lập trình điều khiển thang máy 5 tầng sử dụng PLC S7-1200
Tổng quan về hệ thống thang máy
Lịch sử hình thành và phát triển thang máy
Từ thời kỳ cổ đại, qua thời Trung cổ và đến thế kỷ XIII, sức mạnh của con người và động vật đã đóng vai trò là nguồn lực chính cho các thiết bị nâng.
Vào năm 1850, thang máy thủy lực và hơi nước được giới thiệu, nhưng sự kiện quan trọng nhất diễn ra vào năm 1852 khi Elisa Graves Otis phát minh ra thang máy an toàn đầu tiên trên thế giới Đến năm 1903, Graves Otis đã cho ra mắt thiết kế thang máy dùng động cơ điện không hộp số, đánh dấu bước ngoặt cho ngành công nghiệp thang máy và kiến trúc nhà cao tầng Những cải tiến trong hệ thống điều khiển tự động của Graves Otis, bao gồm kiểm soát tín hiệu và hoạt động cao điểm, đã nâng cao hiệu suất và an toàn cho thang máy, khẳng định vị thế tiên phong của ông trong lĩnh vực này.
Hình 1.2 Thang máy sử dụng động cở thủy lực vào năm 1852
Giới thiệu về thang máy [3]
Thang máy là thiết bị nâng cố định, được sử dụng để vận chuyển người hoặc hàng hóa theo phương thẳng đứng hoặc nghiêng dưới 15 độ, theo một tuyến đường xác định và dừng tại các tầng nhất định Thang máy có cabin để chở người hoặc hàng, được treo bằng cáp hoặc xích.
Thang máy được sử dụng phổ biến trong các khách sạn, công sở, chung cư, bệnh viện, đài quan sát và tháp truyền hình, cũng như trong các nhà máy So với các phương tiện vận chuyển khác, thang máy có đặc điểm nổi bật là thời gian chu kỳ vận chuyển ngắn, tần suất vận chuyển lớn và khả năng đóng mở liên tục Ngoài chức năng vận chuyển, thang máy còn góp phần nâng cao vẻ đẹp và tiện nghi cho các công trình.
Các thang máy trong những ngôi nhà cao tầng được cải tiến với hệ thống tời cáp, hãm cơ hoặc điện, cùng với động cơ xoay chiều hoặc một chiều Chúng sử dụng thiết bị điều khiển bán dẫn không tiếp điểm, bộ PLC và biến tần, đảm bảo hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, an toàn và tin cậy, đồng thời mang lại sự tiện nghi cho người sử dụng.
Nhiều quốc gia quy định rằng các tòa nhà cao từ 6 tầng trở lên phải được trang bị thang máy để đảm bảo sự thuận tiện cho người sử dụng, tiết kiệm thời gian và nâng cao năng suất lao động Chi phí lắp đặt thang máy chiếm khoảng 6% đến 7% tổng giá thành của công trình, được coi là hợp lý Đối với các công trình đặc biệt như bệnh viện, nhà máy và khách sạn, dù có số tầng dưới 6, vẫn cần thiết phải lắp đặt thang máy để đáp ứng yêu cầu phục vụ.
Hình 1.3 Thang máy thực tế
Phân loại thang máy
Thang máy có thể được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm mục đích sử dụng, cấu trúc truyền động, tốc độ làm việc và tải trọng Các phân loại này giúp xác định loại thang máy phù hợp với nhu cầu sử dụng cụ thể.
1.1.3.1 Phân loại theo công dụng
Thang máy hành khách là thiết bị thiết yếu trong các toà nhà cao tầng, giúp vận chuyển người giữa các tầng với tải trọng từ 700 kg đến 1500 kg, tương ứng với 1 đến 20 hành khách Ngoài việc phục vụ nhu cầu đi lại, thang máy này còn có thể được sử dụng để vận chuyển hàng hoá, miễn là trọng lượng không vượt quá giới hạn cho phép.
Thang máy chở hàng chủ yếu dùng để vận chuyển hàng hoá, thiết bị ngoài ra loại thang máy này cũng có thể dùng để chở người
Thang máy chuyên dùng là loại thang máy phục vụ cho công việc riêng biệt như bệnh viện, cứu hoả, cấp cứu,…
1.1.3.2 Phân loại theo tốc độ chuyển động
Thang máy có vận tốc chậm: V = 0,5 – 0,75 m/s
Thang máy có vận tốc trung bình: V = 0,75 – 1,5 m/s
Thang máy có vận tốc nhanh: V = 1,5 – 3 m/s
Thang máy có vận tốc cao: V = 3 – 5 m/s
1.1.3.3 Thang máy loại theo tải trọng
Thang máy loại nhỏ: Q < 160 kg
Thang máy loại trung bình: Q = 500 kg – 2000 kg
Thang máy loại lớn: Q > 2000 kg.
