đồ án tốt nghiệp ngành tự động hóa: “Tự động hóa hệ thống tời kéo Công ty Than Vàng Danh

Chương I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TY CP THAN VÀNG DANH VINACOMIN 1.1. Giới thiệu chung 1.1.1. Khái quát chung về Công ty cổ phần than Vàng Danh Vinacomin:  Tên công ty: Công ty cổ phần than Vàng DanhTKV  Tên giao dịch quốc tế: VINACOMIN VANGDANH COAL JOINT STOCK COMPANY  Tên viết tắt bằng tiếng việt: TVD  Địa chỉ: 185 Nguyễn Văn Cừ, Vàng Danh, Uông Bí, Quảng Ninh  Điện thoại: 0333 853 108 Fax: 0333 853 120  Email: vangdanhcoalvnn.vn  Website: http:vangdanhcoal.com.vn 1.1.2. Vị trí địa lý: Diện tích ranh giới Mỏ: 20km2. Vị trí địa lý: Các vỉa than thuộc quản lý của Công ty cổ phần than Vàng Danh Vinacomin thuộc cánh cung Đông Triều; phía Bắc giới hạn bởi đường phân thủy dãy núi Bảo Đài, phía Nam giáp khu dân cư phường Vàng Danh. Phía Tây giáp khu Than thùng, phía Đông giáp khu Uông Thượng. Tọa độ địa lý: X = từ 36.000 đến 41.400; Y = từ 371.300 đến 377.700; Giao thông phía Đông nam là đường bộ nối thông với đường quốc lộ 18 dài 8km, nối thông với cảng Điền công bằng hệ thống đường sắt 1000 ly dài 18km thuận tiện cho việc vận chuyển tiêu thụ than. 1.1.3. Ngành nghề sản xuất kinh doanh: Khai thác, chế biến, tiêu thụ than và khoáng sản; Xây lắp các công trình mỏ, công nghiệp, dân dụng, giao thông; Sản xuất vật liệu xây dựng Kinh doanh xăng dầu, nước tinh khiết; Chế tạo, sửa chữa máy, thiết bị Mỏ, phương tiện vận tải; Tư vấn thiết kế các công trình Mỏ và công nghiệp dân dụng giao thông; Kinh doanh dịch vụ ăn uống nhà nghỉ khách sạn; Kinh doanh xuất nhập khẩu vật tư, thiết bị và hàng hóa; Cho thuê máy móc thiết bị bốc xúc vận tải; San lấp mặt bằng, xây dựng cơ sở hạ tầng kinh doanh bất động sản, bốc xúc, vận chuyển than, đất đá; Kinh doanh các ngành nghề khác phù hợp với quy định của pháp

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI MỞ ĐẦU 2

Chương I 3

GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TY CP THAN VÀNG DANH- VINACOMIN 3

1.1 Giới thiệu chung 4

1.1.1 Khái quát chung về Công ty cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin: 4

1.1.2 Vị trí địa lý: 4

1.1.3 Ngành nghề sản xuất kinh doanh: 4

1.1.4 Tổ chức bộ máy quản lý của công ty: 5

1.1.5 Tổ chức sản xuất của Công ty: 5

1.1.6 Cơ cấu lao động: 7

1.2 Quy trình sản xuất than của Công ty Cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin 7

1.2.1 Công nghệ khai thác than lộ thiên 8

1.2.2 Công nghệ khai thác đào lò 10

Chương II 14

PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TỜI KÉO JM10 CHỞ VẬT LIỆU TỪ +112 ĐẾN -20 KHU GIẾNG II VÀNG DANH 14

2.1 Sơ đồ công nghệ 15

2.1.1 Sơ đồ công nghệ tời kéo đơn giản 15

2.1.2 Nguyên lý tời trục giếng nghiêng 15

2.1.3 Sơ đồ hộp giảm tốc tời 16

2.2 Yêu cầu công nghệ 16

2.2.1 Hệ thống bảo vệ 16

2.3 Sơ đồ điều khiển hiện tại 17

2.4.Sơ đồ nguyên lý điều khiển tời 17

2.4.1.Thông số kỹ thuật trên sơ đồ 17

2.4.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển 20

2.4.3.Các phần tử chức năng 21

2.4.4.Hành trình nâng tải 21

2.4.5.Điều chỉnh tốc độ hãm khi nâng tải 23

2.4.6 Quá trình hạ tời 24

Chương III 25

3.1 Thiết kế sơ đồ công nghệ 25

3.2 chọn thiết bị điều khiển thay thế 25

3.2.1 Lựa chọn biến tần 25

3.2.2 Lựa chọn cảm biến 28

35

3.2.3 Lựa chọn PLC 35

3.3 Lựa chọn CPU 40

3.4.1 sơ đồ mạch lực động cơ và biến tần 41

3.4.2 Sơ đồ mạch điều khiển bằng PLC S7-300 42

Chương IV 44

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 44

4.1 Thuật toán điều khiển 44

4.1.1 Chương trình chính 45

4.1.2 Lưu đồ thuật toán của chương trình chính 45

4.1.3 Chế độ tự động 46

4.1.4 Chế độ bằng tay 49

4.1.5 Chế độ sự cố 51

4.2 Quy định cổng vào ra 52

4.2.1 Quy định cổng vào ra của PLC S7-300 52

4.3 Chương trình điều khiển 53

4.3.1 Chương trình chính 53

4.3.2 Chương trình con chạy bằng tay 64

4.3.3.Chương trình con sự cố 65

4.3.4 chương trình con chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu analog 66

