Đồ án Ử dụng ngôn ngữ lập trình Step 7- Micro/win cho bộ PLC SIMATIC S7 - 200 của hãng SIEMENS (Đức) để điều khiển thang máy cho nhà 7 tầng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA: ĐIỆN BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG HOÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cán bộ hướng dẫn: TS. Đỗ Trung Hải Người thiết kế: Lê Hữu Thành Năm 2010 Lời Nói Đầu Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như: CNC, PLC .. . Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất. Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay, thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sự cao. Là sinh viên của chuyên ngành Tự Động Hoá. Sau những tháng năm học hỏi và tu dưỡng tại Trường Đại học Kỹ Thuật Công nghiệp, em được giao đề tài tốt nghiệp: Ứng dụng PLC vào hệ thống điều khiển Thang Máy. Nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển PLC trong hệ thống điều khiển của Thang Máy. Đối tượng đồ án đề cập đến là Thang máy cho nhà cao tầng, đây là thiết bị vân tải có yêu cầu tự động hóa cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC. Trong đồ án này em chỉ tập trung đi sâu vào công việc chính là sử dụng ngôn ngữ lập trình Step 7- Micro/win cho bộ PLC SIMATIC S7 - 200 của hãng SIEMENS (Đức) để điều khiển thang máy cho nhà 7 tầng. Trong quá trình tiến hành làm đồ án, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn TS. Đỗ Trung Hải và bản thân em đã cố gắng tham khảo tài liệu và tìm hiểu thực tế về Thang Máy, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của giáo viên hướng dẫn TS. Đỗ Trung Hải đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành được đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05 năm 2010 Sinh viên thiết kế Lê Hữu Thành Phần 1 TÌM HIỂU VỀ THANG MÁY 1.1 – GIỚI THIỆU CHUNG VỀ THANG MÁY 1.1.1- Khái niệm chung về thang máy Thang máy là một thiết bị chuyên dùng để vận chuyển người, hàng hoá, vật liệu v.v... theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng một góc nhỏ hơn 150 so với phương thẳng đứng theo một tuyến đã định sẵn. Hình 1.1 : Hình dáng tổng thể của thang máy. Thang máy thường được dùng trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, các đài quan sát, tháp truyền hình, trong các nhà máy, công xưởng v.v... Đặc điểm vận chuyển bằng thang máy so với các phương tiện vận chuyển khác là thời gian của một chu kỳ vận chuyển bé, tần suất vận chuyển lớn, đóng mở máy liên tục. Ngoài ý nghĩa vận chuyển, thang máy còn là một trong những yếu tố làm tăng vẻ đẹp và tiện nghi của công trình. Nhiều quốc gia trên thế giới đã quy định, đối với các nhà cao 6 tầng trở lên đều phải được trang bị thang máy để đảm bảo cho người 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 của công trình chiếm khoảng 6% đến 7% là hợp lý. Đối với những công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy, khách sạn v.v. tuy nhiên số tầng nhỏ hơn 6 nhưng do yêu cầu phục vụ vẫn phải được trang bị thang máy. Với các nhà nhiều tầng có chiều cao lớn thì việc trang bị thang máy là bắt buộc để phục vụ việc đi lại trong nhà. Nếu vấn đề vận chuyển người trong những toà nhà này không được giải quyết thì các dự án xây dựng các toà nhà cao tầng không thành hiện thực. 