Giới thiệu thiết bị điều khiển tự động (PLC)
PLC (Bộ điều khiển logic có thể lập trình) là thiết bị thay thế cho mạch rơle, cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển logic linh hoạt thông qua ngôn ngữ lập trình Người dùng có thể lập trình PLC để thực hiện nhiều trình tự sự kiện khác nhau, được kích hoạt bởi các tín hiệu đầu vào hoặc các hoạt động có trễ như thời gian định thì và các sự kiện đếm.
PLC hoạt động bằng cách quét các trạng thái đầu ra và đầu vào, với sự thay đổi ở đầu vào dẫn đến sự thay đổi tương ứng ở đầu ra Các ngôn ngữ lập trình phổ biến cho PLC bao gồm LAD (Ladder logic), FBD (Function Block Diagram), SCL (Structure Control Language) và STL (Statement List) Trong số đó, Ladder logic là ngôn ngữ lập trình được ưa chuộng nhất.
PLC là thiết bị thiết yếu trong việc điều khiển hệ thống điện tự động, với nhiều loại từ các hãng nổi tiếng như Mitsubishi (Nhật Bản), Siemens (Đức) và Goldstar (Hàn Quốc) Các PLC này được sử dụng phổ biến trên thị trường hiện nay, đáp ứng nhu cầu đa dạng của từng nhà máy.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống bắt đầu khi các tín hiệu từ thiết bị ngoại vi như cảm biến và công tắc được truyền vào CPU qua module đầu vào Sau khi tiếp nhận tín hiệu, CPU sẽ xử lý thông tin và gửi các tín hiệu điều khiển qua module đầu ra đến các thiết bị bên ngoài, thực hiện theo chương trình đã được lập trình sẵn.
Một chu kỳ quét, hay còn gọi là vòng quét, bao gồm các bước như đọc tín hiệu đầu vào, thực hiện chương trình, truyền thông nội bộ, tự kiểm tra lỗi và gửi cập nhật tín hiệu đầu ra.
Hiện nay, PLC đã trở thành công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực sản xuất và công nghiệp Từ các ứng dụng điều khiển đơn giản ON/OFF đến những hệ thống phức tạp yêu cầu độ chính xác cao, PLC hỗ trợ tích cực trong việc áp dụng các thuật toán trong quy trình sản xuất Một số ứng dụng tiêu biểu của PLC bao gồm hệ thống băng tải, cảm biến và động cơ kéo.
Tổng quan về hệ thống giám sát điều khiển SCADA/HMI [2]
Hệ thống giám sát thang máy hỗ trợ con người trong việc theo dõi và điều khiển từ xa quá trình vận hành Qua hệ thống này, người vận hành có thể thu thập số liệu trong suốt quá trình hoạt động Các thiết bị giám sát hoạt động độc lập, đảm bảo thu thập tất cả các chỉ số quan trọng Chức năng chính của hệ thống là giám sát và thu thập số liệu một cách chính xác.
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là hệ thống quan trọng cho việc thu thập dữ liệu, điều khiển hệ thống và hiển thị thông tin theo yêu cầu người dùng Hệ thống SCADA bao gồm nhiều bộ RTU để thu thập dữ liệu và gửi về trạm chủ qua mạng Trạm chủ không chỉ hiển thị dữ liệu thu thập được mà còn cho phép người vận hành thực hiện điều khiển từ xa các tác vụ.
HMI (Giao diện Người-Máy) là một phần quan trọng trong hệ thống SCADA, cho phép người vận hành giao tiếp hiệu quả với thiết bị máy Hiện nay, HMI được sử dụng rộng rãi và có nhiều loại màn hình khác nhau, bao gồm màn hình cảm ứng và nút nhấn, mang lại nhiều lựa chọn cho việc quản lý, giám sát và điều khiển, đáp ứng nhu cầu thiết yếu của người vận hành.