4.4 Mô phỏng thiết kế giao diện điều khiển trên WINCC 67

4.4.1 giới thiệu về WINCC 67

4.4.2 Khai báo các tag điều khiển 68

4.4.3 Giao diện điều khiển và mô phỏng trên WINCC 69

KẾT LUẬN 69

LỜI MỞ ĐẦU

Trong nền công nghiệp ngày nay Tự động hóa đóng vai trò vô cùng quan trọng.Ngành Tự động hóa cùng với sự phát triển của các ngành kỹ thuật điện tử, công nghệthông tin, ngành kỹ thuật điều khiển đã và đang đạt được nhiều tiến bộ mới Tự đônghóa giúp nâng cao năng suất, chất lượng hạ giá thành sản phẩm, giảm thiểu sức laođộng của con người nhất là trong những môi trường khắc nghiệt, độc hại Đồng thờicòn giúp hệ thống vận hành liên tục và chính xác Chính vì vậy mà ngày nay dâychuyền sản xuất tự động hóa được ứng dụng ở hầu hết trong các dây chuyền sản xuấtcủa các nhà máy xí nghiệp.

Là một thành viên của Tập đoàn công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam,trong những năm gần đây, công ty cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin luôn khôngngừng phấn đấu, áp dụng khoa học công nghệ để nâng cao sản lượng khai thác nhằmđáp ứng nhu cầu về nguồn năng lượng cho đất nước Với những kết quả như vậy Công

ty cổ phần than Vàng Danh-Vinacomin luôn là một trong những doanh nghiệp đi đầutrong tập đoàn than khoáng sản Việt Nam - TKV

Sau khi thực tập tại công ty than Vành Danh em quyết định chọn đề tài “Tự động hóa hệ thống tời kéo Công ty Than Vàng Danh” Đề tài này sẽ cải thiện hệ

thống tời kéo có sẵn và giúp năng suất công việc cao hơn, giảm tải sức lao động củacon người

Trong quá trình thực hiện đồ án em đã được các thầy cô trong bộ môn và đặc

biệt là Ths Đào Hiếu nhiệt tình giúp đỡ và giải đáp các thắc mắc giúp em hoàn thành

đồ án Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của tất cả các thầy cô

Hà Nội ngày 1 tháng 6 năm 2016

Chương I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÔNG TY CP THAN VÀNG

DANH- VINACOMIN

1.1 Giới thiệu chung

1.1.1 Khái quát chung về Công ty cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin:

 Tên công ty: Công ty cổ phần than Vàng Danh-TKV

 Tên giao dịch quốc tế: VINACOMIN - VANGDANH COAL JOINTSTOCK COMPANY

 Tên viết tắt bằng tiếng việt: TVD

 Địa chỉ: 185 Nguyễn Văn Cừ, Vàng Danh, Uông Bí, Quảng Ninh

 Điện thoại: 0333 853 108 Fax: 0333 853 120

 Email: vangdanhcoal@vnn.vn

 Website: http://vangdanhcoal.com.vn

1.1.2 Vị trí địa lý:

- Diện tích ranh giới Mỏ: 20km2

- Vị trí địa lý: Các vỉa than thuộc quản lý của Công ty cổ phần than VàngDanh - Vinacomin thuộc cánh cung Đông Triều; phía Bắc giới hạn bởiđường phân thủy dãy núi Bảo Đài, phía Nam giáp khu dân cư phường VàngDanh Phía Tây giáp khu Than thùng, phía Đông giáp khu Uông Thượng

1.1.3 Ngành nghề sản xuất kinh doanh:

- Khai thác, chế biến, tiêu thụ than và khoáng sản;

- Xây lắp các công trình mỏ, công nghiệp, dân dụng, giao thông;

- Sản xuất vật liệu xây dựng

- Kinh doanh xăng dầu, nước tinh khiết;

- Chế tạo, sửa chữa máy, thiết bị Mỏ, phương tiện vận tải;

- Tư vấn thiết kế các công trình Mỏ và công nghiệp dân dụng giao thông;

- Kinh doanh dịch vụ ăn uống nhà nghỉ khách sạn;

- Kinh doanh xuất nhập khẩu vật tư, thiết bị và hàng hóa;

- Cho thuê máy móc thiết bị bốc xúc vận tải;

- San lấp mặt bằng, xây dựng cơ sở hạ tầng kinh doanh bất động sản, bốc xúc,vận chuyển than, đất đá;

