Hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây tàu thủy ghép nối điều khiển và giám sát trên máy tính (download tai tailieudep.com)

4 Kết luận Bài báo xây dựng khung giao diện nhập xuất liệu để tự động hóa tính TV hệ trục diesel tàu thủy theo yêu cầu quan Đăng kiểm nước quốc tế Trên sở kết báo, tác giả triển khai xây dựng phần mềm LabView TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Минчев Н.Д Динамика судовых машин София, «В Издательство», 1983 – 488 с [2] Đỗ Đức Lưu Chẩn đoán diesel tàu biển dao động xoắn đường trục Luận án Tiến sĩ Khoa học Học viện Hàng hải mang tên Đô đốc hải quân Macarov, TP.Xanh-Petecbua, Liên Bang Nga, 2006 [3] Torsional Vibration Calculation BachDang Shipyard T209/ HT30 03 Jun 2005 [4] Правила классификации и постройки морских судов, том II, 1974 Регистр СССР [5] Морской регистр судоходства Правила классификации и постройки морских судов.Т2, 1995 Người phản biện: TS Nguyễn Trọng Đức, TS Nguyễn Mạnh Thường HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH SỨC CĂNG TỜI QUẤN DÂY TÀU THỦY GHÉP NỐI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRÊN MÁY TÍNH A TENSION AUTOMATIC CONTROL SYSTEM FOR SHIP MOORING WINCHWITH CONTROL AND MONITORING ON COMPUTER TS HOÀNG ĐỨC TUẤN ThS TÔ VĂN HƯNG Khoa Điện - Điện tử, Trường ĐHHH Việt Nam Tóm tắt Khi tàu cập bến, bốc dỡ hàng hóa cảng biển với mực nước thủy chiều lên xuống thất thường, sức căng cáp tời quấn dây thay đổi lớn Do vậy, để nâng cao độ tin cậy, an toàn cho tàu cập cảng, bốc dỡ hàng hóa hệ thống tời quấn dây phải tự động hóa điều khiển giám sát thơng số sức căng dây cáp cách liên tục Bài báo đề cập đến vấn đề thiết kế, xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây tàu thủy sử dụng thiết bị PLC, biến tần ghép nối với máy tính, hình cảm ứng HMI để điều khiển giám sát theo tín hiệu sức căng dây cáp Abstract When the ship’s arrival, loading and unloading cargoes at the ports in fluctuated seawater’s levels leads to great changes of rope’s tension of the mooring winch So, to increase the ship’s reliability and safety as arriving as well as loading, and unloading cargoes, the mooring winch system should be automated and controlled, monitored rope’s tension parameter continuously This paper refers to design and build issues, the tension automatic control system for ship’s mooring winch using PLC, inverter connected with computer, HMI touch screen for controlling and monitoring the tension signal on winch’s rope Key words: Ship mooring winch, a tension automatic control system Giới thiệu Hệ thống neo tời quấn dây hệ thống quan trọng tàu thủy, có ảnh hưởng lớn đến mức độ an toàn tàu neo đậu bãi thả neo, tàu cập cảng, hay tàu điều động vào luồng lạch [1] Ảnh hưởng đến mức độ an toàn tàu hoạt động ổn định hệ thống, thơng số sức căng dây cáp thơng số quan trọng có ảnh hưởng lớn đến an toàn tàu đỗ bến cảng biển có mực nước thủy triều thay đổi bất thường, tàu bốc dỡ hàng hóa Hiện nay, hệ thống tời quấn dây tàu đại có mức độ tự động hóa cao, thơng số sức căng dây cáp giám sát, theo dõi chặt chẽ Tuy nhiên thông số sức căng tời quấn dây chủ yếu dừng lại việc giám sát theo dõi đưa cảnh báo, báo động âm thanh, ánh sáng thông số vượt giới hạn cho phép người sỹ quan trực ca phải liên tục giám sát, điều chỉnh tay để đưa giá trị cho phép Với xu tự động hóa toàn hệ thống tàu, giảm bớt thời gian hành trình, giảm bớt số người phục vụ đồng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 38 thời cải thiện điều kiện làm việc thuyền viên để nhằm đem lại hiệu kinh tế cao Do ngày số tàu yêu