Động cơ 1 chiều ( có mô phỏng ) LỜI NÓI ĐẦU HiÖn nay, c¸c c«ng nghÖ tiªn tiÕn, c¸c d©y chuyÒn vµ thiÕt bÞ hiÖn ®¹i ®ang tõng ngµy, tõng giê ®îc øng dông vµo s¶n xuÊt. Víi chÝnh s¸ch më cöa cña §¶ng vµ Nhµ níc ta, ch¾c ch¾n c¸c c«ng nghÖ tiªn tiÕn vµ hiÖn ®¹i cña thÕ giíi sÏ ngµy cµng ®îc ¸p dông hiÖu qu¶ vµo ViÖt Nam víi quy m«, sè lîng, chÊt lîng mét c¸ch nhanh chãng. T¸c dông cña c¸c c«ng nghÖ míi vµ d©y chuyÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i ®• gãp phÇn thóc ®Èy sù nghiÖp C«ng nghiÖp ho¸ - HiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc. Víi vai trß lµ mòi nhän cña kü thuËt hiÖn ®¹i, lÜnh vùc tù ®éng ho¸ ®ang ph¸t triÓn víi tèc ®é ngµy cµng cao. Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, viÖc tù ®éng ho¸ mét d©y chuyÒn s¶n xuÊt ®ãng vai trß rÊt quan träng. Nã lµ cÇu nèi gi÷a c¸c h¹ng môc s¶n xuÊt, gi÷a c¸c ph©n xëng trong nhµ m¸y, gi÷a c¸c m¸y c«ng t¸c trong mét d©y chuyÒn. ViÖc ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng cña c¸c d©y chuyÒn hiÖn ®¹i, tiªn tiÕn còng ngµy cµng ®a d¹ng vµ phøc t¹p. Mét trong nh÷ng ho¹t ®éng kh«ng thÓ thiÕu cña mét nhµ m¸y c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i lµ hÖ thèng cÇn trôc r¶i liÖu. CÇn trôc lµ mét thiÕt bÞ vËn chuyÓn vµ n©ng h¹ trong nhµ m¸y, n¨ng suÊt cña cÇn trôc ¶nh hëng rÊt lín ®Õn ®Õn n¨ng suÊt chung cña nhµ m¸y. V× vËy, c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña cÇn trôc ph¶i ®¶m b¶o viÖc tiÖn lîi, cã n¨ng suÊt cao, vËn hµnh an toµn vµ thao t¸c ®¬n gi¶n, còng nh ®¸p øng ®Çy ®ñ c¸c ®Æc ®iÓm, yªu cÇu c«ng nghÖ cña hÖ thèng. §å ¸n “ Thiết kế mạch điều khiển, mạch lực cho công nghệ máy cầu trục”, nh¾m môc ®Ých cho sinh viªn tiÕp xóc lµm quen víi c¸c hÖ thèng cÇn trôc .Sö dông nh÷ng ph¬ng ph¸p tæng hîp hÖ thèng ®• häc vµo thùc nghiÖm, lµm quen víi c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn truyÒn ®éng, ghÐp nèi m¹ch ®iÒu khiÓn. Trang bÞ cho chóng ta nh÷ng kiÕn thøc c¬ b¶n tríc khi ra trêng. Trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ, víi sù gióp ®ì cña c¸c thÇy gi¸o, c« gi¸o trong Bé m«n vµ ý kiÕn cña c¸c b¹n, em ®• hoµn thµnh ®îc b¶n ®å ¸n nµy.Do kinh nghiÖm cßn h¹n chÕ nªn b¶n ®å ¸n kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt. Em mong nhËn ®îc sù gãp ý cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n.Cuèi cïng, em xin ch©n thµnh c¶m ¬n sù híng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o vµ sù gãp ý cña c¸c b¹n sinh viªn. Chúng em xin chân thành cảm ơn !!!
LI NểI U Hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây chuyền và thiết bị hiện đại đang từng ngày, từng giờ đợc ứng dụng vào sản xuất. Với chính sách mở cửa của Đảng và Nhà nớc ta, chắc chắn các công nghệ tiên tiến và hiện đại của thế giới sẽ ngày càng đợc áp dụng hiệu quả vào Việt Nam với quy mô, số lợng, chất lợng một cách nhanh chóng. Tác dụng của các công nghệ mới và dây chuyền sản xuất hiện đại đã góp phần thúc đẩy sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất n- ớc. Với vai trò là mũi nhọn của kỹ thuật hiện đại, lĩnh vực tự động hoá đang phát triển với tốc độ ngày càng cao. Trong quá trình sản xuất, việc tự động hoá một dây chuyền sản xuất đóng vai trò rất quan trọng. Nó là cầu nối giữa các hạng mục sản xuất, giữa các phân xởng trong nhà máy, giữa các máy công tác trong một dây chuyền. Việc điều khiển hoạt động của các dây chuyền hiện đại, tiên tiến cũng ngày càng đa dạng và phức tạp. Một trong những hoạt động không thể thiếu của một nhà máy công nghiệp hiện đại là hệ thống cần trục rải liệu. Cần trục là một thiết bị vận chuyển và nâng hạ trong nhà máy, năng suất của cần trục ảnh hởng rất lớn đến đến năng suất chung của nhà máy. Vì vậy, các thiết bị điện và hệ thống điều khiển của cần trục phải đảm bảo việc tiện lợi, có