- Kinh doanh các ngành nghề khác phù hợp với quy định của pháp luật;

Vốn điều lệ và cơ cấu vốn điều lệ của công ty:

- Vốn điều lệ của công ty: 123.340.000.000 VNĐ (Một trăm hai mươi

ba tỷ ba tăm bốn mươi triệu đồng chẵn

- Số cổ phần: 12.334.000 cổ phần (Mười hai triệu ba trăm ba mươi tưnghìn cổ phần chẵn)

1.1.4 Tổ chức bộ máy quản lý của công ty:

Hình 1.1: Sơ đồ tổ chức bộ máy quản lý của Công ty

1.1.5 Tổ chức sản xuất của Công ty:

Bộ phận sản xuất của Công ty Cổ phần than Vàng Danh-Vinacomin được chia ra cácphân xưởng, mỏ bố trí mỗi đơn vị sản xuất có thống kê theo dõi về quá trình hoạt độngsản xuất của các phân xưởng Các phân xưởng được tổ chức thành các tổ, đội sản xuấtchuyên môn phụ trách một công việc nhất định trong một lĩnh vực nhất định, đồng thờichịu sự chỉ huy và nhận nhiệm vụ của trung tâm chỉ huy sản xuất của Công ty Các tổ,đội được chia ra thành các kíp sản xuất hoạt động luân phiên trong các ca sản xuấtđảm bảo quá trình sản xuất được nhịp nhàng Các tổ, đội sản xuất thực hiện nhiệm vụcủa mình theo sự nhận lệnh của quản đốc phân xưởng và thực hiện chế độ báo cáo kếtquả và tình hình sản xuất (Thông qua sổ giao ca) với Quản đốc phân xưởng, đồng thời

báo cáo Giám đốc Công ty (Thông qua phòng Điều độ sản xuất) Tuỳ theo từng trườnghợp, tình huống cụ thể, Giám đốc Công ty sẽ căn cứ vào các thông tin của phòng điều

độ sản xuất, các phòng ban chức năng, do Quản đốc phân xưởng trực tiếp báo cáohoặc sau khi tự mình trực tiếp kiểm tra sẽ đưa ra quyết định để điều hành mọi hoạtđộng sản xuất kinh doanh của Công ty.Quá trình tổ chức quản lý sx ở phân xưởngđược biểu hiện qua Hình 1.2:

Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức quản lý ở phân xưởng

Các đơn vị sản xuất: Các đơn vị sản xuất gồm: 25 đơn vị thuộc khối khai thác

và đào lò (Các phân xưởng khai thác than, đào lò), 10 đơn vị dây chuyền, mặt bằng và

1 đơn vị làm công tác phục vụ Cụ thể:

- Các phân xưởng khai thác than: Công ty có 13 phân xưởng khai thác than từphân xưởng khai thác 1 đến phân xưởng khai thác 13 Quản lý nguồn nhân lực đượcgiao và trực tiếp khai thác than

- Các phân xưởng đào lò (Có 12 đơn vị) từ phân xưởng Đ1 đến phân xưởngK11: Quản lý nguồn nhân lực được giao và trực tiếp đào lò xây dựng cơ bản và đào lòchuẩn bị sản xuất

- Các phân xưởng Vận tải lò: Quản lý hệ thống đường lò cơ bản, đường sắt 900

mm, vận tải than, đất đá cho các đơn vị sản xuất hầm lò toàn Công ty

- Phân xưởng Vận tải giếng: Quản lý hệ thống lò giếng, vận tải than và đất đácho các phân xưởng sản xuất khu giếng.

- Phân xưởng Thông gió: Quản lý toàn bộ hệ thống thông gió, kiểm soát khímỏ

- Phân xưởng Lộ thiên: San gạt, bốc xúc, vận chuyển đất đá, than lộ vỉa

- Phân xưởng Cơ điện lò: Chế tạo sản phẩm cơ khí, lắp đặt các thiết bị lò

- Phân xưởng Tuyển than: Phân loại sản phẩm than để tiêu thụ

- Phân xưởng Ôtô: Bốc xúc, vận chuyển than, vận chuyển công nhân

- Phân xưởng Điện: Quản lý hệ thống cung cấp điện toàn Công ty

- Phân xưởng Gia công vật liệu xây dựng: Xây dựng các Công trình thuộc mỏ;sản xuất vật liệu phục vụ sản xuất của Công ty

- Phân xưởng Chế biến than: Chế biến các loại sản phẩm theo yêu cầu của côngtác tiêu thụ than

1.1.6 Cơ cấu lao động:

- Tổng số lao động tại Công ty tính đến thời điểm 01/01/2016 là: 6141 người.Trong đó:

+ Công nhân kỹ thuật: 5.472 người

+ Cán bộ quản lý: 358 người

Đội ngũ CBKHKT của Công ty:

+ Cán bộ có trình độ Đại học trở lên: 978 người

+ Cán bộ có trình độ Cảo đẳng: 362 người

+ Cán bộ có trình độ trung cấp: 488 người

1.2 Quy trình sản xuất than của Công ty Cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin

Hiện tại Công ty Cổ phần than Vàng Danh - Vinacomin đang áp dụng 2 côngnghệ khai thác than là công nghệ khai thác hầm lò và công nghệ khai thác lộ thiên,trong đó công nghệ khai thác hầm lò giữ vai trò chủ đạo, cho đến nay sản lượng khaithác hầm lò thường đạt từ 2.401.510 tấn -:- 2.270.899 tấn than nguyên khai/năm chiếmtrên 75% sản lượng than nguyên khai của Công ty

1.2.1 Công nghệ khai thác than lộ thiên

Công nghệ khai thác lộ thiên là một hình thức khai thác mỏ mà theo đó cần phảibóc tầng đất đá phủ trên loại khoáng sản cần khai thác Công nghệ khai thác lộthiên gồm: Khoan nổ, xúc bốc bằng máy bốc xúc than gồm xúc đất đá, vận tảiđến bãi thải

Hình 1.3: Công trường khai thác than lộ thiên

Hình 1.4: Sơ đồ công nghệ khai thác lộ thiên

Khoan-nổ mìn

Bốc xúc

Vận chuyển

Than Đất đá

Sàng tuyển

Bãi thải

1.2.2 Công nghệ khai thác đào lò

Công nghệ khai thác đào lò: Là công nghệ khai thác thủ công bán cơ giới, chủyếu bằng phương pháp khoan, nổ mìn để tách than ra khỏi khối khoáng sàng, sảnphẩm sau công nghệ được gọi là nguyên khai, dòng than này thông qua hệ thống mángtrượt, băng tải nằm trong lò chợ, tự trượt theo độ dốc xuống hệ thống máng cào, băngtải vận tải tại các chân lò và đổ vào bun ke chứa

Hình 1.5: Công nhân khai thác than trong hầm lò

 Công nghệ vận tải hầm lò:

+ Công nghệ vận chuyển than:

Hình 2.3: Công nghệ vận chuyển than

Máng cào goòng Xe

Lò

chợ

Tàu điện cần vẹt

Quang lật

Bun

ke nhà máy

Xe

goòng

Tàu điện cần vẹt

Quang lật

Ôto

Bãi thải

Bunke chứa của nhà máy tuyển và được rót xuống toa xe loại 30T của Công tykho vận Đá Bạc trên hệ thống đường sắt 1000mm Một số sản phẩm được đưa vàokho chứa thông qua hệ thống vận tải bằng ôtô, máy xúc.

 Quá trình tiêu thụ sản phẩm:

Hiện Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam đã chỉ đạo 3 đơn vịthành viên có nhiệm vụ tiêu thụ sản phẩm cho cả tập đoàn tại Quảng Ninh, khuvực Uông Bí là Công ty kho vận Đá bạc do vậy Công ty Cổ phần than Vàng Danhchỉ sản xuất chế biến và giao cho Công ty kho vận Đá Bạc trung chuyển và tiêuthụ

Như vậy, với một sơ đồ công nghệ khép kín, cộng với việc sắp xếp bố trí phốihợp máy móc thiết bị, nhân lực thích hợp đã tạo điều kiện thuận lợi cho Công tytrong quá trình phát triển Công ty luôn chủ động trong sản xuất để đáp ứng nhucầu của thị trường Sản lượng than sản xuất của Công ty trong những năm qualuôn có mức độ tăng trưởng năm sau cao hơn năm trước

Ngoài ra, Công ty luôn tận thu bã sàng, bố trí lao động thủ công tận thu thancục vừa tạo việc làm và thu nhập cho người lao động vừa tăng doanh thu choCông ty Quy trình công nghệ sản xuất than hầm lò của Công ty CP than VàngDanh – Vinacomin được thể hiện qua sơ đồ:

- Đào lò xây dựng cơ bản

- Đào lò chuẩn bị sản xuất

Tổ chức khai thác than lò

chợ

Vận chuyển than về phân

xưởng tuyển

Hình 1.7: Công nghệ sản xuất than hầm lò

 Quy trình dòng than của Công ty:

Hình 1.8: Sơ đồ dòng than

Khu Cánh gà Khu Đông

Vàng Danh

Khu Tây Vàng Danh

Giếng nghiêng

Máng cào Máng trượt

Tàu điện cần vẹt

Máng cào Máng trượt

Máng cào

Máng trượt

Băng tải 1200

Chương II PHÂN TÍCH HỆ THỐNG TỜI KÉO JM10 CHỞ VẬT LIỆU TỪ

+112 ĐẾN -20 KHU GIẾNG II VÀNG DANH

2.1 Sơ đồ công nghệ

2.1.1 Sơ đồ công nghệ tời kéo đơn giản

Hình 2.1 : Sơ đồ nguyên lý tời

- Giải thích sơ đồ

1- Goòng 2- Cáp3- Puli dẫn hướng4- Giếng tời trục5- Tang

6- Đường ray7- Tháp giếng8- Nhà trục

2.1.2 Nguyên lý tời trục giếng nghiêng

Khi máy làm việc thì động cơ momen xoáy qua hộp giảm tốc đến tang 5 quay, dây cáp 2 được quấn vào tang 5 kéo goòng 1 có tải từ đáy giếng lên Khi goòng có tải 1 đến vị trí đỡ tải ở miệng giếng thì máy sẽ hãm lại , trên miệng

giếng goòng có tải được công nhân vận hành tháo khỏi móc cáp và các goòng

có tải đước đưa tới nơi tập kết , goòng không tải được móc vào cáp nối của tời trục Sau khi đã đổi goòng tang quay theo chiều ngược lại nhờ động cơ được đổi chiều quay và làm việc theo chu kỳ tiếp theo