cầu mức độ an toàn cao tàu container, tàu chở ơtơ…thì việc tự động điều chỉnh sức căng dây cáp tời quấn dây vấn đề quan trọng cần phải trì ổn định Bài báo đề cập đến nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh sức căng cho tời quấn dây để tự động trì trạng thái làm việc hệ thống tời quấn dây mà không cần tác động người nhằm mục đích tự động hóa, tăng tính an tồn hiệu kinh tế khai thác vận tải biển Kết nghiên cứu trình bày phần sau Thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây tàu thủy 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển tời quấn dây tàu thủy Ngày nay, việc ứng dụng biến tần vào điều khiển truyền động điện xoay chiều q trình PC tự động hóa mang nhiều ưu điểm vượt trội ngày sử dụng phổ biến [4] Cấu trúc hệ thống điều khiển tời quấn dây tàu thủy CONTROL BIẾN TẦN hình BOX Cấu trúc hệ thống bao gồm : LOAD PC : Là máy tính cơng nghiệp cho phép việc CELL điều khiển giám sát hoạt động toàn hệ ĐỘNG CƠ TỜI thống CẢM BIẾN CONTROL BOX : Là tủ điều khiển chỗ, TỐC ĐỘ bên bao gồm có PLC thiết bị thu thập liệu gửi từ cảm biến sức căng Load cell, sau Hình Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển thực xử lý theo thuật toán xuất tời quấn dây tín hiệu điều khiển biến tần Tại tủ điều khiển chỗ thực nhiều chức ví dụ lựa chọn vị trí điều khiển, chế độ điều khiển, đặt giá trị sức căng … BIẾN TẦN : Nhận tín hiệu điều khiển từ PLC gửi tới để thực tính khởi động, dừng, đảo chiều điều chỉnh tốc độ cho động thực LOAD CELL : Là cảm biến sức căng, cảm nhận tín hiệu sức căng trực tiếp cáp gửi tín hiệu PLC để xử lý Load cell hoạt động dựa nguyên lý cầu điện trở cân Wheatstone biến đổi lực thành tín hiệu điện ĐỘNG CƠ TỜI : Là động thực tiếp nhận trực tiếp tín hiệu từ đầu biến tần để thực điều khiển tăng, giảm tốc độ, thu, thả cáp theo yêu cầu vận hành 2.2 Thuật toán điều khiển hệ thống Bắt đầu Bật nguồn S Nguồn có? Đ Nhập Tđặt T < Tđặt ? Đ Thu cáp S T > Tđặt ? S Đ Thả cáp Dừng Kết thúc Hình Thuật tốn đảo chiều động theo tín hiệu sức căng cáp Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 39 Để tự động điều chỉnh sức căng cáp tời, việc phải có thuật tốn đảo chiều động theo tín hiệu sức căng lớn bé so với giá trị đặt Ngồi ra, để hệ thống phản ứng nhanh với thay đổi sức căng lớn mà giữ ổn định tính xác hệ thống, giải pháp đưa điều chỉnh tốc độ động theo tín hiệu sức căng đưa từ cảm biến Khi ghép nối với máy tính PC đóng vai trị Master cịn HMI, Control box đóng vai trị Slave PC phát lệnh theo vòng quét yêu cầu HMI, Control box trao đổi liệu HMI Control box nhận lệnh từ PC thực gửi liệu trao đổi với PC (hình 3) Bắt đầu Khởi tạo chương trình BẮT ĐẦU Khởi động Timer độ phân giải 500ms Thực trao đổi liệu với Station với Timer Khởi động ngắt Timer vào biến N Đ Thực trao đổi liệu với BAP với Timer N = S Đ N = Trao đổi liệu với Control box Trao đổi liệu với HMI S Sai Thốt khỏi chương trình S N = Đúng Đ Kết thúc KẾT THÚC Hình Thuật tốn điều khiển truyền nhận liệu qua Modbus / RS 485 Hình Thuật tốn điều khiển truyền nhận liệu PC-Station-BAP Ở hình thuật tốn điều khiển truyền nhận liệu PC-Station-BAP Sau hệ thống khởi động xong, bắt đầu chương trình việc trao đổi liệu PC với với trạm Station (truyền nhận liệu) thông qua Timer tiếp q trình trao đổi liệu PC panel báo động (BAP) thông qua Timer Kết thúc chu trình việc kiểm tra lệnh khỏi chương trình, khơng có lệnh khỏi chương trình chương trình lại quay lại với trình trao đổi liệu với trạm Station [3, 5] Nếu có lệnh khỏi chương trình chương trình làm việc với lệnh dừng tồn chương trình lại Xây dựng phần mềm điều