năng suất cao, vận hành an toàn và thao tác đơn giản, cũng nh đáp ứng đầy đủ các đặc điểm, yêu cầu công nghệ của hệ thống. Đồ án Thit k mch iu khin, mch lc cho cụng ngh mỏy cu trc, nhắm mục đích cho sinh viên tiếp xúc làm quen với các hệ thống cần trục .Sử dụng những phơng pháp tổng hợp hệ thống đã học vào thực nghiệm, làm quen với các thiết bị điều khiển truyền động, ghép nối mạch điều khiển. Trang bị cho chúng ta những kiến thức cơ bản trớc khi ra trờng. Trong quá trình thiết kế, với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn và ý kiến của các bạn, em đã hoàn thành đợc bản đồ án này.Do kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em mong nhận đ- ợc sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo và sự góp ý của các bạn sinh viên. Chỳng em xin chõn thnh cm n !!! N 1 CHUYấN MễN T NG HểA Chng 1: Tng quan chung v cụng ngh I. Giới thiệu về công nghệ và chức năng của cầu trục. Cầu trục là thiết bị dùng để nâng bốc vận chuyển hàng hoá thiết bị dùng trên công trờng xây dựng, trong nhà máy công nghiệp luyện kim, cơ khí lắp ráp, trong hải cảng Theo chức năng, cần trục đợc chia ra làm hai loại: - Cầu trục vận chuyển đợc dùng rộng rãi với yêu cầu chính xác không cao. - Cầu trục lắp ráp dùng nhiều trong các nhà máy cơ khí để lắp ghép các chi tiết máy móc với yêu cầu chính xác cao. Cầu trục trong bi đợc xếp vào loại cần trục vận chuyển. Nó có thể di chuyển phụ tải theo hai phơng: phơng nằm ngang và phơng thẳng đứng nhờ vào hệ thống truyền động đặt trên cần trục. Chế độ làm việc của các cơ cấu cầu trục đợc xác định từ các yêu cầu của quá trình công nghệ, chức năng của cầu trục trong dây truyền sản xuất. Nhìn chung, các thiết bị điện cầiu trục làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại, dễ bị quá tải nhiều, tần số đóng cắt lớn, chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy, hãm và đảo chiều Từ những đặc điểm của hệ thống cầu trục nói chung, có thể đa ra các yêu cầu công nghệ cơ bản của hệ thống cầu trục: - Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động phải đơn giản. Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản về cấu tạo và thay thế dễ dàng. Cầu trục phải đợc bảo vệ chống quá tải và chống ngắn mạch bằng cầu chì trong mạch động lực - Quá trình mở máy diễn ra theo một luật đã đợc định sẵn. Sơ đồ điều khiển chung cho cả hai động cơ. - Đảm bảo ở tốc độ thấp và dừng chính xác. - Để bảo vệ an toàn cho ngời và thiết bị khi vận hành, trong sơ đồ điều khiển nhất thiết phải dùng các công tắc hành trình để hạn chế sự chuyển động của cơ cấu khi chúng vợt quá giới hạn cho phép. - Khi có sự cố, phải có khả năng điều chỉnh hệ thống về vị trí ban đầu để chuẩn bị tiến hành một chu trình làm việc mới. 2 - Các khí cụ, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và điều khiển phải làm việc tin cậy trong các điều kiện của môi trờng nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành. Sơ đồ công nghệ mỏy vn chuyn A m T C P X L X L B II. Lựa chọn công nghệ. - Nguồn cung cấp: 380V mt chiu vi mch lc v 220V xoay chiu vi mch iu khin. - Bộ truyền động: Toàn bộ chuyển động do hai động cơ mt chiu kớch t song song. Một động cơ cho phép chuyển động theo phơng nằm ngang: sang phải hoặc sang trái. Động cơ còn lại cho phép chuyển động theo phơng thẳng đứng: xuống dới và lên trên. - Bộ cụng tc hnh trỡnh dng xung: các công tắc hành trình tự phục hồi A,B,C - Mạch điều khiển: các thiết bị đóng cắt có tiếp điểm III. ng c in 1 chiu 1: Khỏi nim 3 Là máy điện 1 chiều hoạt động theo chế độ động cơ khi E < U. Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thông vận tải và nói chung ở những thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một phạm vi rộng (máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện…). 