nghiên cứu tổng quan cần cẩu kone. xây dựng chương trình điều khiển hệ thống cấp nguồn và cơ cấu quay

LỜI NÓI ĐẦU Nước ta là một nước ở Đông Nam Á với nhiều mặt giáp biển và sông ngòi.Vận tải biển là một trong những ngành đem lại hiệu quả kinh tế cao mà nước ta đang chú trọng phát triển.Cần trục Kone là một trong những phương tiện quan trọng giúp cho hoạt động vận tải. Nó có thể linh hoạt trong công tác bốc xếp hàng hóa thay cho con người nhằm giảm sức lao động và tăng tính an toàn trong công việc.Vì vậy hiện nay hầu hết các cảng biển ở nước ta cũng như các nước khác trên thế giới đã và đang sử dụng cần trục Kone. Để sử dụng cần trục Kone một cách hiệu quả nhất , tiện lợi nhất ta phải hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động trong từng cơ cấu của nó.Trong đồ án này em xin phép được trình bày tổng quan về cần trục Kone và đi sâu hơn về xây dựng chương trình điều khiển cấp nguồn cà cơ cấu quay trong cần trục Kone. Là một sinh viên nên kinh nghiệm thiết kế cũng như điều khiển của em chưa nhiều nên không thể tránh khỏi sai sót. Em mong thầy cô chỉ bảo cho em để em ngày càng hoàn thiện mình hơn.Em xin chân thành cảm ơn và kinh chúc sức khỏe thầy, cô. 1 CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CẦN TRỤC KONE 1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ Kone lịch sử bắt đầu từ năm 1910 khi các động cơ điện, sửa chữa cửa hàng KONE Tổng công ty được thành lập. Kone đã phát triển trong những năm qua chủ yếu là hữu cơ nhưng có một hồ sơ theo dõi việc mua lại mạnh mẽ là tốt. Năm 1933 KONE Tổng công ty bắt đầu xây dựng khá lớn trên cao Electric Du lịch Cần cẩu. Các khách hàng chính là lúc đầu chủ yếu từ bột giấy và giấy và ngành công nghiệp điện. Năm 1994 cần trục chân đế Kone được hang KRANNEFF của Phần Lan thiết kế.Nhóm cần trục này được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Đối với nước ta hầu hết các cảng biển đều sử dụng cần trục Kone. Cần trục Kone đặc tính tốc độ phù hợp bốc xếp hang hóa cho cảng biển và nâng chuyển trong công nghiệp bốc máy cho ngành đóng sửa chữa tàu biển. Các cơ cấu chính của cần trục Kone: - Cơ cấu nâng hạ hàng - Cơ cấu nâng hạ cần - Cơ cấu quay mâm - Cơ cấu di chuyển chân đế Cấu trúc cơ khí của cần trục Kone: - Tháp cần trục làm bằng thép , có gắn tay cần trục , cabin điều khiển , buồng đặt thiết bị điều khiển. - Tay cần của cần trục được chế tạo bằng những thanh thép được ghép thành dầm ứng lực , một đầu được gắn bằng khớp với tháp cẩu, một đầu được treo bằng tháp thông qua hệ thống ròng rọc và có thể quay xung quanh khớp gắn vơi tháp cẩu. - Cabin điều khiển là buồng điều khiển tập trung của cần trục, trong đó trang bị những tay điều khiển để điều khiển cơ cấu. 2 Trong đồ án này em xin phép đi sâu về xây dựng điều khiển cấp nguồn và cơ cấu quay cho cần trục Kone. 1.2. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN - Sức nâng 8 – 25 tấn - Tầm với 24 – 38 m - Chiều cao nâng hạ hàng với tải + 25 tấn chiều cao là 45 + 9 m + 15 tấn chiều cao là 39 + 9 m - Tốc độ nâng hàng móc 25 tấn là 10m/ph - Tốc độ nâng hàng móc 8 tấn là 60m/ph - Tốc độ di chuyển xe là 46m/ph - Tốc độ quay mâm là 1m/ph - Tốc độ nâng cần là 25m/ph - Góc quay 360 0 - Chiều rộng của đường ray 10,5m - Chiều dài tâm bánh xe trước đến tâm bánh xe sau là 5,4m - Chiều cao đỉnh tháp là 37,3m - Chiều cao đỉnh cần là 45m - Nguồn điện 3 pha điện áp U dm =380V, f=50Hz 1.3. CÁC QUY ƯỚC CHUNG KHI ĐỌC BẢN VẼ KỸ THUẬT CẦN TRỤC KONE Để thuyết minh các bản vẽ trong quá trình nghiên cứu , trong công tác vận hành thuận lợi cần