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 người. Vì vậy, yêu cầu chung đối với 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 về kỹ thuật an toàn được quy định trong các tiêu chuẩn, quy trình, quy phạm. Thang máy chỉ có cabin đẹp, sang trọng, thông thoáng, êm dịu thì chưa đủ điều kiện để đưa vào sử dụng mà phải có 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 tác an toàn của cabin, khóa an toàn cửa tầng, bộ cứu hộ khi mất điện nguồn... 1.1.2 - Phân loại thang máy Thang máy hiện nay đã được thiết kế và chế tạo rất đa dạng, với nhiều kiểu và nhiều loại khác nhau để phù hợp với mục đích sử dụng của từng loại công trình. Có thể phân loại thang máy theo các nguyên tắc và đặc điểm sau: 1.1.2.1 - Phân loại theo chức năng: Thang máy 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 dùng trong các bệnh viện: Đảm bảo tuyệt đối an toàn, tối ưu về tốc độ di chuyển và có tính ưu tiên đáp ứng đúng các yêu cầu của bệnh viện. - Thang máy dùng trong các hầm mỏ, xí nghiệp: Đáp ứng được các điều kiện làm việc nặng nề trong công nghiệp như tác động môi trường về độ ẩm, nhiệt độ, thời gian làm việc, ăn mòn. .. Thang máy chở hàng: Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, ngoài ra nó còn được dùng trong nhà ăn, thư viện. .. Loại này có đòi hỏi cao về việc dừng chính xác cabin để đảm bảo hàng hoá lên xuống dễ dàng, tăng năng suất lao động. 1.1.2.2 - Phân loại theo tốc độ di chuyển: Thang máy tốc độ chậm v = 0,5 m/s: Hệ truyền động cabin thường sử dụng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc hoặc dây quấn, yêu cầu về dừng chính xác không cao. Thang máy tốc độ trung bình v = (0,75 ¸ 1,5) m/s: Thường sử dụng trong các nhà cao tầng, hệ truyền động cabin là truyền động một chiều. Thang máy cao tốc v = (2,5 ¸5) m/s: Sử dụng hệ truyền động một chiều hoặc truyền động bộ biến tần - động cơ xoay chiều ba pha, hệ thống điều khiển sử dụng các phần tử cảm biến phi tiếp điểm, các phần tử điều khiển lôgic, các vi mạch cỡ lớn lập trình được hoặc các bộ vi xử lý. 1.1.2.3 - Phân loại theo trọng tải: Thang máy loại nhỏ Q < 160kG. Thang máy trung bình Q = 500 ¸ 2000kG. Thang máy loại lớn Q > 2000 kG. 1.1.3 – Cấu Tạo Thang Máy Kết cấu cơ khí của thang máy được giới thiệu trên hình vẽ 1.2. Hố giếng của thang máy Là khoảng không gian từ mặt sàn tầng trệt cho đến đáy giếng. Để nâng hạ buồng thang người ta dùng động cơ 9. Động cơ 9 được nối trực tiếp với cơ cấu nâng hoặc qua hộp giảm tốc. Nếu nối trực tiếp buồng thang được nâng qua puli quấn cáp. Nếu nối gián tiếp thì giữa puli quấn cáp và động cơ lắp hộp giảm tốc. Cabin 1 được treo lên puli quấn cáp kim loai 8 ( thương dùng từ 1 dến 4 sợi cáp). Buồng thang luôn được giữ theo phương thẳng đứng nhờ có ray dẫn hướng 3 và những con trượt dẫn hướng 2 ( con trượt là loại puli có bọc cao su bên ngoài). Buồng thang và dối trọng di chuyển dọc theo chiều cao của thành giếng theo các thanh dẫn hướng 6. 