Nội dung của đề tài
Với sự phát triển công nghệ hiện nay, thang máy đã trở thành phương tiện di chuyển thiết yếu trong các tòa nhà cao ốc, chung cư và văn phòng Việc thiết kế hệ thống thang máy có khả năng vận chuyển người và hàng hóa là rất cần thiết để phục vụ cuộc sống Trong bối cảnh hiện đại, thang máy yêu cầu cao về độ tin cậy, tốc độ và an toàn Do đó, công nghệ PLC được ứng dụng trong việc điều khiển thang máy nhờ vào tính dễ lập trình và linh hoạt Chính những lý do này đã thúc đẩy tôi chọn đề tài “Lập trình điều khiển và giám sát hệ thống thang máy cho tòa nhà 5 tầng sử dụng PLC S7-1200” cho luận văn tốt nghiệp của mình.
Bố cục của đề tài được chia làm 5 chương như sau:
Chương 1 Giới thiệu chung về thang máy và PLC
Chương 2 Cơ sở lý thuyết
Chương 3 Lập trình điều khiển thang máy sử dụng PLC S7 – 1200
Chương 4 Giám sát điều khiển thang máy bằng WinCC
Chương 5 Kết luận và kiến nghị
Giới thiệu về hệ thống thang máy cho tòa 5 tầng
Cấu tạo thang máy
Cấu tạo chi tiết của thang máy được thể hiện trong Hình 2.1
Hình 2.1 Cấu tạo chi tiết thang máy
2 Con trượt dẫn hướng Cabin
6 Thanh dẫn hướng đối trọng
7 Trục dẫn hướng đối trọng
17 Bu lông bắt gá ray
Chức năng của một số bộ phận trong thang máy:
Buồng thang là bộ phận quan trọng chịu tải trọng, cần đảm bảo độ chắc chắn Trên buồng thang có hệ thống cáp treo, hai bên được trang bị ngàm dẫn hướng, phía dưới là hệ thống phanh an toàn Ngoài ra, buồng thang còn được trang bị hệ thống thông gió và nút dừng khẩn cấp để đảm bảo an toàn cho người sử dụng.
- Ray dẫn hướng: ray lắp dọc theo giếng thang để dẫn buồng thang và đối trọng di chuyển dọc theo giếng thang
- Ngàm dẫn hướng: để khống chế thang không dịch chuyển quá giới hạn cho phép
Hệ thống treo buồng thang sử dụng nhiều sợi cáp để đảm bảo buồng thang hoạt động hiệu quả Việc điều chỉnh độ căng của cáp là rất quan trọng, tránh tình trạng cáp quá căng hoặc quá trùng Hệ thống này còn được trang bị các tiếp điểm điện giúp duy trì lực căng ổn định cho các sợi cáp, đảm bảo thang máy vận hành an toàn và hiệu quả.
Có 2 loại hệ thống treo buồng thang là: loại kiểu lò xo có các lò xo để điều chỉnh lực căng của cáp và loại kiểu tay đòn
Cơ cấu chuyển động của buồng thang bao gồm hai loại chính: tời có hộp giảm tốc, thường được sử dụng cho thang máy tốc độ thấp, và tời không có hộp giảm tốc, thích hợp cho thang máy tốc độ cao.
- Hệ thống cửa: các yêu cầu đối với cửa: Bền, chắc chắn, không được hở
Có các công tắc hành trình hoặc cảm biến báo cửa đã đóng hoặc mở
- Bộ hạn chế tốc độ: khi tốc độ buồng thang vượt quá giới hạn cho phép thì bộ hạn chế tốc độ sẽ tác động lên phanh an toàn
Phanh an toàn là một bộ phận quan trọng của thang máy, giúp dừng và giữ buồng thang khi có hiện tượng đứt cáp, mất điện hoặc khi tốc độ vượt quá giới hạn cho phép Có hai loại phanh: phanh tác động tức thời thường được sử dụng cho thang máy tốc độ thấp và phanh dừng êm dành cho thang máy tốc độ cao.
- Động cơ cửa: gồm có động cơ cửa tầng và cửa cabin
Giảm chấn được lắp đặt dưới đáy hố thang nhằm hỗ trợ và bảo vệ cabin cũng như đối trọng, đặc biệt trong trường hợp cabin hoặc đối trọng di chuyển xuống dưới quá mức vị trí công tắc hạn chế hành trình dưới cùng.
