Nghiên cứu tổng quan về cơ cấu di chuyển xe con cầu trục giàn bôc xếp container thiết kế hệ giám sát truyền động dung biến tần PWM cho cơ cấu di chuyển xe con

MỤC LỤC Lời nói đầu Chương Tổng quan cấu nâng hạ hang họ trục cầu 1.1 Khái quát chung thiết bị nâng vân chuyển 1.2 Giới thiệu cấu di chuyển xe cầu trục giàn Bốc xếp container Chương Thiết kế giám sát cho cấu di chuyển xe 13 2.1 Giới thiệu tổng quan phương pháp điều khiển dùng biến tần PWM 2.2 Các thiết bị đo giám sát sử dụng hệ thống 13 18 2.3 Thiết kế giám sát truyền động điện cấu di chuyển xe sử dụng biến tần PWM Chương Viết phần mềm giám sat cho hệ thống 27 29 3.1 Tạo giao diện giám cho hệ thống 29 3.2 Viết chương trình giám sát 32 Kết luận 39 Tài liệu tham khảo 40 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, trình công nghiệp hóa đại hóa, đất nước ta thu thành tựu to lớn kinh tế xã hội Gắn liền với phát triển kinh tế phát triển giao thông vận tải nói chung vận tải thủy nói riêng Với phát triển hải cảng đóng vai trò quan trọng Trong hình thức vận chuyển container hình thức vận chuyển tiên tiến áp dụng rộng rãi giới Với tầm quan trọng vậy, việc tìm hiệu nắm vững nguyên tắc hoạt động quy trình vận hành cầu giàn container nhiệm vụ quan trọng cán quản lí, phụ trách kĩ thuật, từ đưa phương án khai thác, bảo dưỡng hợp lí thiết bị hệ thống Em giao đề tài thiết kế môn học:” Nghiên cứu tổng quan cấu di chuyển xe cầu trục giàn bôc xếp container Thiết kế hệ giám sát truyền động dung biến tần PWM cho cấu di chuyển xe con.” Dưới hướng dẫn tận tình thầy Hoàng Xuân Bình em hoàn thành thiết kế Trong trình làm đồ án cố gắng kiến thức có hạn nên tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận bảo đóng góp thầy cô để thiết kế hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Chương TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG CỦA HỌ TRỤC CẦU GIÀN 1.1 Khái quát chung thiết bị nâng vận chuyển 1.1.1 Khái quát chung cầu trục giàn bốc xếp Container Cầu trục cần trục làm nhiệm vụ chuyển dịch hàng hoá,vật tư, thiết bị từ chỗ sang chỗ khác Thí dụ xây dựng công trình công nghiệp cầu trục nâng thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp đặt dây chuyền sản xuất Trong nhà máy luyện kim cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép thùng nóng chảy để vào khuôn đúc Trong nhà máy khí cầu trục vận chuyển phôi gia công để gá lắp lên máy hay vận chuyển chi tiết gia công xong đưa sang công đoạn khác Trong cảng biển cầu trục bốc dỡ hàng từ tàu xuống kho bãi hay vận chuyển hàng hoá xuất từ kho bãi xuống tầu, vận chuyển container, máy móc xuất nhập qua đường biển.Như cầu trục cần trục giúp cho người khí hoá, tự động hoá bốc xếp làm giảm sức lao động, tăng suất chất lượng Điều cho thấy lĩnh vực sản xuất có tham gia cầu trục cần trục.Vì tính đa dạng nên cấu tạo cần trục cầu trục khác nhau.Tuy nhiên chúng có đặc điểm cấu chung ví dụ : cầu trục có ba cấu chính:cơ cấu