hiểu rõ một số quy định về ký hiệu , để làm ngắn gọn cho phần thuyết minh nhưng vẫn đầy đủ chính xác . Các quy định đó là: 3 - Các cuộn hút của công tắc tơ – rơ le được kí hiệu bằng chính tên của nó.Khi được cấp điện có giá trị logic 1 con không cấp điện giá trị logic là 0. - Các tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le được ký hiệu bằng tên của nó kèm theo số cột trong ngoặc đơn . Tiếp điểm đóng có giá trị 1 logic, mở có giá trị 0 logic - Trường hợp tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le nằm ở bản vẽ khác ma công tăc tơ – rơ le được biểu diễn thì trước hàng số biểu diễn cột của tiếp điểm sẽ có số hoặc chữ biểu diễn bản vẽ mà ở đó tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le được sử dụng. - Khi tiếp điểm hoặc công tắc tơ – rơ le đã được biểu diễn ở bản vẽ khác khi xem xét hoạt động được biểu diễn trong bản vẽ đang xét thì trước ký hiệu công tắc tơ – rơ le hoặc tiếp điểm sẽ có chữ hoặc số biểu diễn Các ký hiệu trên bản vẽ của sơ đồ: Các bản vẽ nguyên lý của các cơ cấu Kone được ký hiệu như sau: - OP1 : biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý mạch cấp nguồn - OP2 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng chính móc 25 tấn - OP3 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng móc 8 tấn - OP4 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần - OP5 : bản vẽ biễu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu quay mâm - OP6 : bản vẽ biễu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu điều khiển mạch động lực cơ cấu di chuyển xe - OP6 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý mạch điều khiển của cơ cấu di chuyển - OP7 : Bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý mạch điều khiển của cơ cấu di chuyển xe - Bản vẽ OP28 tới OP 35 là bản vẽ sơ đồ đấu dây - Các ký hiệu trên bản vẽ 4 + Bản vẽ cho ký hiệu chữ A ở đầu là bản vẽ cho sơ đồ điện nguyên lý của cơ cấu nâng hạ hàng móc 25 tấn + Bản vẽ cho ký hiệu chữ B ở đầu là bản vẽ cho sơ đồ điện nguyên lý cơ cấu nâng hạ hàng moc 8 tấn +Bản vẽ cho ký hiệu chữ K ở đầu là bản vẽ cho sơ đồ điện nguyên lý cơ cấu quay mâm +Bản vẽ cho ký hiệu chữ P ở đầu là bản vẽ cho sơ đồ điện nguyên lý cơ cấu nâng hạ cần +Bản vẽ cho ký hiệu chữ R ở đầu là bản vẽ sơ đồ điện nguyên lý cơ cấu di chuyển xe. 5 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE 2.1. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE 6 2.2. THỨ TỰ CẤP NGUỒN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE Nguồn điện cung cấp cho các cơ cấu của cần cẩu KONE được điều khiển bằng các công tắc tơ –rơ le, cầu dao. Sơ đồ nguyên lý điều khiển cấp nguồn cho cần trục KONE được biểu diễn trên hình 2.2 . Điện áp cung cấp cho các động cơ 3 pha, U dm = 380V, tần số f =50Hz. Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển U DK = 220V, tÇn sè f = 50Hz. Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển dïng r¬ le thêi gian ®iÖn tõ 1 chiÒu U MC = 220V. Cung cấp nguồn cho các cơ cấu chính thông qua hệ thống vành trượt trên trục của ru lô và đưa đến cầu dao chính Oa1 đặt trên đầu trục.Từ cầu dao Oa1, cáp nguồn được nối với vành trượt thứ 2 bố trí trong trụ quay cần trục để cấp cho cầu dao Oa2 lắp đặt trong cabin điều khiển. Thứ tự cấp nguồn cho cần trục : Khi cầu dao chính được đóng Oa1 = 1 cấp điện tới cầu dao Ta1 và Ta2 cho hệ thống chiếu sang báo hiệu, chiếu sang, sấy các động cơ , đồng thời cấp điện cho cầu dao Oa2. Khi cầu dao Oa2 = 1 thì nguồn điện được cấp tới công tắc xoay Oa3 và công tắc xoay Ob2 sẵn sang cấp cho công tắc tơ Oc1 sẵn sàng cấp nguồn cho các cơ cấu chính của cần trục. Để tiến hành cung cấp nguồn điện cho mạch động lực của cơ cấu nâng hạ hàng , nâng hạ cần , cơ cấu quay mâm và cơ cấu di chuyển xe cần tiến hành các bước sau : 1.