Những yêu cầu đối với thang máy [3]
Thang máy là thiết bị thiết yếu để vận chuyển người và hàng hóa giữa các tầng An toàn cho người sử dụng là ưu tiên hàng đầu, do đó cần lắp đặt hệ thống giám sát để phát hiện và xử lý sự cố kịp thời, đảm bảo hoạt động an toàn cho cả người và thang máy.
Khi thiết kế hệ thống truyền động cho thang máy, cần đảm bảo sự phối hợp giữa bảo vệ cơ và điện, kết hợp nhiều loại bảo vệ khác nhau Ví dụ, khi cấp điện cho động cơ vào ray dẫn hướng, cabin mới có thể di chuyển Trong trường hợp mất điện, động cơ phanh vẫn hoạt động, các má phanh sẽ kẹp chặt vào trục động cơ, ngăn chặn động cơ quay và giữ cho cabin không bị rơi.
Khi thiết kế các hệ thống điều khiển thang máy, chúng ta cần chú ý đến những yêu cầu sau:
- Yêu cầu dừng buồng chính xác
- Yêu cầu an toàn của thang máy khi mất điện hoặc đứt cáp
- Yêu cầu về vận tốc, gia tốc (chạy êm)
- Yêu cầu về độ ồn của thang máy
2.1.2.1 Yêu cầu dừng buồng chính xác
Độ dừng chính xác của cabin thang máy là sự chênh lệch giữa cao trình sàn cabin và sàn tầng nơi cabin dừng Việc không đạt độ chính xác này có thể gây nguy hiểm cho hành khách và làm khó khăn trong việc chất tải và dỡ tải, đặc biệt đối với các thang máy nâng hàng.
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5744 - 1993, độ chính xác dừng cabin thang máy được quy định là ± 20 mm cho thang máy bệnh viện và thang máy chất tải bằng xe, trong khi đối với các thang máy khác, độ chính xác này là ± 50 mm Độ chính xác dừng cabin phụ thuộc vào tốc độ chuyển động, với tốc độ giới hạn từ 0,15 m/s đến 0,2 m/s cho độ chính xác ± 20 mm và không quá 0,7 m/s cho độ chính xác ± 50 mm Khi cabin di chuyển với tốc độ lớn, cần giảm dần tốc độ trước khi phanh, có thể thực hiện bằng phương pháp điện hoặc lắp đặt bộ truyền động vi mô phụ trong bộ tời Độ dừng và gia tốc tối đa cho phép được thể hiện trong Bảng 2.1.
Bảng 2.1 Độ dừng cabin và gia tốc tối đa cho phép
Loại thang máy Gia tốc tối đa cho phép (m/s 2 ) Độ chính xác dừng cabin (mm)
Thang máy chở người sức nâng đến
1000 kg với động cơ điện 2 tốc độ (tốc độ chuyển động của cabin v > 0,75 m/s)
Thang máy chở hàng điều khiển bằng nút ấn v = 0,5 m/s
Thang máy chở hàng loại nhỏ: v = 0,25 m/s v = 0,5 m/s
Để nâng cao năng suất thang máy, cần áp dụng gia tốc lớn hơn trong quá trình mở máy và dừng cabin, đặc biệt là đối với thang máy trong các tòa nhà cao tầng hoạt động với tải trọng nặng Tuy nhiên, đối với thang máy chở người, gia tốc phải được tính toán sao cho thấp hơn mức gia tốc có thể gây hại cho sức khỏe người sử dụng.
2.1.2.2 Yêu cầu an toàn của thang máy khi mất điện hoặc đứt cáp
Nghiên cứu cho thấy, hệ truyền động hiện đại được trang bị đầy đủ các chế độ hoạt động khi mất điện, cùng với khả năng chuyển nguồn an toàn nhằm bảo vệ thiết bị.
Hiện nay, thang máy được trang bị hệ thống cứu hộ tự động khi xảy ra mất điện đột ngột Hệ thống này bao gồm các mạch vi xử lý, bộ chuyển đổi điện, bình ắc quy và tụ điện, tất cả đều được kết nối với tủ điều khiển chính của thang máy Khi thang máy hoạt động, ắc quy sẽ được nạp điện Trong trường hợp mất điện đột ngột, dòng điện một chiều từ ắc quy sẽ nhanh chóng chuyển đổi thành dòng xoay chiều để cung cấp điện cho hệ thống.