nâng hạ, cấu dịch chuyển dọc, cấu dịch chuyển ngang số cấu phụ để lấy giữ hàng 1.1.2 Phân loại cầu trục *) Phân loại theo cấu trúc điều khiển: a Điều khiển cấu côngtắctơ, rơle, động điện chiều b Điều khiển cấu côngtắctơ, rơle, động điện không đồng rôto lồng sóc c Điều khiển cấu côngtắctơ, rơle, động không đồng rôto dây quấn d Điều khiển cấu PLC – BBĐT - động không đồng e Điều khiển cấu PLC – PWM - động không đồng f Điều khiển cấu PLC – BBĐ - động điện – phụ tải động *) Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hoá: a Cầu trục có tải trọng nhỏ: Trọng tải nâng chuyển từ 1-5 b Cầu trục có tải trọng trung bình:Trọng tải nâng chuyển từ 10-30 c Cầu trục có tải trọng lớn:Trọng tải nâng chuyển từ 30-60 d Cầu trục có tải trọng lớn: Trọng tải nâng chuyển từ 80-1200 *) Phân loại theo đặc điểm công tác : a Cầu trục trang bị cho kho bãi nhà xưởng Cầu trục chạy ray trang bị cho kho hàng, phân xưởng khí Cầu trục dạng có cấu điều khiển chuyển động chính: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con,cơ cấu di chuyển giàn Các cầu trục thường thiết kế điều khiển chỗ từ xa b Cầu trục khung dầm hộp chạy đường ray Cầu trục khung dầm thép dạng hộp chạy đường ray trang bị cho cảng biển, nhà máy đóng tàu biển Loại thường thiết kế có trọng tải nâng lớn, làm việc phạm vi quy định Gồm cấu điều khiển chuyển động: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển giàn c Cầu trục bốc xếp container Cầu trục giàn bánh lốp xếp container có cấu điều khiển chuyển động là: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển giàn Việc cấp nguồn điện cho cầu trục hoạt động diezen lai máy phát điện đồng Đặc điểm làm việc cầu trục giàn bánh lốp tính động, suất cao d Cầu trục chạy đường ray bốc xếp container có cấu điều khiển chuyển động là: cấu nâng hạ hàng, cấu di chuyển xe con, cấu di chuyển giàn cấu nâng hạ giàn (nâng hạ côngson).Đặc điểm công tác bật loại có tầm với trọng tải nâng lớn,năng suất bốc xếp cao Được trang bị cho cầu cảng chuyên dụng bốc xếp container 1.1.3 Cấu tạo cầu trục Hình 1.1: Cấu trúc cần trục Cấu tạo cầu trục gồm phận chính: - Xe cầu: Gồm dần khung giàn chế tạo thép có độ cứng không gian đặt cách khoảng tương ứng với khoảng cách bánh xe xe Hai đầu cầu lien kết khí với hai dầm ngang tạo thành khung chữ nhật mặt phẳng ngang Các bánh xe cầu trục thiết kế dầm ngang khung chữ nhật tạo điều kiện cho cầu trục chạy dọc suất nhà xưởng - Xe con: Trên xe đặt cấu nâng cấu di chuyển xe Tùy theo công dụng cầu trục mà xe có hoạc hai cấu nâng Xe di chuyển dọc xe cầu tạo điều kiện cho cầu trục di chuyển suất chiều ngang phân xưởng - Cơ cấu nâng hạ: Thường có tang cắt thành rãnh xoắn hai chiều để cuộn cáp nâng hạ Cuối hai đầu cáp thường mắc palăng để đảm bảo nâng hạ trọng tải theo phương thẳng đứng Toán cấu tang, hộp biến tốc, động đặt xe - Cơ cấu phanh hãm: Hình 1.2: Cơ cấu phanh hãm Phanh hãm phận thiếu cấu cầu trục Phanh dùng cầu trục có ba loại: Phanh gốc, phanh đĩa phanh đai Nguyên lí hoạt động ba loại phanh tương đối giống Phanh đai mô tả sau: Má phanh Cuộn dây nam châm phanh Đối trọng phanh Nhờ đặc điểm cầu trục di chuyển phụ tải theo phương phủ kín mặt nhà xưởng - Chuyển động theo phương thẳng đứng chuyển động nhờ cấu nâng hạ đặt xe - Chuyển động dọc theo phân xưởng chuyển động xe cầu - Chuyển động ngang theo phân xưởng hệ thống chuyển động đặt xe 1.2 Giới thiệu cấu di chuyển xe cầu trục giàn bốc xếp container 1.2.1 Cấu trúc điều khiển cho cấu Hình 1.3: Cấu trúc điều khiển cho cấu dung PLC- biến tần –động không đồng cho cầu trục 1.Tay điều khiển: Tạo tín hiệu điều khiển tương ứng với trạng thái điều khiển Bộ mã hoá: Bộ mã hoá tín hiệu vị trí tay điều khiển nhằm nâng cao công suất tín hiệu điều khiển, tăng khả chống nhiễu truyền xa Bộ PLC: Bao gồm CPU, đầu vào DI, đầu DO kết nối với hệ điều khiển Thiết bị đóng cắt: Các côngtắctơ MC dung để đóng cắt cấp nguồn cho biến tần động không đồng thiết bị thực khác Bộ biến đổi: Bộ biến tần dùng để điều khiển điện áp, tần số cấp cho động theo luật điều khiển thiết kế lưu CPU biến tần… Động điện: Động điện không đồng Rôto lồng sóc dung để điều khiển truyền động cho hệ thống Thiết bị quan sát: Máy phát tốc PG thiết bị đo tốc độ cho tín hiệu dạng xung Máy tính kết nối với hệ thống: Chức PC để điều khiển giám sát hệ thống 1.2.2 Trang bị điện cấu di chuyển xe Trên thực tế có nhiều cầu trục giàn bốc xếp Container RTG, QC… Dưới ta phân tích trang bị điện cấu di chuyển xe cầu trục giàn RTG Các thông số chính: Hành trình xe con: 19.07m Tốc độ di chuyển xe con: 70m/phút Nguồn điện cấp cho động cơ: AC 440V, 60Hz, 3pha Phanh hãm: Phanh đĩa điện từ chiều Thông số động di chuyển xe Công suất: 37KW Tốc độ: 1750 vg/phút Điện áp cấp: AC440V Đặc tính: 60%ED Nắp đậy TEFC Sứ cách điện: Vật liệu cách điện cấp F Loại: Lồng sóc Số lượng: 1.2.3 Sơ đồ điện dc reactor braking resistor 1M AC 440 V 2M R6 E R U S V T W E THR TH1 R0 T6 TH2 T0 RST2 T1 T - LINK T2 INV2 SD IM XB PGP PGM CM PA T1 PB PG T2 SD R2 Hình 1.4: Sơ đồ liên kết biến tần động di chuyển xe 3MCB AC 200V AC 440 V EMX1 24AMCB EMX2 1M 26M 3CR 1MA 4CR 26M HELS 20CR 5CR BR 7CR HOS Hình 1.5: Cơ cấu cấp nguồn cho hệ thống phanh AC 100V 033.1 TFE 033.2 TRE IVT1 3CR IVT2 4CR PL IVT3 5CR 7CR EPB3 EPB1 EPB4 EPB2 EMX1 EMX2 HOS 32 HELS 034.1 TFS 034.2 TRS Hình 1.6: Sơ đồ rơ le trung gian A Chức phần tử sơ đồ điện Cơ cấu di chuyển xe có động truyền động cấp nguồn từ biến tần FRN37VG7S-4, đặc điểm cấu động hoạt động chế độ ngắn hạn lặp lại, điều khiển động thực tay trang cabin điều khiển phía bên trái lựa chọ chế độ việc nút ấn bàn điều khiển INV3: Bộ biến tần số 3(FRN37VG7S-4) IM: Động truyền động động dị rôto lồng sóc PG: Máy phát xung THR3: Nhiệt điện trở BRT: Phanh thủy lực 24M: Tiếp điểm Côngtắctơ 24M cấp nguồn cho phanh thủy lực IM: Côngtắctơ cấp nguồn cho biến tần MC-T: Tay điều khiển 11 vị trí EMX1, EMX2: Dừng khẩn cấp 2M: Tiếp điểm phụ Côngtắctơ cấp nguồn cho biến tần 3MCB: Tiếp điểm phụ cầu dao cấp nguồn cho động di chuyển xe 10 Nếu chương trình viết theo kiểu LAD, thiết bị lập trình tự tạo chương trình theo kiểu STL tương ứng Ngược lại chương trình viết theo kiểu STL chuyển sang dạng LAD Trong STL có nhiều lệnh LAD hay FBD Hình 2.9: Ba kiểu ngôn ngữ lập trình cho S7 - 300 2.3 Thiết kế giám sát truyền động điện cấu di chuyển xe sử dụng biến tần PWM Bảng cài đặt thông số biến tần: Bảng cài đặt thông số biến tần: P001= P002= 10 P003= 10 P004= P005= 50 P006= P007= P009= P012= 35 P013= 70 P018=1 P031=30 P032=30 P041=10 P042=20 P043=30 P044=50 P046=60 P045=7 P051=1 P052=1 P053= 17 P054= 17 P055= 17 P056= P061= Hiển thị tốc độ quay Thời gian tăng tốc Thời gian giảm tốc Mềm hóa đặc tính Điểm đặt tần số động Cộng với điểm đặt tần số Chọn chế độ điều khiển bàn phím Tất hàm số đọc thay đổi Tần số hoạt động nhỏ Tần sô hoạt động lớn Tự động khởi động lỗi Đặt tần số cho nút thử phải Đặt tần số cho nút thử trái Tần số cố định Tần số cố định Tần số cố định Tần số cố định Tần số cố định Đảo điểm đặt tần số từ 0-7 Chọn hàm điều khiển chức din1 Chọn hàm điều khiển chức din2 Chọn hàm điều khiển chức din3 Chọn hàm điều khiển chức din4 Chọn hàm điều khiển chức din5 Thời gian cập nhật đầu vào số Động chạy phải 27 P062= P071=100 P077 = P080 =0.8 P081 =50 P082 =1750 P083 =5 P084 =440 P085 =37 P088 =1 P101 =0 P128 =100 Động chạy trái Bù trượt Chế độ điều khiển U/f Hệ số công suất động Tần số làm việc Tốc độ định mức Dòng định mức Điện áp định mức Công suất động Tự động xác định điện trở starto Chế độ châu Âu Chế độ tắt quạt Chương VIẾT PHẦN MỀM GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế giao diện giám sát cho hệ thống 28 Sơ đồ kết nối đầu vào cho hệ thống giám sát truyền động điện cấu di chuyển xe cầu trục giàn RTG 24V DC I0.5 I0.6 I0.7 I1.7 I1.0 4MCB I0.4 3MCB I0.2 I0.3 2M EMX2 Mã hóa bit I0.0 1M EMX1 TRE TRS TFE "0" TFS START I2.0 I2.1 I2.2 I2.3 I2.4 MODUL VÀO Hình 3.1 Sơ đồ đầu vào PLC hệ thống 24V DC MODUL RA Q4.0 1M Q4.1 24M Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q4.5 Q4.6 Q4.7 Q5.0 Q5.1 Q5.2 Q5.3 4MCB RST2 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 Hình 3.5 Sơ đồ đầu PLC BĐ Kiểm tra trạng thái bảo vệ tay điều khiển 29 Báo cố Nhận tín hiệu mã hóa từ thiết bị giám sát bảo vệ Xử lý tín hiệu đưa tín hiệu điều khiển biến tần Xử lý cố Lưu đồ thuật toán - Giao diện giám sát Win CC 30 Tại giao diện ta có công cụ hệ thống giám sát, giới thiệu thoát Nếu ta ấn vào “GIỚI THIỆU”, hình thông tin sinh viên giáo viên hướng dẫn Nếu muốn truy cập để xem chi tiết hệ thống giám sát ta ấn vào công cụ “HỆ THỐNG GIÁM SÁT” Màn hình hiển thị giao diện sau: 31 3.2 Viết chương trình giám sát cho hệ thống Khối OB1 32 33 34 Khối FC1 35 36 37 Khối FC2 38 39 KẾT LUẬN Hệ thống cần cẩu giàn RTG hệ thống đại Với nhiều ưu điểm tính kĩ thuật cao mà hệ thống