2: Phân loại: Động cơ điện một chiều được phân loại theo phương pháp kích từ, gồm có 4 loại : - động cơ điện kích từ độc lập - động cơ điện kích từ song song - động cơ điện kích từ nối tiếp - động cở điện kích từ hỗn hợp. 3: Cấu tạo: Những phần chính của động cơ điện một chiều gồm stato với cực từ, roto với dây quấn và cổ góp với chổi than -Stato (phần cảm): gồm lõi thép bằng thép đúc, vừa làm mạch từ vừa là vỏ máy. Các dây quấn kích từ. -Rôto(phần ứng): 4 Roto của máy điện một chiều gọi là phần ứng, gồm lõi thép và dây quấn phần ứng. Lõi thép hình trụ, làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại với nhau. Các lá thép được dập có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng. Mỗi phần tử của dây quấn, phần ứng có chiều vòng dây, hai đầu với hai phiến góp, hai cạnh tác dụng của phần tử dây quấn đặt trong hai rãnh dưới hai cực khác tên. -Cổ góp và chổi than : Cổ góp gồm các phiến góp bằng đồng được ghép cách điện, có dạng hình trụ, gắn ở đầu trục roto. Các đầu dây của phần tử nối với phiến góp. Chổi than (chổi điện) làm bằng than graphit. Các chội than tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo và giá chổi điện gắn trên nắp máy. 4. Nguyên lý làm việc động cơ điện 1 chiều Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B, trong dây quấn phần ứng có dòng điện I ư . Các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực F đt tác dụng làm cho roto quay, chiều lực xác định theo quay tắc bàn tay trái. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ cho nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. 5 Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng sức điện động E ư . Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ một chiều sức điện động E ư ngược chiều với dòng điện Iư nên E ư còn gọi là sức phản điện. Phương trình điện áp là : U = E ư + R ư .I ư 5. Mở máy động cơ điện một chiều : Phương trình điện áp ở mạch phần ứng là : U = E ư + Rư.I ư Từ đó rút ra : I ư = Vì điện trở R ư nhỏ, nên dòng điện phần ứng lúc mở máy rất lớn khoảng (20 ÷ 30)I đm , làm hỏng cổ góp và chổi than. Dòng điện phần ứng lớn kéo theo dòng điện mở máy I mở lớn, làm ảnh hưởng tới lưới điện Để giảm dòng điện mở máy, đạt I mở = (1,5 ÷ 2) Iđm , ta dùng các biện pháp sau : -Dùng biến trở mở máy : mắc biến trở mở máy vào mạch phần ứng. Lúc đầu để điện trở mở máy R mở lớn nhất, trong quá trình mở máy, tốc độ tăng lên, sức điện động E ư tăng và điện trở mở máy giảm dần đến 0, máy làm việc đúng điện áp định mức. -Giảm điện áp đặt vào phần ứng : Phương pháp này được sử dụng khi có một chiều có thể điều chỉnh điện áp, ví dụ trong máy phát động cơ, hoặc nguồn một chiều chỉnh lưu. Cần chú ý rằng momen mở máy lớn, lúc mở máy phải có từ thông lớn nhất, vì thế các thông số mạch kích từ phải điều chỉnh sao cho dòng điện kích từ lúc mở máy lớn nhất. 6 6: Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều. Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với loại động cơ khác, không những nó có khả năng thay đổi tốc độ một cách dễ dàng mà cấu trúc mạch lực, mạch điều khiển đơn giản hơn đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng. Từ phương trình tính tốc độ: Φ − Φ = . . . k RI k U uuu ω (1) Suy ra : để điều chỉnh ω có thể: Điều chỉnh U ư . Điều chỉnh Rư bằng cách thêm R p vào mạch phần ứng. Điều chỉnh từ thông Φ • Điều chỉnh tốc độ bằng R p Mắc nối tiếp R vào phần ứng, từ (1) suy ra Rư tăng lên, suy ra ω giảm, độ dốc của đường đặc tính giảm. Các đường 1,2 là đường đặc tính sau khi tăng Rư, đường TN là đường đặc tính tự nhiên của động cơ ban đầu. ω ω o TN 12 2 M M c Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, tốc độ điều chỉnh liên tục, nhưng do thêm R p nên tổn hao tăng, không kinh tế. • Điều khiển từ thông: 7 Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ u M K I = Φ và sức điện động quay của động cơ u E K ω = Φ . Khi từ thông giảm thì tốc độ quay của động cơ tăng lên trong phạm vi giới hạn của việc thay đổi từ thông. Nhưng theo công thức trên khi Φ thay đổi thỡ mụmen, dòng điện I cũng thay đổi nên khó tính được chính xác dũng điờự khiển và mụmen tải => phương pháp này cũng ít dùng. • Điều khiển điện áp phần ứng: Thực tế có hai phương pháp cơ bản để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều bằng điện áp: - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ - Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ của động cơ. Trong đó thông thường người ta sử dụng cách điều chỉnh điện áp phần ứng. Khi thay đổi điện áp phần ứng thì tốc độ động cơ điện thay đổi theo phương trình sau: Φ − Φ = . . . k RI k U uuu ω Vì từ thông của động cơ không đổi nên độ dốc đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lý tưởng thì tùy thuộc vào giá trị điện áp điều khiển U u của hệ thống, do đó có thể nói phương pháp điều khiển này là triệt để. Đặc tính thu được khi điều khiển là 1 họ đường song song : ω ω o ω 1 TN ω 2 1 M M c 8 7. Động cơ điện một chiều kích từ song song: Để Mở Máy dùng biến trở R Mở , để điều chỉnh tốc độ thường điều chỉnh R đc . Đường đặc tính cơ n = fi(M) n = (U - R ư I ư )/ k E fi (1) Mặt khác: M đt = k M I ư fi (2) Từ (1) và (2) ta có: n= U/ k E fi - R ư M/ (k M k E fi 2 ) ThêM điện trở Rp vào Mạch phần ứng thì ta có: n= U/ k E fi - (R ư +R p )M/ (k M k E fi 2 ) Động cơ điện kích từ song song có đặc tính cơ cứng, và tốc độ hầu như không đổi khi công suất trên trục P 2 thay đổi, chúng được dùng nhiều trong máy cắt kim loại, máy công cụ IV. Giới thiệu về PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY Với đề tài này em sử dụng PLC S7-200 CPU224 AC/DC/RELAY - Thông tin: - Nguồn cấp: 85-264VAC. 47-63Hz - Kích thước: 120.5mm x 80mm x 62mm - Dung lượng bộ nhớ chương trình: 4096 words - Dung lượng bộ nhớ dữ liệu: 2560 words - Bộ nhớ loại EEFROM - Có 14 cổng vào, 10 cổng ra. - Có thể thêm vào 14 modul mở rộng kể cả modul Analog. - Tốc độ xử lý một lệnh logic Boole 0.37µs - Có 256 timer , 256 counter, các hàm số học trên số nguyên và sốn thực. - Có 6 bộ đếm tốc độ cao, tần số đếm 20 KHz - Có 2 bộ điều chỉnh tương tự. - Các ngắt: phần cứng, theo thời gian, truyền thông,… - Đồng hồ thời gian thực. - Chương trình đƣợc bảo vệ bằng Password. - Toàn bộ dung lượng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khi PLC bị mất điện. - Xuất sứ: SiemensGermany - Giá: 5.396.500 VND 9 CPU được cấp nguồn 220VAC. Tích hợp 14 ngõ vào số ( mức 1 là 24V DC, mức 0 là 0 V- DC). 10 ngõ ra dạng relay. Mô tả các đèn báo trên S7-200: - SF (đèn đỏ): Đèn đỏ SF báo hiệu khi PLC có hỏng hóc. - RUN (đèn xanh): Đèn xanh sáng báo hiệu PLC đang ở chế độ làm việc và thực hiện chương trình nạp ở trong máy. - STOP ( đèn vàng) :Đèn vàng báo PLC đang ở chế độ tắt, chương trình đang dừng hoạt động. - Ix.x ( đèn xanh) chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Ix.x. Đèn sáng tương ứng mức logic 1 - Qx.x ( đèn xanh) chỉ trạng thái logic tức thời của cổng Qx.x. Đèn sáng tương ứng mức logic 1 Cách đấu nối ngõ vào ra PLC: 10 [...]... bạn cùng lớp, em đã hoàn thành các nhiệm vụ đợc giao của bản đồ án: Thit k mch iu khin mch lc cho cụng ngh mỏy cu trc Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đã thực hiện đợc các nhiệm vụ sau: Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu đối với hệ thống cần trục - Dùng phơng pháp Hàm tác động để tổng hợp và hiệu chỉnh mạch điều khiển - Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển hệ thống - Lựa... các thiết bị chấp hành, các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống Trong quá trình thực hiện, do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn! 21