Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA VIỆN HÀNG HẢI BÁO CÁO MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN II ỨNG DỤNG PLC, BIẾN TẦN TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM HÀNG CHO TÀU CONTAINER FORTUNE.
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA: VIỆN HÀNG HẢI BÁO CÁO MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN II ỨNG DỤNG PLC, BIẾN TẦN TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG LÀM HÀNG CHO TÀU CONTAINER FORTUNE FRIEGHTER TP.HCM tháng 4, 2020 MỤC LỤ GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu tàu Container Fortune Frieghter 1.2 Giới thiệu tổng quan hệ thống điều khiển dùng plc, biến tần 1.3 Giới thiệu hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng 2 ỨNG DỤNG PLC, BIẾN TẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ LÀM HÀNG TRÊN TÀU THỦY 2.1 Giới thiệu biến tần, plc 2.1.1 Giới thiệu biến tần 2.1.2 Giới thiệu plc 2.2 Sơ đồ điều khiển dùng plc biến tần hệ thống làm hàng 10 2.3 Sơ đồ phần cứng 11 2.3.1 PLC, biến tần .11 2.3.2 Encoder 13 2.4 Lập trình plc cài đặt thơng số cho biến tần .15 TÀI LIỆU THAM KHẢO .16 LỜI NÓI ĐẦU GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU CONTAINER FORTUNE FREIGHTER - Tàu container Fortune Freighter sản xuất vào năm 1997, đóng nhà máy đóng tàu Watanabe Zosen K.K., Nhật Bản - Con tàu hãng tàu VOSCO sở hữu khai thác, chủ yếu tuyến nội địa Bắc Nam - Fortune Freighter loại tàu chở container với cơng suất máy 5979kW với sức chở 8900 - Sau hình ảnh tàu container thơng số tàu: Hình 1: Hình ảnh tàu container Fortune Freighter - Thông số tàu Container Fortune Freighter: + Chiều dài lớn nhất: LOA = 123,57 m + Chiều rộng thiết kế: B = 18,5 m + Chiều cao mạn: D = 11,4 m + Chiều chìm tồn tải: T=8m + Lượng nước chiếm toàn tải: ∆ = 12760,8 + Tốc độ tàu: v = 16 hải lý/h + Trọng tải: W = 8937,8 + Thông số cẩu: x 36T + Cơng suất máy chính: 5979kW GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ LÀM HÀNG 2.1 Giới thiệu chung thiết bị làm hàng 2.1.1 Chức năng, đặc điểm thiết bị làm hàng - Trên tàu thủy, thiết bị làm hàng xếp vào phụ tải boong, có chức bốc xếp hàng hóa lên, xuống tàu - Đặc điểm chung nhóm phụ tải loại tải nên có giai đoạn làm việc chế độ hãm Hình 2: Hình ảnh thiết bị làm hàng tàu thủy 2.1.2 Các yêu cầu Đăng Kiểm thiết bị làm hàng - Hệ thống phải làm việc an tồn, gọn gàng, chắn, bị cố - Hệ thống phải trang bị phanh điện có khả chịu moment xoắn vượt 50% momen xoắn yêu cầu, phải tự động đóng tay điều khiển vị trí nguồn - Hệ thống điều khiển phải bố trí cho không gây trở ngại cho người điều khiển ngừng thao tác - Hệ thống phải trang bị đầy đủ bảo vệ trang bị hệ thống an tồn thích hợp để ngăn ngừa cố sau: nâng hàng cao, sức căng cáp lớn, cáp trùng, góc quay lớn, nâng cần cao, hạ cần thấp, tốc độ di chuyển cao - Động phải có hiệu suất hệ số công suất cao - Sửa chữa, bảo quản dễ dàng, kín nước 2.1.3 Cấu trúc chung hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng - Thiết bị làm hàng gồm cấu sau: + Cơ cấu nâng hạ hàng + Cơ cấu nâng hạ cần + Cơ cấu quay mâm - Hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng bao gồm thiết bị sau: + Tay điều khiển: cấu trúc khống chế, dùng để điều khiển động lai cấu làm hàng, thơng thường có vị trí nâng, hạ dừng + Động điện lai trống tời + Tủ điều khiển + Phanh điện từ: bao gồm cuộn hút, má phanh, lò xo, phanh phải hoạt động xác phải có cấu bảo vệ phanh điện từ - Hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng có bảo vệ sau: + Bảo vệ tải: dùng rơ le nhiệt , rơ le dòng cảm biến nhiệt + Bảo vệ ngắn mạch: dùng cầu chì, CB + Bảo vệ + Bảo vệ nâng hàng cao, hạ hàng thấp, trùng cáp, sức căng cáp lớn, góc quay lớn + Bảo vệ cuộn hút phanh má phanh 2.1.4 Chu kỳ làm hàng - Chu kỳ làm hàng tính từ móc hàng vào móc, nâng hàng lên, đưa hàng sang ngang, hạ hàng xuống, tháo hàng ra, nâng móc khơng lên, đưa móc khơng sang ngang, hạ móc khơng xuống, móc hàng vào cho chu kỳ tiếp Hình 3: Đồ thị phụ tải cấu nâng hạ hàng cần trục tời đơn 2.1.5 Các loại thiết bị làm hàng tàu thủy - Trên tàu thủy thường có loại thiết bị làm hàng: cần trục, tời kép, tời đơn Hình 4: Cần trục, tời kép, tời đơn ỨNG DỤNG PLC, BIẾN TẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ LÀM HÀNG TRÊN TÀU THỦY 3.1 Giới thiệu biến tần, plc 3.1.1 Giới thiệu biến tần - Biến tần thiết bị dùng để thay đổi tần số dịng điện xoay chiều, từ điều khiển tốc độ động Hình 5: Hình ảnh biến tần - Cấu trúc biến tần bao gồm thành phần sau: + Bộ chỉnh lưu + Bộ lọc + Bộ nghịch lưu + Bộ điều khiển Hình 6: Sơ đồ ngun lí biến tần - Nguyên lí biến tần sau: + Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha đưa vào chỉnh lưu thành điện chiều không phẳng, việc chỉnh lưu nhờ vào mạch cầu chỉnh lưu (Rectifier Bridge) + Sau nguồn điện chiều không phẳng lọc tụ cuộn kháng để thành nguồn điện chiều phẳng + Tiếp theo, nguồn điện chiều phẳng biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng, việc biến đổi thực cách dùng IGBT (Insulated Gate Bipolar Transitor), transitor lưỡng cực có cổng cách ly + Việc thay đổi tần số điện xoay chiều thực phương pháp điều chế độ rộng xung PWM - Ngày biến tần cịn tích hợp PID thích hợp với nhiều chuẩn truyền thơng khác nhau, phù hợp cho việc điều khiển giám sát hệ thống SCADA Hình 7: Cấu trúc mạch động lực biến tần - Phương phát điều chế độ rộng xung PWM: Ngày phương pháp điều chế độn rộng xung ứng dụng phổ biến kỹ thuật điều khiển động điện, đảm bảo việc điều chỉnh trơn láng, dải điều chỉnh rộng, phù hợp với việc tự động hóa kết nối hệ thống phức hợp Hình 8: Dạng sóng điện áp vào biến tần Hình 9: Dạng điện áp dòng điện động - Đấu nối biến tần: Hình 10: Sơ đồ đấu nối biến tần 3.1.2 Giới thiệu plc 10 - PLC (Programmable Logic Controller) thiết bị điều khiển lập trình, thiết kế chun dùng cơng nghiệp để điều khiển tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp Hình 11: PLC Mitsubishi Hình 12: Ứng dụng PLC - Cấu trúc hệ thống PLC: 11 Hình 13: Cấu trúc PLC Hệ thống PLC bao gồm thành phần sau: + Phần đầu vào, đầu ra: phần đầu vào (Input module) đưa tín hiệu vào plc, bao gồm công tắc, cảm biến, nút nhấn Phần đầu (Output module) có chức điều khiển hệ thống cách thay đổi đầu vào, đèn, còi, solenoid, động + CPU (Central processing unit): đơn vị sử lí trung tâm, có chức điều khiển trình lập trình plc + Thiết bị lập trình: máy tính cầm tay, máy tính xách tay + Nguồn cấp: thường 24VDC + Bộ nhớ: chia làm phần: nhớ liệu nhớ chương trình - Hoạt động plc: 12 Hình 14: Hoạt động PLC 3.2 Sơ đồ điều khiển dùng plc biến tần hệ thống làm hàng Hình 15: Sơ đồ nguyên lí điều khiển thiết bị làm hàng