Thiết kế hệ thống điều khiển hai cầu trục nâng hạ đồng bộ rotor tải trọng 500T của nhà máy Trị An

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ XNCN ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HAI CẦU TRỤC NÂNG HẠ ĐỒNG BỘ ROTOR TẢI TRỌNG 500T CỦA NHÀ MÁY TRỊ AN Trưởng môn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : Hà Tất Thắng Sinh viên thực : Lưu Diệu Hương Lớp : TĐH3 - K50 MSSV : 20051674 Hà nội, 6-2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN - CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Lưu Diệu Hương Số hiệu sinh viên: 20051674 Khóa: 50 .Khoa/Viện: Điện Ngành: Tự động hóa Đầu thiết kế TN: Thiết kế hệ thống điều khiển hai cầu trục nâng hạ đồng bồ rotor tải trọng 500T nhà máy Trị An Các số liệu ban đầu: Các thông số kỹ thuật hai cầu trục Các thông số động tái sử dụng Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Tổng quan công nghệ cầu trục dầm đôi Trang bị điện- điện tử hệ thống hai cầu trục nhà máy Trị An Thiết kế mạch lực………… Thiết kế mạch điều khiển Lập trình PLC… Các vẽ, đồ thị ( ghi rõ loại kích thước vẽ ): Họ tên cán hướng dẫn: Hà Tất Thắng Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Trưởng môn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Ngày tháng năm … Cán hướng dẫn ( Ký, ghi rõ họ, tên) Sinh viên hoàn thành nộp đồ án tốt nghiệp ngày… tháng … năm 2010 Người duyệt Sinh viên ( Ký, ghi rõ họ, tên) ( Ký, ghi rõ họ, tên) LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bản đồ án tơt nghiệp có đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển hai cầu trục nâng hạ đồng rotor tải trọng 500T nhà máy Trị An” em tự thực hướng dẫn thầy giáo Hà Tất Thắng Các số liệu kết quả hoàn toàn trung thực Ngoài tài liệu tham khảo dẫn cuối sách em đảm bảo rằng khơng chép cơng trình thiết kế tốt nghiệp người khác Nếu phát có sai phạm với điều cam đoan trên, em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 29 tháng năm 2010 Sinh viên thực Lưu Diệu Hương MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU .ii TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CẦU TRỤC DẦM ĐÔI 1.1 Khái quát chung cầu trục .4 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Đặc điểm bản hệ truyền động điện 1.1.3 Phân loại cầu trục 1.2 Cầu trục dầm đôi 1.2.1 Cấu tạo .10 1.2.2 Nguyên lý hoạt động .11 1.2.3 Các thông số 12 1.2.4 Ưu nhược điểm 12 1.2.5 Phạm vi sử dụng 12 TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG HAI CẦU TRỤC NHÀ MÁY TRỊ AN 13 2.1 Yêu cầu truyền động 13 2.1.1 Hệ thống điều khiển cấp nguồn cho cầu trục dầm đôi 16 2.1.2 Cơ cấu nâng-hạ 16 2.1.3 Cơ cấu nâng-hạ phụ 17 2.1.4 Cơ cấu di chuyển cẩu 19 2.1.5 Cơ cấu di chuyển xe tời 19 2.1.6 Thông tin cần ý môi trường nơi vận hành cần cẩu .20 2.1.7 Yêu cầu độ xác hệ thống nâng hạ đồng rotor 500 20 2.2 Hệ thống điều khiển cũ 23 2.2.1 Phương pháp điều chỉnh điện trở rôto 23 2.2.2 Hệ thống điều khiển bằng rơle điện từ 25 2.3 Thiết kế hệ thống thay 26 2.3.1 