Hệ thống chống mất nguồn đột ngột đảm bảo rằng hệ thống điều khiển và các cảm biến vẫn hoạt động bình thường, mặc dù động cơ truyền động tạm dừng Khi nguồn mất, thiết bị điều khiển phải xả nguồn để chuẩn bị cho nguồn mới, tránh xung đột Sau khi cấp nguồn mới, chương trình điều khiển sẽ đưa thang máy về tầng gần nhất, mở cửa để hành khách ra, và từ chối các lệnh gọi khác Hệ thống cho phép mở cửa cabin và thực hiện các chuông báo, nhưng không kích hoạt động cơ lớn để tiết kiệm điện Khi có điện trở lại, các rơle sẽ phản hồi, hệ thống sẽ tự động xả điện dư, đóng nguồn mới và tiếp tục hoạt động bình thường, trong khi hệ thống lưu điện sẽ tự động nạp lại công suất.
Trong thang máy, ngoài thiết bị cứu hộ khi mất điện, còn có bộ phận thắng cơ giúp đảm bảo an toàn Khi xảy ra sự cố đứt cáp, thiết bị khống chế vượt tốc độ sẽ kích hoạt, tác động vào thắng cơ để giữ chặt phòng thang máy vào ray dẫn hướng, ngăn không cho thang rơi, tạo điều kiện cho người đến ứng cứu.
2.1.2.3 Yêu cầu về vận tốc, gia tốc (chạy êm)
Hệ truyền động thang máy cần đảm bảo buồng thang hoạt động êm ái, điều này phụ thuộc vào gia tốc khi khởi động và dừng máy Các tham số chính để xác định chế độ làm việc bao gồm tốc độ di chuyển v [m/s], gia tốc a [m/s²] và độ giật ρ [m/s³] Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng và tránh cảm giác khó chịu do độ giật và độ hãnh quá mạnh, tốc độ di chuyển của buồng thang không được vượt quá 5 m/s.
Bảng 2.2 Các trị số tối ưu của gia tốc
Tham số Hệ truyền động
Gia tốc tính toán trung bình
Biểu đồ này được chia thành 5 giai đoạn, phản ánh sự thay đổi tốc độ của buồng thang, bao gồm: mở máy, chế độ ổn định, hãm xuống tốc độ thấp, buồng thang đến tầng và hãm dừng.
Hình 2.2 Các đường cong biểu diễn sự phụ thuộc của quãng đường S, tốc độ v, gia tốc a và độ giật theo thời gian
2.1.2.4 Yêu cầu về độ ồn của thang máy Đặc biệt đối với công việc thu vô tuyến, thì tiếng ồn và nhiễu không cho phép, cho nên khi chế tạo và lắp đặt các khí cụ, các cơ cấu phải chú ý để loại bỏ chúng Mức độ về cường độ ồn, giới hạn cho phép trong các gian nhà, nơi có lắp đặt thang máy khi làm việc theo điều kiện kỹ thuật thiết kế thang máy được cho trong Bảng 2.3 Khả năng cách âm của các tường buồng máy cần phải không thấp hơn 50 db, còn khả năng cách âm của cửa ra vào không dưới 35 db
Bảng 2.3 Độ ồn cho phép của cabin Đặc điểm nơi lắp đặt
Mức độ cường độ ồn cho phép (db)
Trong khoảng lớn của tần số Đài phát thanh, vô tuyến, phòng ghi âm 30 Không cho phép
Nhà ở, bệnh viện, phòng hòa nhạc, phòng đọc sách, văn phòng 40 30
Cơ quan, nhà ăn, nhà hàng, nhà hát 50 40
Tòa nhà công nghiệp Không định chuẩn
Hệ thống điều khiển thang máy
Thiết bị điều khiển xử lý tín hiệu từ các nút nhấn, công tắc hành trình, và các cảm biến như tia hồng ngoại hay cơ khí Nó xuất ra tín hiệu để điều khiển motor kéo thang máy lên xuống, đóng cửa, hoặc các van điện từ trong hệ thống khí nén thay cho motor.