RTG dần trở thành phương tiện chủ yếu để xếp dỡ container Do tầm quan trọng hệ thống cần cẩu nên việc nghiên cứu cấu hệ thống giúp cho người vận hành hiểu cộng nghệ mới, từ đưa hệ thống vào vận hành khai thác cách tối ưu, góp phần giảm thiểu sai sót kĩ thuật nâng cao hiệu kinh tế, suất làm việc hệ thống Với hướng dẫn tận tình thầy Phạm Văn Toàn, với giúp đỡ thầy giáo khoa bạn, cố gắng thân, em hoàn thành đề tài “Nghiên cứu tổng quan cấu di chuyển xe cầu trục giàn bốc xếp Container Thiết kế hệ giám sát truyền động điện dùng biến tần PWM cho cấu di chuyển xe ” Nội dung đồ án nghiên cứu trang bị điện - điện tử cấu hệ thống, nghiên cứu thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) biến tần điều chế độ rộng xung PWM sử dụng hệ thống cầu trục nguyên lí điều khiển giám sát động thông qua PLC biến tần PWM Do thời gian có hạn nội dung kĩ thuật nhiều vấn đề cần giải như: Nghiên cứu PLC, mạng truyền thông PLC dùng hệ thống cầu trục giàn Thực việc mô hệ thống phần mềm thông dụng Em kính mong nhận bảo thầy cô giáo khoa đóng góp bạn để em thực vấn đề thiếu sót thiết kế Em xin chân thành cảm ơn Hoàng Xuân Bình giúp đỡ tạo điều kiện cho em hoàn thành thiết kế 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Hoàng Xuâng Bình - PGS - TS Bùi Quốc Khánh Trang bị điện điện tử tự động hóa cầu trục cần trục Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Năm 2006 [2] Vũ Vân Hà - Phan Xuân Minh - Nguyễn Doãn Phước Tự động hóa với SIMATIC S7-300 Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Năm 2000 [3] TS Võ Minh Chính Điện tử công suất Nhà xuất khoa học kỹ thuật - Năm 2007 [4] Tập vẽ cầu trục giàn RTG 41 [...]... cho cơ cấu phanh hoạt động dừng di chuyển của xe con - Máy phát xung Máy phát xung PG được gắn với động cơ IM, có nhiệm phản hồi tốc độ của động cơ truyền động IM dựa trên việc phát xung có tần số tỉ lệ với tốc độ động cơ Các xung này sẽ được chuyển đổi sang điện áp và phản hồi về bộ điều khiển, nhờ đó ta có thể biết được tóc độ của động cơ truyền động và điều khiển tốc độ cho cơ cấu di chuyển xe con. .. số làm việc Tốc độ định mức Dòng định mức Điện áp định mức Công suất động cơ Tự động xác định điện trở starto Chế độ châu Âu Chế độ tắt quạt Chương 3 VIẾT PHẦN MỀM GIÁM SÁT CHO HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế giao di n giám sát cho hệ thống 28 Sơ đồ kết nối đầu vào ra cho hệ thống giám sát truyền động điện cơ cấu di chuyển xe con cầu trục giàn RTG 24V DC I0.5 I0.6 I0.7 I1.7 I1.0 4MCB I0.4 3MCB I0.2 I0.3 2M EMX2... hoạt động nói chung của bộ biến tần gián tiếp PWM - Thiết bị biến tần 13 Bộ biến tần là bộ biến đổi năng lượng điện từ tần số công nghiệp (50 Hz) sang nguồn có tần số thay đổi cung cấp cho động cơ điện xoay chiều BBT chia làm 2 loại: Bộ biến tần trực tiếp (cycloconverter) và bộ biến tần gián tiếp (có khâu trung gian một chiều) Bộ biến tần trực tiếp: biến đổi trực tiếp năng lượng điện xoay chiều có