1. Cabin 2. Con trượt dẫn hướng Cabin 3. Ray dẫn hướng Cabin 4. Thanh kẹp tăng cáp 5. Cụm đối trọng 6. Ray dẫn hướng đối trọng 7. ụ dẫn hướng đối trọng 8. Cáp tải 9. Cụm máy 10. Cửa xếp Cabin 11. Chêm chống rơi 12. Cơ cấu chống rơi 13. Giảm chấn 14. Thanh đỡ 15. Kẹp ray Cabin 16. Gá ray Cabin 17. Bu lông bắt gá ray 18. Gá ray đối trọng 19. Kẹp ray đối trọng Hình 1.2: Kết cấu cơ khí của thang máy. 1.1.4 – Chức nămg của một số bộ phận trong Thang máy 1.1.4.1 - Cabin: Là một phần tử chấp hành quan trọng nhất trong thang máy , nó sẽ là nơi chứa hàng , chở người đến các tầng , do đó phải đảm bảo các yêu cầu đề ra về kích thước, hình dáng , thẩm mỹ và các tiện nghi trong đó. Hoạt động của cabin là chuyển động tịnh tiến lên xuống dựa trên đường trượt, là hệ thống hai dây dẫn hướng nằm trong một phẳng để đảm bảo chuyển động êm nhẹ , chính xác không dung dật trong cabin trong quá trình làm việc. Để đảm bảo cho cabin hoạt động đều cả trong quá trình lên và xuống , có tải hay không có tải người ta xử dụng một đối trọng có chuyển động tịnh tiến trên hai thanh khác đồng phẳng giống như cabin nhưng chuyển động ngược chiều với cabin do cáp được vắt qua puli kéo. Do trọng lượng của cabin và trọng lượng của đối trọng đã được tính toán tỷ lệ và kỹ lưỡng cho nên mặc dù chỉ vắt qua puli kéo cũng không xảy ra hiện tượng trượt trên pulicabin,hộp giảm tốc đối trọng tạo nên một cơ hệ phối hợp chuyển động nhịp nhàng do phần khác điều chỉnh đó là động cơ. 1.1.4.2 - Động cơ: Là khâu dẫn động hộp giảm tốc theo một vận tốc quy định làm quay puli kéo cabin lên xuống. Động cơ được sử dụng trong thang máy là động cơ 3 pharôto dây quấn hoặc rôto lồng sóc , vì chế độ làm việc của thang máy là ngắn hạn lặp lại cộng vớiyêu cầu sử dụng tốc độ, momen động cơ theo một dải nào đó cho đảm bảo yêu cầu về kinh tế và cảm giác của người đi thang máy.Độngcơ 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. 1.1.4.3 - Phanh: 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 gắn đồng trục với trục động cơ. Hoạt động đóng mở của phanh được phối hợp nhịp nhàng với quá trình làm việc của đông cơ. 1.1.4.4 - Động cơ mở cửa: Là động cơ một chiều hay xoay chiều tạo ra momen mở cửa 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 đòng thì cửa sẽ mở tự động nhờ bộ phận đặc biệt ở gờ cửa có găn phản hồi với động cơ qua bộ xử lý trung tâm. 1.1.4.5 - Cửa: Gồm cửa cabin và cửa tầng . Cửa cabin để khép kín cabin trong quá trình chuyển động không tạo ra cảm giác chóng mặt cho khachs 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 bọi trong đó . Cửa cabin và cửa tầng có khoá tự động để đảm bảo đóng mở kịp thời. 1.1.4.6 - Bộ hạn chế tốc độ : Là bộ phận an toàn khi vận tốc thay đổi do một nguyên nhân nào đó vượt quá vạn tốc cho phép , bộ hạn chế tốc độ sẽ bật cơ cấu khống chế cắt điều khiển động cơ và phanh làm việc. Các thiết bị phụ khác: như quạt gió, chuông điện thoại liên lạc , các chỉ thị số báo chiều chuyển động… được lắp đặt trong cabin để tạo ra cho khách hàng một cảm giác dễ chịu khi đi thang máy. 1.2 - YÊU CẦU VỀ AN TOÀN TRONG ĐIỀU KHIỂN THANG MÁY Thang máy là thiết bị chuyên dùng để chở người, chở hàng từ độ cao này đến độ cao khác. Vì vậy vẫn đề an toàn cho người sử dụng luôn ®­îc ®Æt lªn hµng ®Çu. Để đảm bảo an toàn cho người và thang máy ta bố trí một loạt các thiết bị giám sát hoạt động của thang máy nhằm phát hiện và sử lí sự cố một cách nhanh nhất. 