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ thay phương án điều chỉnh tốc độ cũ .26 2.3.2 Lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ 36 2.4 Phương án điều khiển phối hợp cầu trục thực nâng hạ đồng tải trọng 37 THIẾT KẾ MẠCH LỰC 39 3.1 Các vấn đề nảy sinh sử dụng biến tần điều khiển động .39 3.1.2 Ảnh hưởng sóng hài bậc cao 41 3.1.3 Nhiễu phát xạ điện từ 41 3.1.4 Quá áp cực động 41 3.1.5 Dòng điện rò 42 3.2 Lựa chọn biến tần thiết kế mạch lực 43 3.2.1 Giới thiệu Varispeed G7 Yaskawa 43 3.2.2 Các đặc điểm bản vận hành biến tần Varispeed G7 47 3.2.3 Thiết kế mạch lực 52 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .60 4.1 Hệ thống thiết bị điều khiển cấu 60 4.1.1 Các hạn vị 60 4.1.2 Encoder 60 4.2 Hệ thống điều khiển PLC (của cẩu) .60 4.2.1 Nhóm I .60 4.2.2 Nhóm II 61 4.2.3 Mạng Profibus DP kết nối nhóm I, nhóm II 62 4.2.4 Mạng MPI kết nối PLC hình hiển thị 62 4.3 Hệ thống điều khiển chạy cẩu phối hợp .62 4.4 Tìm hiểu thiết bị hệ thống 63 4.4.1 PLC 63 4.4.2 Mạng truyền thông PROFIBUS –DP 66 4.4.3 Mạng MPI 67 4.4.4 ET200M 68 4.4.5 Biến tần 71 4.4.6 Encoder 83 LẬP TRÌNH PLC S7-300 89 5.1 Một số tính tốn phục vụ cho việc lập trình 89 5.2 Lập trình PLC 90 5.2.1 Mô tả công nghệ 90 5.2.2 Liệt kê tín hiệu vào, 91 5.2.3 Phân cổng vào, cho PLC .92 5.2.4 Thuyết minh chương trình 95 KẾT LUẬN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC 100 Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1 Đặc tính phụ tải cấu nâng hạ Hình 2.2 Đặc tính phụ tải cấu dịch chuyển Hình 2.3 Quan hệ MC=f(ω) khởi động động cơ cấu di chuyển Hình 1.1 Cầu trục dầm đôi Hình 1.2 Cấu tạo cầu trục dầm đôi .10 Hình 1.1 Hệ thống cầu trục 13 Hình 2.1 Cơ cấu nâng-hạ 16 Hình 3.1 Cơ cấu nâng-hạ phụ .18 Hình 7.1 Hình vẽ mơ tả trục rotor lắp vào ổ bi bị nghiêng 21 Hình 7.2 Hình vẽ mơ tả góc nghiêng rotor .22 Hình 1.1 Điều chỉnh điện trở mạch rotor 24 Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý hệ điều chỉnh điện áp .27 Hình 1.2 Đặc tính điều chỉnh điện áp động khơng đồng 28 Hình 1.3 Đặc tính điều chỉnh công suất trượt 30 Hình 1.4 Xác định khả tải mômen 32 Hình 1.5 Cấu trúc điều khiển Điện áp – Tần số giữ từ thông không đổi 34 Hình 1.6 Đặc tính theo luật điều khiển điện áp - tần số giữ từ thông 34 Hình 1.7 Đồ thị vector cho phương pháp FOC 35 Hình 1.8 Mơ hình điều khiển FOC .36 Hình 1.1 Tay địn liên kết khí với trục rotor 37 Hình 1.1 Các nhiễu tác động .40 Hình 4.1 Tác động nhiễu áp 42 Hình 1.1 Một số phương pháp làm giảm nhiễu điện từ 45 Hình 3.1 Sơ đồ mạch lực .53 Hình 1.1 Nguyên lý cấu tạo chung PLC 64 Hình 1.2 Các module PLC 65 Hình 3.1 Cấu trúc mạng MPI đơn giản .68 Hình 4.1 Các thiết bị ET200M .69 Hình 4.2 cấu hình tối đa thiết bị vào-ra phân tán ET200M 70 Hình 4.3 Cấu tạo bên module IM153-2 .71 Hình 5.1 Sơ đồ nối biến tần 75 i Danh mục hình vẽ Hình 5.2 Mối tương quan tần số điện áp 79 Hình 5.3 Quá trình tăng giảm tốc độ 79 Hình 5.4 Đặc tính đường cong S 80 Hình 6.1 Mã nhị phân 85 Hình 6.2 Mã GRAY .86 DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1 Các đặc tính điều khiển biến tần 47 Bảng 1.2 Các chức bảo vệ 49 Bảng 1.3 Điều kiện môi trường 49 Bảng 1.1 Bản cấu 54 Bảng 1.2 Bảng lựa chọn thiết bị 57 Bảng 2.1 Bảng chọn module cho PLC 66 Bảng 3.1 Bảng chọn module cho ET 200M 71 Bảng 2.1 Bảng biểu diễn số 0÷10 mã Gray mã nhị phân .86 Bảng 1.1 Đầu vào PLC 93 Bảng 1.2 Đầu PLC 94 ii Chương 2: Trang bị điện – điện tử hệ thống hai cầu trục nhà máy trị an LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển khoa học công nghệ ngày có bước nhảy vọt, đó, ứng dụng cho thiết bị thông minh cần thiết môi trường đại Một điều kiện kiện tin cậy hoạt động xác hệ thống cần phải có phương án điều khiển tối ưu phần mềm đáp ứng lại tác động ngẫu nhiên, đồng thời, phản ứng theo trình tự ưu tiên Chính nhu cầu tạo nên hệ thống điều khiển tự động nhà máy xí nghiệp lớn, cốt lõi hệ thống phần mềm xử lý thuật toán điều khiển Vì vậy, đề tài tốt nghiệp trường, em chọn đề tài ứng dụng điều khiển ngôn ngữ lập trình PLC để nghiên cứu phát triển Đề tài tốt nghiệp em là: “Thiết kế hệ thống điều khiển hai cầu trục nâng hạ đồng rotor tải trọng 500T nhà máy Trị An” Nội dung đề tài gồm phần bản sau: - Tổng quan công nghệ cầu trục dầm đôi - Trang bị điện- điện tử hệ thống hai cầu trục nhà máy trị an - Thiết kế mạch lực - Thiết kế mạch điều khiển - Đánh giá khả FreeRtos thông qua test Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, em thầy giáo Hà Tất Thắng hướng dẫn bảo tận tình thầy mơn Tự động hố tạo điều kiện, đề tài em hoàn thành nhiệm vụ ban đầu đề Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn em hoàn thành đề tài tốt nghiệp cách tốt Hà Nội, ngày 29 tháng năm 2010 Sinh viên thực Lưu Diệu Hương Mục lục Mục lục Mục lục Chương trinhg nâng hạ phụ FC4 hoàn toàn giống hệt chương trình nâng hạ FC3, khác tiếp điểm vào Các chương trình chạy song song giàn cầu xe tương tự chạy đơn Chỉ có khác biệt là: • Với chương trinhg chạy giàn cầu lúc hạn vị phải hạn vị phải giàn cầu thứ Còn hạn vị trí hạn vị trái giàn cầu • Với chương trinhg chạy xe lúc hạn vị tiến hạn vị tiến xe cả hai giàn cầu Còn hạn vị trí hạn vị lùi xe cả hai giàn cầu • Kiểm tra phanh cả hai hệ thống Hệ thống hoạt động phanh cả hai cấu phải hoạt động Chương trình chạy song song hai cấu nâng hạ FC8 Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục Mục lục ... nghiệp em là: ? ?Thiết kế hệ thống điều khiển hai cầu trục nâng hạ đồng rotor tải trọng 500T nhà máy Trị An? ?? Nội dung đề tài gồm phần bản sau: - Tổng quan công nghệ cầu trục dầm đôi - Trang bị điện-... hệ thống hai cầu trục nhà máy trị an 1.2 Cầu trục dầm đơi Hình 1.1 Cầu trục dầm đôi Chương 2: Trang bị điện – điện tử hệ thống hai cầu trục nhà máy trị an 1.2.1 Cấu tạo Hình 1.2 Cấu tạo cầu trục. .. hệ thống hai cầu trục nhà máy trị an Chương TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ HỆ THỐNG HAI CẦU TRỤC NHÀ MÁY TRỊ AN 2.1 Yêu cầu truyền động Hình 1.1 Hệ thống cầu trục - Các động cho cấu hai cầu trục tương