khiển giám sát tời quấn dây tàu thủy Trên máy tính xây dựng Form tương ứng với trang hình điều khiển giám sát hệ thống Form thể giao diện mạng hệ thống (hình 5) Trên giao diện người vận hành chuyển tới trạm nhấn đúp chuột vào Station hình Form thể giao diện giám sát điều khiển (hình 6) Trên giao diện thể thông số cần giám sát hệ thống dạng tín hiệu tương tự : sức căng cáp, tốc độ động cơ, nhiệt độ cuộn dây…cũng trạng thái hệ thống Ngồi người vận hành lựa chọn vị trí điều khiển chỗ hay từ xa, lựa chọn chế độ điều khiển tay hay tự động cho phù hợp Từ trang hình người vận hành khỏi giao diện chuyển đến giao diện khác cách nhấn đúp chuột vào phím (NEXT) phím (EXIT) cơng cụ Form thể giao diện giám sát báo động alarm cho thông số Trên giao diện thể thơng số cần báo động tồn hệ thống : Quá tải động cơ, tốc, lỗi cảm biến, giá trị sức căng lớn nhất, giá trị sức căng nhỏ nhất…cũng trạng thái thông số Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 40 Hình Giao diện mạng Hình Giao diện giám sát điều khiển Trên hình cảm ứng HMI đặt vị trí cần thiết phịng thuyền trưởng, có form giao diện khác Trên hình, người vận hành điều khiển giám sát hệ thống cài đặt quan sát thông số báo động bao gồm : ngày, tên báo động Khi thơng số hệ thống có báo động Ngồi ra, hình cịn có phím tắt chng, hay phím lựa chọn giao diện hình khác ( BACK, NEXT) Hình Hình ảnh mơ hình vật lý hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây Hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây chế tạo thử nghiệm theo cấu trúc đề xuất có sử dụng biến tần động không đồng hãng Delorenzo, Load cell SSL300 hãng MiGun, có ghép nối để điều khiển giám sát máy tính hình cảm ứng HMI hãng Delta Qua thực nghiệm chạy thử mơ hình cho thấy kết đạt tốt, tín hiệu từ cảm biến sức căng đưa tương đối xác phản ánh tình trạng sức căng cáp với sai số khơng đáng kể Kết luận Trên giải pháp xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây có ghép nối, điều khiển giám sát máy tính hình cảm ứng HMI Thông số sức căng dây cáp thu thập gửi liên tục để phục vụ cho việc điều khiển, giám sát hệ thống Những kết đạt có ý nghĩa quan trọng việc thiết kế chế tạo sau này, mở hướng phát triển với việc xây dựng theo chuẩn công nghiệp sử dụng thiết bị PLC để áp dụng vào thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lưu Đình Hiếu, Truyền động điện tàu thủy, NXB Xây Dựng, Hà nội 2004 [2] Bùi Quố c Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quố c Hải, Dương Văn Nghi, Điề u chỉnh tự động truyề n động điện, Nhà xuấ t bản Khoa học kỹ thuật, 2008 [3] Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1996 [4] Nguyễn Phùng Quang, Điều khiển tự động truyền động điện xoay chiều ba pha, NXB Giáo dục, 1996 [5] Ngô Diên Tập, Kỹ thuật đo lường điều khiển máy tính, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000 Người phản biện: TS Đinh Anh Tuấn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 39 – 08/2014 41 ... sau Thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây tàu thủy 2.1 Cấu trúc hệ thống điều khiển tời quấn dây tàu thủy Ngày nay, việc ứng dụng biến tần vào điều khiển truyền động điện xoay... mơ hình vật lý hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây Hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây chế tạo thử nghiệm theo cấu trúc đề xuất có sử dụng biến tần động không đồng... trạng sức căng cáp với sai số không đáng kể Kết luận Trên giải pháp xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh sức căng tời quấn dây có ghép nối, điều khiển giám sát máy tính hình cảm ứng HMI Thơng số sức