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 cabin thì cũng cấp điện luôn cho động cơ phanh, làm nhả các má phanh kẹp vào ray dẫn hướng. Khi đó cabin mới có thể chuyển động được. Khi mất điện, động cơ phanh không mất điện, các má phanh kẹp sẽ tác động vào trục động cơ làm động cơ không quay được giữ cho cabin không rơi. 1.2.1 – Yêu cầu an toàn của thang máy khi mất điện hoặc đứt cáp Kết quả nghiên cứu đã đưa ra, một hệ truyền động hiện đại có đầy đủ các chế độ thực hiện khi mất điện và việc đóng cắt chuyển nguồn cho an toàn thiết bị. Hiện nay Thang máy được lắp đặt hệ thống cứu hộ tự đông khi mất điện đột ngột. Hệ thống này gồm: Các mạch VXL, bộ chuyển đổi điện, bình ắc qui và tụ điện. Các bộ phận này được kết nối với tủ điều kiển chính của thang máy. Khi có điện, thang máy hoạt động ắc qui được nạp điện. Nếu mất điện đột ngột trong khi thang máy đang hoạt động, dòng điện 1 chiều của ắc qui sẽ nhanh chóng chuyển thành dòng xoay chiều cấp điện cho hệ thống Nhờ có hệ thống chống mất nguồn đột ngột, hệ thống điều khiển không bị ảnh hưởng do được nuôi bằng một hệ thống chống mất nguồn công suất nhỏ, các cảm biến vị trí và các hệ đo lường cảnh báo khác vẫn làm việc bình thường. Tuy nhiên do nguồn bị mất động cơ truyền động bị dừng lại trong thời gian tức thời. Lúc này thiết bị điều khiển động cơ phải xả nguồn do các hệ lưu tích điện đang chứa và chuẩn bị đóng nguồn mới, cắt hệ nguồn cũ tránh có điện trở lại gây xung đột nguồn. Sau khi nguồn mới được cấp, chương trình điều khiển sẽ làm việc theo một chương trình mới dành cho sự cố mất điện. Chương trình này sẽ điều khiển thang máy về tầng gần nhất, sau đó mở cửa tầng để cho khách đi ra, đồng thời từ chối tất cả các lệnh gọi khác, cảnh báo hệ thống bị mất điện. lúc này hệ thống cho phép việc mở cửa cabin, các hệ thống chuông báo liên lạc thực hiện. Sau đó truyền động công suất lớn sẽ không được thực hiện nhằm tiết kiệm điện năng có hạn của bộ lưu điện dự phòng. Khi hệ thông có điện trở lại, các role cảm nhận trạng thái mất điện sẽ hoạt động có phản hồi cho biết nguồn điện đã có, hệ thống sẽ thực hiện tuần tự thao tác xả điện dư, đóng nguồn mới và thực hiện điều hiển theo chu trình bình thường. Hệ thống lưu điện phục hồi dần công suất bằng hệ thống nạp điện tự động. Ngoài thiết bị cứu hộ khi bị mất điện, trong thang máy còn có một bộ phận thắng cơ. Trong trường hợp xảy ra đứt cáp thang máy, thiết bị khống chế vượt tốc độ sẽ hoạt động và tác động đến thắng cơ, nêm chặt phòng thang máy vào ray dẫn hướng, giữ chặt không cho thang rơi để người đến ứng cứu. 1.2.2 – Yêu cầu về vận tốc, gia tốc và độ dật Một trong những điều kiện cơ bản đối với hệ truyền động thang máy là phải đảm bảo cho cabin chuyển động êm. Việc cabin chuyển 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 dật r [m/s3]. Tốc độ di chuyển của cabin quyết định năng suất của thang máy, điều này có ý nghĩa rất quan trọng, nhất là đối với các nhà cao tầng. Đối với các nhà chọc trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s), giảm thời gian quá độ và tốc độ di chuyển trung bình của cabin đặt gần bằng tốc độ định mức. Nhưng việc tăng tốc 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 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..v..). Bởi vậy gia tốc tối ưu là a < 2m/s2. Gia tốc tối ưu đảm bảo năng suất cao, không gây cảm giác khó chịu cho hành khách, được đưa ra trong bảng 1-1. Bảng 1-1 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/s2) 1 1 1,5 1,5 2 2 Gia tốc tính toán trung bình (m/s2) 0,5 0,8 0,8 1 1 1,5 Một đại lượng quyết định sự di chuyển êm của cabin là tốc độ tăng của gia tốc khi mở máy và tốc độ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói một cách khác, đó là độ dật (đạo hàm bậc nhất của gia tốc hoặc đạo hàm bậc hai của tốc độ ). Khi gia tốc a < 2m / s2 thì độ dật không quá 20m/s3. Biểu đồ làm việc tối ưu của thang máy tốc độ trung bình và tốc độ cao biểu diễn trên hình 1.3. Biểu đồ này có thể chia ra 5 giai đoạn theo tính chất thay đổi tốc độ của cabin: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, cabin đến tầng và hãm dừng. Biểu đồ tối ưu hình 1.3 sẽ đạt được nếu dùng hệ truyền động một chiều (F-Đ). Nếu dùng hệ chuyển động xoay chiều với động cơ không đồng bộ hai cấp tốc độ, biểu đồ chỉ đạt gần giống biểu đồ tối ưu. Đối với thang máy chạy chậm, biểu đồ chỉ có 3 giai đoạn: Mở máy chế độ ổn định và hãm dừng. Hình 1.3: Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ v, gia tốc a và độ giật r theo thời gian. 1.3 – 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 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. Gây hỏng hóc các thiết bị cơ khí. Tăng thời gian từ lúc hãm đến dừng. Để dừng chính xác buồng thang, cần tính đến một nửa hiệu số của hai quãng đường trượt khi phanh buồng thang đầy tải và phanh buồng thang không tải theo cùng một hướng di chuyển. Các yếu tố ảnh hưởng đến dừng chính xác buồng thang bao gồm : mômen cơ cấu phanh, mômen quán tính của buồng thang, tốc độ khi bắt đầu hãm và một số yếu tố phụ khác . Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau : Khi buồng thang đi đến gần sàn tầng, công tắc chuyển đổi tầng cấp lệnh cho hệ thống điều khiển động cơ để dừng buồng thang . Trong quãng thời gian Dt (thời gian tác động của thiết bị điều khiển), buồng thang đi được quãng đường là : S' = v0 Dt , [m] (2-1) Trong đó : v0 - Tốc độ lúc bắt đầu hãm, [m/s]. Khi cơ cấu phanh tác động là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này, buồng thang đi được một quãng đường 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: , [m] (2-3) Trong đó : J mômen quán tính hệ quy đổi về chuyển động của buồng thang, [kgm2] Mph - mômmen ma sát, [N] Mc - mômen cản tĩnh, [N] w0 - tốc độ quay của động cơ lúc bắt đầu phanh, [rad/s] D - đường kính puli kéo cáp [m] i - tỷ số truyền Quãng đường buồng thang đi được từ khi công tắc chuyển đổi tầng cho lệnh dừng đến khi buồng thang dừng tại sàn tầng là: (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 : (2-5) Trong đó : S1 - quãng đường trượt nhỏ nhất của buồng thang khi phanh S2 - quãng đường trượt