Đưa tất cả các tay điều khiển của các cơ cấu chính về vị trí 0, lúc này ta có Ab3 = 1,Bb3 = 1,Pb3 = 1, Rb3 = 1, Kb3 = 1 2. Đóng áptômát Oa4 và Oa5 về vị trí ON, lúc này Oa4 = 1 , Oa5 = 1 3. Ấn nút khởi động nguồn Ob4. 7 Ob4 = 1 cấp điện cho rơle trung gian Od1 Od1 = 1 làm cho Od1 (15) = 1. Nguồn điện được đưa tới cuộn hút của côngtắctơ chính Oc1 = 1 đóng các tiếp điểm chính của nó lại như Oc1(3) = 1, Oc1(7) = 1 . Tín hiệu hóa việc cấp nguồn bằng đèn Oh1 sáng , báo hiệu côngtắctơ Oc1 đã đóng mạch cấp điện đến các cơ cấu của cần trục. Trường hợp công tắc tơ chính Oc1 không làm việc, đèn tín hiệu không sáng, mạch điều khiển cấp nguồn bảo vệ sự cố các cơ cấu điều khiển chính như hệ thống quạt gió cho buồng máy , thông gió cho các điện trở phụ, bảo vệ quá tải cho các động cơ truyền động, các tay điều khiển không ở vị trí 0 . Thứ tự ngừng cấp nguồn cho cần trục thực hiện theo các bước sau đây: 1. Đưa tay điều khiển các cơ cấu chính về vị trí “ 0 ”. 2. Ấn nút stop ( Ob3 ) = 0, công tắc tơ chính Oc1 =0, đèn báo Oh1 tắt khi công tắc tơ chính mất điện 3. Ngắt cầu dao Oa2 ( đưa tay cầu dao về vị trí OFF ) ; an toàn cho mạch động lực cũng như mạch điều khiển của các cơ cấu. Nhưng mạch điều khiển cho mạch sấy và chiếu sáng vẫn có điện 4. Ngắt cầu dao Oa1 ( đưa tay cầu dao về vị trí OFF ); bảo đảm an toàn cho hệ thống. 2.3. Các bảo vệ cần có khi cấp nguồn cho cần trục kone Các bảo vệ cần có trong sơ đồ điện điều khiển cấp nguồn cho cần trục : Bảo vệ “ 0 ” là bảo vệ mất điện trong lúc cần trục đang hoạt động , không cho phép hoạt động trở lại khi chưa thực hiện thứ tự cấp nguồn Bảo vệ ngắn mạch : Khi trên cần trục xẩy ra ngắn mạch cấp nguồn cho mạch điện động lực của các cơ cấu hệ thống thì hệ thống cấp nguồn phải bảo vệ nhằm mục đích bảo vệ hệ thống cung cấp điện 8 Bảo vệ ngừng cấp nguồn khi một trong các cơ cấu chính quá tải 2.4. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN CHO HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CẦN TRỤC KONE 9 Od1=0 Oh1=0 Oh2=1 2 Ke1=0 Đ S Ae1=0 Đ S S Đ Be1=0 S Đ Ob3=0 S Đ Oa5=1 S Đ Oa4=1 S Đ Oa3=1 Ob2=1 S Đ Oa2=1 T23,T24=1 S Đ Ta1=1 Oa1=1 Đ S Cap nguon Start 10 [...]... ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY VÀ CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ 12 13 Sơ đồ điều khiển cơ cấu quay mâm Sơ đồ nguyên lý điều khiển cơ cấu quay mâm của cần trục KONE K4961 được biểu diễn trên hình trên và chức năng các phần tử trong sơ đồ : K2m1, K2m2 : Các động cơ không đồng bộ roto dây quấn truyên động cho cơ cấu quay mâm Kc1, Kc2 : các công tắc tơ điều khiển cấp nguồn cho cuộn dây stato để động cơ quay thuận và quay. .. FBD a Trình tự chung của việc viết chương trình điều khiển Để viết chương trình (lập trình) điều khiển cho hệ thống sử dụng bộ điều khiển PLC cần theo các bước sau: 1 Xác định chức năng của hệ thống điều khiển: Đầu tiên chúng ta phải quyết định thiết bị hoặc hệ thống nào mà chúng ta muốn điều khiển một hay nhiều phần tử thực hiện của đối tượng Để xác định chức năng của hệ thống điều khiển chúng ta cần. .. công tắc tơ K1c41 và K2c41 vào làm việc Tốc độ 1 quay phải Kd43 và Kd44 là các rơle thời gian để khống chế quá trình tăng, giảm tốc độ khi điều khiển 3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY Thứ tự cung cấp nguồn cho cần trục đã được thực hiện Sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu quay mâm biểu diễn trên hình Tay điều khiển Kb3 ở vị trí “0” , lúc Khi đưa tay điều khiển Kb3 về vị... Kb3.4=1 Đ 1 17 CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG PLC ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY MÂM VÀ HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CỦA CẦN TRỤC KONE 4.1 GIỚI THIỆU VỀ S7-300 PLC là chữ viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình được, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Như vậy, với chương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành một bộ điều khiển số... sáng và sấy cho quạt quay mâm chiếu sáng và sấy cho giá cao Công tác xoay Ob2 Rơ le trung gian Od1 31 Q4.4 Q4.5 Q4.6 Q4.7 Q5.0 Q5.1 Q5.2 Q5.3 Q8.0 Q8.1 Q8.2 Q8.3 Q8.4 Q8.5 Cuộn hút của công tắc tơ chính Oc1 Đèn tín hiệu báo hoạt động Oh1 đầu ra cấp nguồn cho cẩu phụ OP3 đầu ra cấp nguồn cho cẩu chính OP2 đầu ra cấp nguồn cho cơ cấu quay mâm OP5 đầu ra cấp nguồn cho cơ cấu nâng hạ cần OP4 đầu ra cấp nguồn. .. hạ cần OP4 đầu ra cấp nguồn cho cơ cấu chay xe OP6 động cơ quạt gió làm mát điện trở Om11 =1 khi có tín hiệu báo sự cố ( Oh2 = 1 ) Đèn báo sự cố ở cơ cấu Cẩu phụ ( DOP3) Đèn báo sự cố ở cơ cấu Cẩu chính ( DOP2) Đèn báo sự cố ở cơ cấu Quay mâm ( DOP5) Đèn báo sự cố ở cơ cấu Nân hạ cần ( DOP4) Đèn báo sự cố ở cơ cấu Chạy xe ( DOP6) b Cơ cấu quay mâm Bảng tín hiệu đầu vào DI I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0... S Ob4=1 Đ Od1=1 Oc1=1 OP3=1 OP2=1 OP5=1 OP4=1 OP6=1 Oh1=1 Om11=1 CHƯƠNG 3 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY CHO 11 CẦN TRỤC KONE 3.1 ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU QUAY MÂM Hai động cơ truyền động cho cơ cấu quay là động cơ không đồng bộ rôt dây quấn Loại động cơ 16LTS2F – 9584 có các thông số như sau: Công suất định mức : pdm = 15 kw Hệ số công tác ngắn hạn lặp lại : ε % = 40% Điện áp định mức : Uđm... tục tăng lên Khi điều khiển cơ cấu quay mâm quay trái các bước thực hiện tương tự như điều khiển cơ cấu quay phải, cần chú ý rằng công tắc tơ cấp nguồn cho mạch stato 15 lúc này là Kc2 = 1 , đổi chiều quay bằng cách đổi thứ tự pha điện áp mạch stato Mạch điện roto thứ tự loại trừ điện trở phụ hoàn toàn giống chiều quay phải Khi chuyển nhanh tay điều khiển từ vị trí 1 đến vị trí 4 và từ vị trí 4 về... mở rộng một cách phù hợp Gán đầu vào (INPUT) và đầu ra (OUTPUT) tương ứng với PLC đã chọn 3 Quan hệ vào/ra và việc đơn giản hàm chức năng: Từ lưu đồ hoạt động, ta tiến hành xây dựng mạch logic điều khiển theo quan hệ đầu vào/ra Viết hàm chức năng từ mạch logic, sau đó có thể thực hiện đơn giản hoá hàm trong trường hợp có thể 4 Viết chương trình: 25 a) Ngôn ngữ lập trình - Phương pháp hình thang (LAD)... ngay cả chương trình ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra 4.1.3 Cấu trúc chương trình Chương trình cho S7-300 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho chương trình và có thể được lập với hai dạng cấu trúc khác nhau: + Lập trình tuyến tính: Toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối trong bộ nhớ Loại hình cấu trúc tuyến tính này phù hợp những với bài toán tự động nhỏ, . lý cơ cấu di chuyển xe. 5 CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE 2.1. SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN CẤP NGUỒN CHO CẦN TRỤC KONE 6 2.2. THỨ TỰ CẤP NGUỒN VÀ CHƯƠNG. cơ cấu chính của cần trục Kone: - Cơ cấu nâng hạ hàng - Cơ cấu nâng hạ cần - Cơ cấu quay mâm - Cơ cấu di chuyển chân đế Cấu trúc cơ khí của cần trục Kone: -