2.1.3 Sơ đồ hộp giảm tốc tời

Hình 2.2 : Sơ đồ hộp giảm tốc tời JM10

- Giải thích sơ đồ

1- Tang quấn cáp

2- Hộp giảm tốc

3- Động cơ

2.2 Yêu cầu công nghệ

- Hệ thống tời JM10 sử dụng động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc điều

chỉnh tốc độ bằng phương pháp loại cấp điện trở phụ , nên để giảm dòng khởiđộng trong quá trình khởi dộng , đề phòng cháy , hỏng hóc động cơ, rung giật

- Khóa ngắt nâng quá và hạ quá tránh cho goòng vượt quá và trượt khỏi đườngray

2.2.1 Hệ thống bảo vệ

Hệ thống bảo vệ và tín hiệu bảo vệ có vai trò rất quan trọng trong hệ thống tời trục Nó đảm bảo an toán cho người và thiết bị Trong quá trình vận hành do nguyên nhân chủ quan hoặc ngẫu nhiên có thể làm nguy hại đến con người và thiết bị và có thểtời sẽ làm việc trong tình trạng xấu Nếu các nguy hại xấu đó không được loại trừ có thể làm hư hỏng máy móc và làm hại đến con người Lúc này nhiệm vụ của thiết bị bảo vệ và tín hiệu bảo vệ đóng vai trò quan trọng, nó báo cho người vận hành biết máy

- Bảo vệ cực đại (quá tải và ngắn mạch) sử dụng cầu chì , áp tô mát A

- Bảo vệ điện áp thấp ( cực tiểu) sử dụng rơle điện áp Zd

- Bảo vệ quá hình trình sử dụng các công tắc hành trình 1h,2h,3h và các khóa chuyển nấc hành trình hw

2.3 Sơ đồ điều khiển hiện tại

2.4.Sơ đồ nguyên lý điều khiển tời

2.4.1.Thông số kỹ thuật trên sơ đồ.

5 Công tắc tơ gia tốc 1÷5ca CJ12-100/3 5

1 chiều110V

1chiều 110V

2.4.2 Sơ đồ nguyên lý điều khiển .

1JS 2JS 3JS 4JS 5JS

1ca 2ca 3ca 4ca

CS CX

H

Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý điều khiển tời

2.4.3.Các phần tử chức năng .

- Cấp nguồn cho động cơ gồm : cầu giao H , áp tô mát Zd và hệ thống tiếp điểmcủa công tắc tơ CX, CS

- Cấp nguồn cho mạch điều khiển gồm 2 cầu chì R

- Các rơ le thời gian 1JS – 5JS sử dụng để khống chế thời gian loại cấp điện trởkhởi động tránh tình trạng người vận hành gạt số quá nhanh

- Các công tắc tơ 1ca -5ca để loại cấp điện trở khởi động của động cơ

- Phanh điện Z dung để dừng tời khi cần thiết , tránh cho tời bị trôi khi dừng

- Biến áp BK 380/127 V cung cấp nguồn cho rơ le thời gian 1JS - 5JS

- Công tắc tơ CX ,CS dùng để đảo chiều quay động cơ

2.4 Nguyên lý hoạt động.

Trước khi khởi động phải kiểm tra toàn bộ thiết bị hệ thống xem có đảm bảo làm việc được,tay điều khiển của bộ điều khiển KZ và các khóa chuyển mạch ở vị trí 0 , thìtiến hành đóng cầu giao H kiểm tra điện áp trên vôn kế V xem có đủ điện áp yêu cầu chưa sau đó đóng áp tô mát Zd khi đó rơ le điện áp Zd có điện đóng tiếp điểm Zd trongmạch điều khiển , điện được cung cấp tới bàn điều khiển của hệ thống , do công tắc tơ

CZ chưa có tác động nên động cơ chưa khởi động

2.4.4.Hành trình nâng tải

• Kéo phanh công tác về vị trí hãm , lúc đó tiếp điểm thường mở 4h của khóa phanh đóng lại , đưa khóa chuyển mạch hw về vị trí nâng , tiếp điểm hw2 và hw4 đónglại