lớn nhất của buồng thang khi phanh xem hình 2-3. Bảng 2-1 đưa ra các tham số của các hệ truyền động với độ không chính xác khi dừng Ds. Bảng 2-1 Hệ truyền động điện Phạm vi điều chỉnh tốc độ Tốc độ di chuyển [m/s] Gia tốc [m/s2] Độ không chính xác khi dừng [mm] Động cơ KĐB rô to lồng sóc 1cấp tốc độ 1 : 1 0,8 1,5 ±120¸150 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 F - Đ có khuyếch đại trung gian 1:100 2 2 ± 5 ¸ 10 Mức dừng Buồng thang Dừng Mức đặt cảm biến dòng Buồng thang Vượt quá Hình 2 - 3: Dừng chính xác buồng thang. 1.4 – TÌM HIỂU MỘT SỐ KẾT CẤU PHANH CỦA THANG MÁY 1.4.1 - Phanh bảo hiểm Phanh bảo hiểm giữ buồng thang tại chỗ khi đứt cáp, mất điện và khi tốc độ vượt quá (20 ¸ 40)% tốc độ định mức . Phanh bảo hiểm thường được chế tạo theo 3 kiểu : Phanh bảo hiểm kiểu nêm, phanh bảo hiểm kiểu lệch tâm và phanh bảo hiểm kiểu kìm. Trong các loại phanh trên, phanh bảo hiểm kìm được dử dụng rộng rãi hơn, nó bảo đảm cho buồng thang dừng êm hơn. Kết cấu của phanh bảo hiểm kiểu kìm được biểu diễn trên hình 1-4. Hình 1.4: Phanh bảo hiểm kiểu kìm Phanh bảo hiểm thường được lắp phía dưới buồng thang, gọng kìm 2 trượt theo thanh hướng dẫn 1 khi tốc độ của buồng thang bình thường. Nằm giữa hai cánh tay đòn của kìm có nêm 5 gắn với hệ truyển động bánh vít - trục vít 4. Hệ truyền động trục vít có hai loại ren : ren phải và ren trái. Cùng với kết cấu của phanh bảo hiểm, buồng thang có trang bị thêm cơ cấu hạn chế tốc độ kiểu ly tâm. Khi tốc độ chuyển của buồng thang tăng, cơ cấu đai truyền 3 sẽ làm cho thang 4 quay và kìm 5 sẽ ép chặt buồng thang vào thanh dẫn hướng và hạn chế tốc độ của buồng thang. 1.3.2 - Bộ hạn chế tốc độ Khi ca bin hạ với tốc độ vượt quá giá trị cho phép. Bộ hạn chế tốc độ qua hệ thống tay đòn tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin tựa trên các ray dẫn hướng. Về nguyên lý chung của bộ hạn chế tốc độ làm việc như sau: Khi trục quay đạt tới số vòng quay tới hạn các quả văng gắn trên trục sẽ tách ra xa tâm quay dưới tác dụng của lực ly tâm và mắc vào vấu cố định của vỏ phanh để dừng trục quay. Theo vị trí của trục quay có bị hạn chế tốc độ với trục quay nằm ngang và bộ hạn chế tốc độ với trục quay thẳng đứng. 1 2 3 4 5 6 8 9 10 12 11 13 14 7 16 15 Đĩa 9. Thanh kéo Chốt 10. Vấu di động Vấu cố định 11. Lò xo Vấu tỳ 12. Chốt hãm Lò xo nén 13. Puly Quả văng 14. Puly Vòng đệm 15. Vỏ bộ hạn chế 8. đai ốc 16. trục Hình 1.5: Bộ hạn chế tốc độ Trong đó bộ hạn chế tốc độ với trục quay nằm ngang được dùng phổ biến hơn. Nguyên lý cấu tạo của bộ hạn chế tốc độ với trục quay nằm ngang (Hình 1.5): Trục 16 được gắn với vỏ 15 của bộ hạn chế tốc độ bằng đai ốc. Trên trục có lắp đĩa 1 cùng các puly 13 và 14 bằng ổ bi để chúng có thể quay tự do quanh trục 16. Trên đĩa 1 có các chốt 2 để lắp quả văng 6. Quả văng này liên hệ bằng thanh kéo 6 trên có lắp lò xo nén 5. Lò xo có một đầu tỳ lên vấu 4 gắn trên đĩa 1, đầu kia tỳ lên vòng đệm 7 và đai ốc 8 trên thanh kéo 9 để có thể điều chỉnh độ nén của lò xo 5. Như vậy, do vấu 4 gắn cố định trên đĩa nên lò xo 5 có xu hướng đẩy thanh kéo 9 sang trái để đầu các quả văng 6 không chạm vào các vấu cố