên chở hàng hóa nhưng thường có người đi kèm
theo
Loại này thường dùng cho các nhà máy, công xưởng, kho… Đáp ứng
được các điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động của môi
trường làm việc: độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, sự ăn mòn…
Thang máy dùng cho nhân viên khách sạn…chủ yếu chở hàng nhưng có
người đi kèm để phục vụ.
e. Thang máy chuyên chở hàng không có người đi kèm
Loại này dùng để chở vật liệu, thức ăn trong các khách sạn, nhà ăn tập
thể… Đặc điểm của thang máy này chỉ có điều khiển ngoài cabin (trước các
cửa tầng). Còn các loại thang máy khác nêu ở trên vừa điều khiển trong
cabin vừa điều khiển ngoài cabin.
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
SVTH: Nguy
ễ
n Công Minh
các nhà hàng ăn uống để vận chuyển sách hoặc thực phẩm.
Thang máy loại trung bình: Q = 500 1000 Kg.
Thang máy loại lớn: Q = 1000 1600 kg.
Thang máy loại rất lớn Q > 1600 Kg.
1.3.3. Phân loại theo vị trí đặt bộ tời kéo
a. Đối với thang máy điện
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
ễ
n Th
ị
Ng
ọ
c So
ạ
n
Bộ tời kéo có puly ma sát: 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.
b. Theo hệ thống cân bằng
11 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
Nguy
tầng tự động mở và đóng nhờ một cơ cấu đặt ở đầu cabin. Thời gian
và tốc độ đóng mở có thể điều chỉnh được.
e. Theo bộ hãm bảo hiểm cabin
Hãm tức thời, loại này dùng cho thang máy có tốc độ thấp đến
45m/ph.
Hãm êm, loại này dùng cho thang máy có tốc độ lớn hơn 0,5 m/s và
thang máy chở bệnh nhân.
1.4. TRANG THIẾT BỊ CƠ KHÍ CỦA THANG MÁY
1.4.1. Tổng thể cơ khí thang máy
Các loại thang máy hiện đại có cấu trúc phức tạp nhằm nâng cao tính tin cậy,
an toàn, tiện lợi trong vận hành. Thang máy thường bao gồm một số bộ phận chức
năng sau: buồng thang, tời nâng, cáp treo buồng thang, đối trọng, động cơ truyền
động, phanh hãm điện từ và các thiết bị điều khiển khác.
12 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Hình 1. 2. Kết cấu cơ khí của thang máy
1. Cabin; 2. Con trượt ray dẫn hướng; 3. Ray dẫn hướng cabin; 4. Thanh kẹp
tăng cáp; 5. Cụm đối trọng; 6. Ray dẫn hướng đối trọng; 7. Cụm dẫn hướng đối
trọng; 8. Cáp tải; 9. Cụm máy; 10. Cửa xếp cabin; 11. Nêm chống rơi; 12. Cơ
cấu chống rơi; 13. Giảm chấn; 14. Thanh đỡ; 15. Kẹp ray cabin; 16. Giá ray
cabin; 17. Bulông bắt giá ray; 18. Giá ray đối trọng; 19. Kẹp ray đối trọng.
13 Đ
ồ
án t
ố
t nghi
ệ
p
Khoa Đi
ệ
n
–
Đi
ệ
n t
ử
GVHD: Th
.S
f.
g.
h.
a. Cơ cấu nâng có hộp số b. Cơ cấu nâng không hộp số
Hình 1. 3. Cơ cấu nâng thang
+ Cơ cấu nâng có hộp số là động cơ được chế tạo thêm thiết bị làm thay
đổi tốc độ quay (còn gọi là hộp số).
+ Cơ cấu nâng không hộp số là động cơ được thiết kế đặc biệt, vận tốc
quay chậm phù hợp với yêu cầu mà không cần thiết bị thay đổi tốc độ. Cơ cấu
nâng không có hộp tốc độ thường được sử dụng trong các thang máy tốc độ cao.
1.4.2.2. Tủ điều khiển
Chứa các thiết bị đóng ngắt, điều khiển và giám sát hoạt động của thang gồm
mạch điều khiển chính (PLC hoặc vi điều khiển), biến tần, cầu chì các loại, công
tắc tơ và các loại rơle trung gian
Copyright: Tài liệu đại học ©