• Ấn nút AQ công tắc tơ CZ có điện , tác động đóng các tiếp điểm thường mở CZlúc này mạch lực và mạch điều khiển của tời đã được cấp điện khi nhả nút AQ mạch lực và mạch điều khiển của tời vẫn được cung cấp điện bởi vì công tắc tơ CZ vẫn có điện nhờ tiếp điểm duy trì của công tắc tơ CZ , phanh bảo hiểm mở ra , tiếp điểm thường mở 4h mở ra , thông qua máy biến áp BK và bộ chỉnh lưu mà các rơ le thười gian 1JS-5JS được cung cấp điện tác động mở các tiếp điểm thường đóng 1JS-5JS quá trình khởi động bắt đầu

• Chuyển tay điều khiển KZ từ vị trí số 0 sang vị trí số 1 phía nâng lúc này tiếp điểm KZ3 đóng lại làm cho công tắc tơ CS được cung cấp điện mở các tiếp điểm thường đóng và đóng các tiếp điểm thường mở CS làm cho rơ le thời gian 1JS mất điện làm cho tiếp điểm thường đóng đóng chậm của rơ le thời gian đóng chậm lại , lúc

này động cơ làm việc trên đặc tính căng cáp với toàn bộ cấp điện tở phụ trên mạch roto.

RT = R f1 +R f2 +R f3 +R f4 +R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển KZ từ vị trí số 1 sang vị trí số 2 lúc này tiếp điểm KZ4 đóng lại sau thời gian chỉnh định thì tiếp điểm của rơ le thời gian 1JS đóng lại làm cho công tắc tơ 1ca có điện đóng các tiếp điểm thường mở và mở các tiếp điểmthường đóng , cấp điện trở phụ thứ nhất được loại ra khỏi mạch roto đồng thời rơ le thời gian 2JS mất điện động cơ bắt đầu khởi dộng nâng tải trên đặc tính thứ nhất với điện trở phụ

RT f1 = R f2 +R f3 +R f4 +R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển KZ từ vị trí số 2 sang vị trí số 3 lúc này tiếp điểm KZ5 đóng lại sau thời gian chỉnh định thì tiếp điểm của rơ le thời gian 2JS đóng lại làm cho công tắc tơ 2ca có điện đóng các tiếp điểm thường mở và mở các tiếp điểmthường đóng , cấp điện trở phụ thứ hai được loại ra khỏi mạch roto đồng thời rơ le thờigian 3JS mất điện động cơ bắt đầu khởi dộng nâng tải trên đặc tính thứ hai với điện trởphụ

RT f2 = R f3 +R f4 +R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển KZ từ vị trí số 3 sang vị trí số 4 lúc này tiếp điểm KZ6 đóng lại sau thời gian chỉnh định thì tiếp điểm của rơ le thời gian 3JS đóng lại làm cho công tắc tơ 3ca có điện đóng các tiếp điểm thường mở và mở các tiếp điểmthường đóng , cấp điện trở phụ thứ ba được loại ra khỏi mạch roto đồng thời rơ le thời gian 4JS mất điện động cơ bắt đầu khởi dộng nâng tải trên đặc tính thứ ba với điện trở phụ

RT f3 = R f4 +R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển KZ từ vị trí số 4 sang vị trí số 5 lúc này tiếp điểm KZ7 đóng lại sau thời gian chỉnh định thì tiếp điểm của rơ le thời gian 4JS đóng lại làm cho công tắc tơ 4ca có điện đóng các tiếp điểm thường mở và mở các tiếp điểm

thường đóng , cấp điện trở phụ thứ tư được loại ra khỏi mạch roto đồng thời rơ le thời gian 5JS mất điện động cơ bắt đầu khởi dộng nâng tải trên đặc tính thứ tư với điện trở phụ.

RT f4 = R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển KZ từ vị trí số 5 sang vị trí số 6 lúc này tiếp điểm KZ8 đóng lại sau thời gian chỉnh định thì tiếp điểm của rơ le thời gian 5JS đóng lại làm cho công tắc tơ 5ca có điện đóng các tiếp điểm thường mở và mở các tiếp điểmthường đóng , cấp điện trở phụ thứ năm được loại ra khỏi mạch roto, động cơ bắt đầu khởi dộng nâng tải trên đặc tính thứ năm với điện trở phụ

RT f5 = R Roto

Lúc này động cơ vào làm việc trên đặc tính tự nhiên

2.4.5.Điều chỉnh tốc độ hãm khi nâng tải

• Động cơ đang làm việc trên đặc tính tự nhiên với tốc độ ổn định , muốn giảm tốc độ động cơ ta chuyển tay điều khiển từ vị trí số 6 sang vị trí số 5 tiếp điểm KZ8 mởlàm cho côn tắc tơ 5ca mất điện mở các tiếp điểm thường mở và đóng các tiếp điểm thường đóng 5ca, cấp điện trở phụ Rf5 được đưa trở lại vào mạch rô to động cơ giảm tốc độ làm việc với điện trở