tần. .. tơ 2M để trả năng lượng về nguồn Sau khi quá trình hãm tái sinh kết thúc công tắc tơ 1M có điện trở lại và công tắc tơ hãm 2M mất điện động cơ làm việc bình thường ở chế độ xác lập mới 12 Chương 2 THIẾT KẾ GIÁM SÁT CHO CƠ CẤU DI CHUYỂN XE CON 2.1 Giới thiệu tổng quan phương pháp điều khiển dung biến tần PWM 2.1.1 Bộ biến tần gián tiếp PWM điều chế độ rộng xung Trong công nghiệp ngày nay khi quá trình... nhiệt bảo vệ quá tải cho hệ thống Khi động cơ IM bị quá tải, nhiệt điện trở THR3 bị tác dụng, tác động lên tiếp điểm nằm trong biến tần , ngắt nguồn cấp cho động cơ - Rơ le trung gian 18 Khi xe con di chuyển gần tới cuối hành trình, các Rơ le trung gian TFS, TRS bị tác động làm cho xe con di chuyển chậm lại ở phía cuối hành trình di chuyển khin tới cuối hành trình di chuyển, các Rơ le trung gian TFE hoặc... Mềm hóa đặc tính cơ Điểm đặt tần số động cơ Cộng với điểm đặt tần số Chọn chế độ điều khiển là bàn phím Tất cả các hàm số có thể đọc và thay đổi Tần số hoạt động nhỏ nhất Tần sô hoạt động lớn nhất Tự động khởi động khi không có lỗi Đặt tần số cho nút thử phải Đặt tần số cho nút thử trái Tần số cố định 1 Tần số cố định 2 Tần số cố định 3 Tần số cố định 4 Tần số cố định 5 Đảo điểm đặt tần số từ 0-7 Chọn... chuyển sang dạng LAD được Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD hay FBD Hình 2.9: Ba kiểu ngôn ngữ lập trình chính cho S7 - 300 2.3 Thiết kế giám sát truyền động điện cơ cấu di chuyển xe con sử dụng biến tần PWM Bảng cài đặt các thông số biến tần: Bảng cài đặt các thông số biến tần: P001= 5 P002= 10 P003= 10 P004= 1 P005= 50 P006= 3 P007= 1 P009= 3 P012= 35 P013= 70 P018=1 P031=30 P032=30 P041=10... di n giám sát trên Win CC 30 Tại giao di n chính ta có các thanh công cụ như hệ thống giám sát, giới thiệu và thoát Nếu ta ấn vào “GIỚI THIỆU”, trên màn hình sẽ hiện ra thông tin sinh viên và giáo viên hướng dẫn Nếu muốn truy cập để xem chi tiết về hệ thống giám sát ta ấn vào thanh công cụ “HỆ THỐNG GIÁM SÁT” Màn hình sẽ hiển thị ra một giao di n như sau: 31 3.2 Viết chương trình giám sát cho hệ thống... bên mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho bộ biến tần hoạt động, đồng thời cấp nguồn cho cơ cấu phanh sẵn sàng hoạt động Máy phát xung PG đóng vai trò là khâu phản hồi tốc độ 11 Khi đưa tay điều khiển lên mức tốc độ cao hơn thì bộ mã hóa 8 bit tiếp nhận thông tin, thông tin này được xử lý và truyền tới đầu vào của PLC PLC xử lý cấp tín hiệu ra điều khiển bộ biến tần sao cho đầu ra của biến tần có điện... động của biến tần 3CR, 4CR, 5CR: Các Rơle trung gian PL: Tiếp điểm cho phép làm việc trình tự 2: Bảo vệ nâng dưới định mức HOS: Rơle bảo vệ tốc độ nâng định mức 32: Dừng khẩn cấp khi nâng HELS: Rơle trung gian bảo vệ dừng khẩn cấp khi có sự cố 24M: Công tắc cấp nguồn cho phanh xe con B Nguyên lí hoạt động cơ cấu dịch chuyển xe con Sau khi đã thực hiện đầy đủ các thao tác cấp nguồn cho toàn bộ cầu trục