Sơ đồ kế cấu của hệ thống điều khiển thang máy bao gồm:
- Thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển: giao tiếp với người sử dụng
- Thiết bị xử lý tín hiệu điều khiển: nhận tín hiệu điều khiển và xử lý theo trình tự logic được lập trình sẵn
- Thiết bị thực thi lệnh điều khiển
Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển thang máy:
- Nhận tín hiệu lệnh điều khiển
- Xử lý tín hiệu điều khiển
- Phát tín hiệu điều khiển đến thiết bị thừa hành
Sơ đồ nhiệm vụ của hệ thống điều khiển thang máy được thể hiện trong Hình 2.3
Nguồn điện xoay chiều 3pha 380V
INPUT Động cơ điều khiển
Thang máy Đ n,chuông,hệ thống điện trong cabin,
Nút nhấn,cảm biến,công tắc hành trình
Bộ biến đổi điện áp
Hình 2.3 Sơ đồ nhiệm vụ cơ bản của hệ thống điều khiển thang máy
Nguồn điện xoay chiều 3 pha cung cấp năng lượng cho biến tần và bộ biến đổi điện áp, chuyển đổi thành điện áp 1 chiều 24V cho PLC PLC nhận tín hiệu điều khiển từ các nút nhấn gọi tầng, cảm biến và công tắc hành trình qua INPUT Sau khi thực hiện chương trình điều khiển, PLC xuất tín hiệu đến OUTPUT, điều khiển hệ thống đèn, chuông và hệ thống điện trong cabin thang máy Cuối cùng, biến tần sẽ phát tín hiệu điện để điều khiển động cơ thang máy.
Trong quá trình điều khiển thang máy, thường gặp phải một số vấn đề như khó khăn trong việc truyền tín hiệu Nguyên nhân chính bao gồm tín hiệu truyền về PLC bị nhiễu, cảm biến hoạt động không chính xác và thang máy bị lệch tầng.
2.3 Cảm biến dùng trong thang máy
2.3.1 Công dụng cảm biến dùng trong thang máy
Cảm biến trong thang máy có vai trò quan trọng trong việc xác định vị trí buồng thang, kích hoạt chế độ dừng tầng khi đến đúng yêu cầu, giảm tốc độ khi gần đến vị trí dừng và đo trọng lượng trong cabin.
2.3.2 Các loại cảm biến thường dùng
Cảm biến cửa thang máy, hay còn gọi là photocell, được lắp đặt ở hai bên cửa thang nhằm phát hiện vật cản khi cửa đóng mở, đảm bảo an toàn cho người sử dụng Thiết bị này giúp tránh tình trạng kẹt cửa và giảm thiểu tai nạn không mong muốn, đặc biệt trong hệ thống cửa hoạt động tự động của thang máy Hiện nay, cảm biến cửa thang máy có hai dạng chính: dạng thanh và dạng điểm, giúp nâng cao hiệu quả bảo vệ và loại bỏ nguy cơ xảy ra sự cố.
Photocell dạng điểm là thiết bị an toàn được lắp đặt với hai "mắt thần" ở hai mép cửa thang máy, cách mặt sàn từ 50 cm đến 90 cm Tuy nhiên, với chỉ hai mắt, phạm vi quan sát của nó bị hạn chế, dẫn đến tầm bảo vệ cũng bị thu hẹp Thiết bị này chỉ hoạt động hiệu quả khi vật cản cắt đúng đường thẳng quét của mắt thần; nếu không, cửa thang sẽ không tự động mở Do đó, photocell dạng điểm có một số điểm yếu và hiện nay ít được ứng dụng, chủ yếu xuất hiện ở các loại thang máy giá thành thấp.
Photocell dạng thanh đã được phát triển để khắc phục nhược điểm của photocell dạng điểm, với chiều dài khoảng 2000 mm, giúp bảo vệ gần như toàn bộ khoảng mở của cửa thang máy Khi phát hiện vật cản ở bất kỳ vị trí nào, photocell sẽ tự động mở cửa, ngăn chặn tình trạng kẹt tay vào cánh cửa thang máy, từ đó nâng cao hiệu quả của hệ thống an toàn cửa.
Hình 2.4 Cảm biến cửa photocell dạng thanh
Cảm biến dừng tầng là thiết bị thiết yếu trong thang máy, giúp xác định chính xác vị trí dừng của thang, đảm bảo cửa cabin thang máy khớp với cửa tầng Đối với thang máy gia đình và mọi loại thang máy khác, việc trang bị cảm biến dừng tầng là điều cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình vận hành.