RT f4 = R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển đến vị trí số 4 tiếp điểm KZ7 mở ra làm cho công tắc tơ 4ca mất điện làm mở các tiếp điểm thường mở và đóng các tiếp điểm thường đóng , lúc này điện trở phụ Rf4 được đưa trở lại mạch rô to động cơ tiếp tục giẩm tốc độ làm việc với điện trở phụ

RT f3 = R f4 +R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển đến vị trí số 3 tiếp điểm KZ6 mở ra làm cho công tắc tơ 3ca mất điện làm mở các tiếp điểm thường mở và đóng các tiếp điểm thường đóng 3ca ,cấp điện tở thứ 3 được cấp trở lại mạch rô to động cơ tiếp tục giẩm tốc độ làm việc với điện trở phụ

RT f2 = R f3 +R f4 +R f5 +R Roto

• Tiếp tục chuyển tay điều khiển đến vị trí số 2 tiếp điểm KZ5 mở ra làm cho công tắc tơ 2ca mất điện làm mở các tiếp điểm thường mở và đóng các tiếp điểm thường đóng 2ca ,cấp điện tở thứ 2 được cấp trở lại mạch rô to động cơ tiếp tục giẩm tốc độ làm việc với điện trở phụ

RT f1 = R f2 +R f3 +R f4 +R f5 +R Roto

• Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi các cấp điện trở được đưa trở lại làm việc hết Nếu tiếp tục chuyển tay điều khiển về số 0 công tắc tơ CS mất điện , tấc động mở các tiếp điểm thường mở và đóng các tiếp điểm thường đóng CS lúc này động cơ được ngắt điện hoàn toàn khỏi lưới điện và vận tốc giảm về 0

• Nếu động cơ đang làm việc ở tốc đồ lớn , ấn nút dừng A rơ le CZ mất điện mở các tiếp điểm thường mở CZ làm cho toàn bộ mạch điều khiển cũng mất điện , đồng thời phanh bảo hiểm cũng mất điện má phanh sẽ tác động trực tiếp vào vành , phanh hãm động cơ dừng lại trường hợp này chỉ dùng khi cần thiết phải dừng động cơ một cách đột ngột

2.4.6 Quá trình hạ tời.

Lúc này đưa khóa chuyển mạch hw về vị trí hạ , lúc này hw1 và hw3 đóng lại quá trình điều khiển cần số KZ cũng tương tự quá trình nâng tải

Chương III THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

3.1 Thiết kế sơ đồ công nghệ

_Để bảo vệ quá hành trình hiện nay vẫn sử dụng công tắc hành trình , khi tời vượt khỏi phạm vi cho phép làm cho công tắc thường đóng mở ra lúc đó phanh CZ mất điện làm phanh đóng lại

_ Trên bàn điều khiển tời có cột báo độ sâu , để tự động tời JM10 ta cần gắn cảm biến để thay cho quá trình điều khiển hiện tại trong quá trình hãm , hiện tại quá trình đó vẫn được điều khiển bởi công nhân vận hành khi nâng tải đến một mức quy định trước ta phải giảm tốc độ của tời sau đó mới dừng hẳn Dựa vào cột báo

độ sâu đặt cạnh bàn điều khiển em chọn cảm biến quang, khi kim báo độ sâu quét qua cảm biến quang lúc đó cảm biến sẽ gửi tín hiệu điều khiển đến PLC để điều khiển tốc độ của động cơ

_ Hiện nay quá trình điều khiển tời vẫn sử dụng hệ thống công tắc tơ có tiếp điểm ,đối với điều kiện khí hậu khắc nhiệt thì qua thời gian độ tin cậy sẽ không cao nữa , lúc này tiếp xúc giữa các tiếp điểm sẽ kém đi Do đó em sử dụng biến tần để khởi động và điều khiển tốc độ động cơ thay cho phương pháp loại cấp điện trở phụ

3.2 chọn thiết bị điều khiển thay thế

- Số pha : 3 pha

- Tần số : 50 Hz

- Điện áp định mức : 380V

- Trọng lượng : 3200 KG

Dựa vào thông số động cơ như trên e lựa chọn loại biến tần Inverter ABB

ACS550-01-045A-4 cho việc điều khiển động cơ

Hình 3.1 : Biến tần ABB- ACS550

Ngõ ra: 3 pha 380V

Cỡ vỏ: R3

- Đặc điểm:

- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha 0.75…355 kW

- IP21, IP54 (tuỳ chọn); Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98

- Tích hợp sẵn: Bộ lọc EMC, Bộ điều khiển phanh hãm (tới 11kW), Bo mạch phủ (Coated boards)

- 6 đầu vào số (DI), 2 đầu vào tương tự (AI); 3 đầu ra rơ le (NO+NC); 2 đầu ra tương tự (AO)

- Tích hợp sẵn hai mạch vòng PID độc lập

- Tích hợp sẵn cổng giao tiếp RS485 / Modbus; Các mô đun giao tiếp mạng khác (tuỳ chọn)

- Các chức năng hỗ trợ khởi động, hỗ trợ bảo trì

3.2.1.1 Cài đặt cho biến tần ABB-ACS 550

- Dựa vào việc khởi động và điều chỉnh tốc độ tời bằng biến tần ta có bảng cài đặt sau:

cho EXT2 không khởi độngdừng theo nguồn EXT1

1003 3= REQUEST Cho phép đảo chiều quay

các nghuồn tín hiệu điềukhiển xác định bởi thông số

1001 và 1103

tương tự AI1 cho tham chiếu

REF1

tương tự AI1 cho tham chiếu

Hình 3.2 : Sơ đồ gắn cảm biến

 Các loại cảm biến quang

Cảm biến quang được chia làm 4 loại cơ bản :

• Mất nhiều thời gian để chỉnh vị trí lắp đặt.