dùng plc biến tần - Hệ thống bao gồm phần tử sau: 13 + Tay điều khiển: dùng để tạo tín hiệu điều khiển, có vị trí: nâng, hạ, dừng Tay điều khiển tạo tín hiệu điều khiển chiều quay tốc độ động Để thực chức này, thông thường tay điều khiển kết nối khí với encoder, xác định tốc độ chiều quay tay điều khiển để tạo lệnh + Bộ biến đổi để mã hóa tín hiệu encoder thành tín hiệu dạng chuẩn đưa vào PLC + Bộ điều khiển PLC: PLC nhận tín hiệu từ biến đổi, tín hiệu hành trình,… xuất tín hiệu để điều khiển biến tần, mạch phanh + Biến tần dùng để điều khiển tốc độ động 3.3 Sơ đồ phần cứng 3.3.1 Chọn PLC cho cấu làm hàng - Trong sơ đồ phần cứng ta sử dụng PLC Siemen S7-1200 loại 1214C DC/DC/DC Hình 16: PLC S7-1200 loại 1214C DC/DC/DC 14 Hình 17: Sơ đồ chân PLC 1214C DC/DC/DC 3.3.2 Chọn biến tần cho cấu làm hàng Chọn biến tần cho cấu nâng hạ hàng - Chọn biến tần cho động có cơng suất 94,3kW - Biến tần Mitsubishi loại FR A84 có cơng suất 110kW Hình 17: Chọn biến tần cho cấu nâng hạ hàng Chọn biến tần cho cấu nâng hạ cần 15 - Chọn biến tần cho cho động nâng hạ cần có cơng suất 140kW Hình 17: Chọn biến tần cho cấu nâng hạ cần Chọn biến tần cho cấu quay mâm - Chọn biến tần cho động quay mâm có cơng suất 195kW 16 3.3.3 Encoder - Ta chọn Encoder kiểu Encoder tương đối (Incremental Encoder), loại xoay (Rotary Encoder), có mã RVI50, có thơng số sau: Hình 18: Chọn encoder 17 Hình 16: Sơ đồ chân encoder RVI50 3.3.4 Sơ đồ chân kết nối - Sơ đồ chân kết nối encoder PLC: Tên chân encoder Power (+) GND (-) A (Green) B (Write) Z (Yellow) Chân encoder 18 Chân PLC +24V 0V X0 X1 X3 3.4 Bảng DI/DO - Để lập trình cho hệ thống nâng hạ thiết bị làm hàng, ta sử dụng phần mềm Tial Portal V15 - Bảng DI/DO: DI DO M I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 M0.0 START E- STOP VT0 N1 N2 HT H1 H2 H3 NN NH TS1 TS1 TS2 RA KN KH K1 K2 K3 Phanh KS R0 Nút khởi động START Nút dừng khẩn cấp Vị trí (tay điều khiển) Vị trí nâng tốc độ (tay điều khiển) Vị trí nâng tốc độ (tay điều khiển) Công tắt hành trình cho má phanh Vị trí nâng tốc độ (tay điều khiển) Vị trí hạ tốc độ (tay điều khiển) Vị trí nâng tốc độ 3(tay điều khiển) Ngắt hành trình nâng Ngắt hành trình hạ Vị hạ tốc độ (tay điều khiển) Cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ Relay cấp nguồn Contactor nâng Contactor hạ Contactor cấp tốc độ Contactor cấp tốc độ Contactor cấp tốc độ Contactor cho phanh Contactor cấp nguồn cho phanh trực tiếp Rơ le vị trí 19 3.5 Lập trình PLC cho cấu nâng hạ hàng 20 21 3.6 Cài đặt thông số cho biến tần TÀI LIỆU THAM KHẢO Tính tốn thiết kế truyền động điện tàu thủy 2 Truyền động điện tàu thủy Lưu Đình Hiếu Các trang web internet 22 ... tàu Container Fortune Frieghter 1.2 Giới thiệu tổng quan hệ thống điều khiển dùng plc, biến tần 1.3 Giới thiệu hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng 2 ỨNG DỤNG PLC, BIẾN TẦN TRONG HỆ THỐNG... kép, tời đơn ỨNG DỤNG PLC, BIẾN TẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ LÀM HÀNG TRÊN TÀU THỦY 3.1 Giới thiệu biến tần, plc 3.1.1 Giới thiệu biến tần - Biến tần thiết bị dùng để thay đổi tần số dòng... chung hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng - Thiết bị làm hàng gồm cấu sau: + Cơ cấu nâng hạ hàng + Cơ cấu nâng hạ cần + Cơ cấu quay mâm - Hệ thống điều khiển thiết bị làm hàng bao gồm thiết