Khi thang máy di chuyển đến đúng vị trí, hệ thống cảm biến tại các tầng sẽ tự động hoạt động, giúp nhận biết và xác định tầng cần dừng Bộ phận này đảm bảo thang máy dừng chính xác, tạo điều kiện thuận lợi cho hành khách khi di chuyển, với sàn cabin và mặt sàn tầng bằng nhau Đặc biệt, đối với thang máy chở hàng, đây là bộ phận quan trọng nhất, vì các thiết bị vận chuyển hàng thường có bánh xe và dễ dàng di chuyển khi sàn cabin và sàn tầng đồng mức.
Có 2 loại cảm biến dừng tầng:
Cảm biến quang bao gồm bộ phát và bộ thu, sử dụng LED hoặc LASER cho bộ phát và transistor quang cho bộ thu Để tăng cường độ tin cậy và giảm nhiễu từ môi trường, thường sử dụng các phần tử hồng ngoại Bộ phát và bộ thu có thể được bố trí theo hai cách: phản xạ hoặc xuyên sáng Cảm biến quang kiểu phản xạ yêu cầu đối tượng ở khoảng cách nhất định, trong khi cảm biến kiểu xuyên sáng dễ dàng phát hiện đối tượng, thường được ứng dụng trong hệ thống thang máy Khi có vật thể đi qua giữa bộ phát và bộ thu, tín hiệu đầu ra của bộ thu sẽ thay đổi.
Hình 2.5 Hình ảnh cảm biến quang học (cảm biến móng ngựa) Cảm biến cơ khí
Hình 2.6 Cảm biến cơ khí
Cảm biến vị trí kiểu cơ khí là một công tắc ba vị trí, hoạt động dựa trên sự di chuyển của buồng thang Khi buồng thang di chuyển lên, vấu gạt ở mỗi tầng sẽ đẩy tay gạt sang bên phải, làm kín cặp tiếp điểm bên trái Ngược lại, khi buồng thang di chuyển xuống, tay gạt sẽ ở bên trái, làm kín cặp tiếp điểm bên phải Khi buồng thang dừng lại, tay gạt sẽ ở vị trí giữa, khiến cả hai cặp tiếp điểm đều hở.
- Ưu điểm: là kết cấu đơn giản, thực hiện đầy đủ các chức năng, dễ chế tạo
- Nhược điểm: khi làm việc gây ra tiếng ồn lớn, tuổi thọ làm việc không cao,
2.3.2.3 Cảm biến trọng lượng thang máy
Mỗi thang máy được thiết kế với một tải trọng quy định, và khi vượt quá giới hạn này, thang sẽ ngừng hoạt động và phát tín hiệu cảnh báo quá tải Điều này được thực hiện nhờ vào bộ phận cảm biến trọng lượng, giúp thang máy nhận biết tình trạng quá tải một cách chính xác.
Hệ thống cảm biến tải trọng của thang máy có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu điện tương ứng với lực đo được, giúp phát hiện tình trạng vượt tải một cách dễ dàng và kịp thời Cảm biến trọng lượng được lắp đặt dưới sàn, hoạt động như một chiếc cân di động, và kết nối với thiết bị cảnh báo của thang Khi thang vượt quá trọng tải quy định, nó sẽ dừng hoạt động và phát tín hiệu báo quá tải Chỉ khi trọng lượng nằm trong giới hạn cho phép, thang mới tiếp tục hoạt động bình thường.
Cảm biến trọng lượng thang máy đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa tình trạng quá tải, từ đó giảm thiểu nguy cơ rơi tự do và đứt cáp, bảo đảm an toàn cho người sử dụng Ngoài ra, việc sử dụng cảm biến này cũng giúp tăng cường độ bền của thang máy.
Hình 2.7 Cảm biến tải của thang máy
Trong vận hành thang máy, biến tần điều khiển động cơ cần đảm bảo độ chính xác cao và khả năng chịu tải nặng Hệ thống cần có khả năng điều khiển tăng tốc, giảm tốc, chạy, dừng và đảo chiều động cơ liên tục Do đó, biến tần cho thang máy phải có khả năng chịu quá tải cao và khả năng làm mát hiệu quả Nhiều hãng sản xuất biến tần chuyên dụng cho thang máy hiện nay đáp ứng những yêu cầu này.
- Biến tần có nguồn gốc xuất xứ Nhật Bản: Hitachi, Mitshubishi, Toshiba, Panasonic…
- Biến tần xuất xứ từ các nước Châu Âu: Danfoss, Lenze, ABB, Schneider, Siemens…
- Biến tần của Hàn Quốc: LS – Huyndai