định 3 trên vỏ 15 khi đĩa 1 cùng các puly 13 và 14 quay. Với tốc độ quay bình thường, ứng với tốc độ chuyển động danh nghĩa của cabin, đĩa quay dễ dàng và các quả văng ở vị trí không chạm vào vấu 3 trên vỏ 15. Khi cabin nâng hoặc hạ với tốc độ vượt quá giới hạn cho phép, qua cáp hạn chế tốc độ vắt trên rãnh puli 14, đĩa 1 cũng quay và đạt tới vòng quay tới hạn ly tâm của quả văng đủ lớn để ép lò xo 5 và tách quả văng ra xa tâm quay làm đầu các quả văng mắc vào vấu 3 và đĩa 1 cùng puli 13,14 dừng lại. Puli thường có rãnh cáp hình thang với hệ số ma sát tính toán cao nên khi nó dừng lai làm cáp hạn chế tốc độ vắt qua rãnh puli dừng theo, cabin tiếp tục đi xuống nên cáp hạn chế tốc độ tác động lên hệ tay đòn lắp trên cabin để bộ hãm bảo hiểm hoạt động dừng cabin trên các ray dẫn hướng. Lực nén lò xo 5 càng lớn thì lực ly tâm cần thiết dễ tách các quả văng ra xa càng lớn vì vậy có thể điều chỉnh lực nén lò xo 5 bằng cách vít vặn đai ốc 8 để bộ hạn chế tốc độ làm việc chính xác với tốc độ quay cần thiết. Nếu lực nén lò xo quá nhỏ thì rất dễ xẩy ra hiện tượng ngừng ngẫu nhiên ngay cả khi cabin chuyển động với tốc độ danh nghĩa. Vì vậy cần điều chỉnh lò xo sao cho bộ hạn chế tốc độ hoạt động ứng với giá trị tốc độ quy định trong quy phạm cho từng loại thang máy. Việc điều chỉnh kiểm tra và thử nghiệm bộ hạn chế tốc độ do nhà chế tạo tiến hành và sau đó kẹp chì lại. Puly 13 có đường kính nhỏ dùng để thử nghiệm, kiểm tra bộ hạn chế tốc độ, nếu vắt cáp hạn chế tốc độ qua rãnh của puli 13 thì khi cabin chuyển động với tốc độ danh nghĩa, bộ hạn chế tốc độ vẫn làm việc và tác động lên bộ hãm bảo hiểm để dừng cabin vì tốc độ quay của đĩa 1 vấn đạt tới số vòng quay tới hạn do đường kính của puly 13 nhỏ. Ngoài ra người ta còn lắp vấu 10 xuyên qua vỏ 15 và trên vấu có lò xo 11 cùng chốt hãm 12. Trong điều kiện làm việc bình thường (cáp hạn chế tốc độ vắt qua puly 14 cabin chuyển động với tốc độ danh nghĩa). Nếu ấn lên vấu 10 thì đầu quả văng mắc vào nó để dừng đĩa 1 cùng các puli 13, 14 (măc dù số vòng quay của đĩa chưa đạt tới giá trị tới hạn và lực ly tâm chưa đủ lớn để tách quả văng ra xa). Khi đó nếu bộ hãm bảo hiểm làm việc để dừng cabin thì điều đó chứng tỏ rằng độ căng của cáp hạn chế tốc độ, hệ số ma sát tính toán giữa cáp và rãnh puly 14 đạt giá trị yêu cầu và hệ thống tay đòn cùng bộ hãm bảo hiểm làm việc bình thường. 15 1.5 - THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ CÔNG NGHỆ Để làm rõ bài toán công nghệ về khách hàng đợi và ưu tiên về chiều chuyển động cũng như ưu tiên theo khoảng cách, ta đi thuyết minh một trường hợp phục vụ hành khách thoả mãn được các yêu cầu công nghệ của thang máy 7 tầng như sau: Giả sử thang máy đang dừng ở tầng 1. Có một hành khách A đang ở tầng 2 và muốn lên tầng 7. Muốn vậy, khách A phải ấn nút gọi thang ở tầng 2 và thang đi lên với tốc độ cao. Khi thang đến gần tầng 2 thì thang máy chuyển tốc độ thấp và dừng lại đón khách A. Khách A vào cabin ấn nút đến tầng 7. Sau thời gian định sẵn cabin tiếp tục đi lên tầng 7. Giả sử lúc này có một hành khách B đang ở tầng 3 và muốn đi xuống tầng 1. muốn vậy khách B phải ấn nút gọi