• Mất nhiều thời gian nối dây vì có 2 dây riêng biệt

• Giá thành sản phẩm cao

 Ví dụ ứng dụng:

1 Kiểm soát cổng ra vào: Thông thường cổng ra vào có kính mờ / tối che ngoài Bởi vậy cần loại thu phát có cường độ sáng cao để xuyên qua lớp kính Omron đi đầu trên thế giới về loại cảm biến quang sử dụng trong các ứng dụng này

2 Môi trường khắc nghiệt: ví dụ trạm rửa xe, hoặc môi trường nhiều bụi, cần

có cảm biến cường độ sáng cao

3 Các ứng dụng rộng rãi khác trong tự động hóa công nghiệp, đặc biệt trong trường hợp cần xác định vị trí của vật thể

 Phản xạ gương

Bộ phát truyền ánh sáng tới một gương phản chiếu lăng kính đặc biệt, và phản xạ lại tới bộ thu sáng của cảm biến Nếu vật thể xen vào luồng sáng, cảm biến sẽ phát tín hiệu ra

 Ưu điểm:

• Giá thành thấp hơn loại thu phát

• Lắp đặt dễ hơn loại thu phát

• Chỉnh định dễ dàng

• Với vật thể có bề mặt sáng bóng có thể làm cảm biến không phát hiện được, có thể dùng kính lọc phân cực

 Nhược điểm:

• Khoảng cách phát hiện ngắn hơn loại thu phát (E3Z-R: chỉ được 4-5m)

• Vẫn cần 2 điểm lắp đặt cho cảm biến và gương

• Cảm biến phản xạ gương loại 2 thấu kính thường không phát hiện được vật ở một số khoảng cách ngắn nhất định.

Phản xạ gương là dạng cảm biến quang phổ biến nhất trong công nghiệp Loại này có sự kết hợp tốt các yếu tố như phát hiện tin cậy, khoảng cách vừa đủ

và giá thành hợp lý

 Ví dụ ứng dụng:

• Phát hiện vật trên băng chuyền

• Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy

• Phát hiện chai nhựa trong (khi dùng loại thích hợp)

• Kiểm soát cửa / cổng ra vào trong các tòa nhà

 Phản xạ khuếch tán

Cảm biến dạng này truyền ánh sáng từ bộ phát tới vật thể Vật này sẽ phản

xạ lại một phần ánh sáng (phản xạ khuếch tán) ngược trở lại bộ thu của cảm biến, kích hoạt tín hiệu ra

• Bởi vậy việc phát hiện vật có thể khó khăn nếu có nền màu đen sau vật

• Độ nhạy và độ tin cậy kém hơn loại Thu phát và Phản xạ gương

Thông thường, nếu không cần độ chính xác cao, hoặc khó khăn trong việc lắpđặt gương, người ta sẽ dùng loại phản xạ khuếch tán.

 Ví dụ ứng dụng:

• Các ứng dụng phổ cập trong nhà máy: như phát hiện vật trên băng chuyền

• Công nghiệp chế tạo gạch men (dùng loại nguồn sáng rộng)

 Hạn chế nhiễu của nền(BGS)

Đây là cảm biến phản xạ khuếch tán đặc biệt Trong khi loại thường phát hiện tổng lượng ánh sáng nhận được, loại BGS phát hiện góc của ánh sáng phảnxạ.Công nghệ này có tên là triangulation (phép đạc tam giác) Bởi vậy, độ nhạy của cảm biến sẽ không phụ thuộc vào màu sắc vật hay nền sau vật.Để làm điều này, cảm biến dùng 2 điôt cho bộ thu (như hình bên) hoặc 1 mạch điôt/PSD

• Khoảng cách phát hiện ngắn; ví dụ E3Z-LS: chỉ được tối đa 200mm

• Cảm biến BGS ngày càng phổ biến hơn trong các ứng dụng công nghiệp vì không cần gương và phát hiện tin cậy Thông thường cảm biến BGS lắp đặt bêncạnh hoặc bên trên băng chuyền

• Vít biến trở của cảm biến BGS dòng E3Z không điều chỉnh ngưỡng/độ nhạy (như các model khác), mà thay đổi vị trí của thấu kính để điều chỉnh khoảng cách phát hiện

Dựa vào những thông tin trên em lựa chọn cảm biến thu phát vì nó có phạm

vi phát hiện rộng họat động tốt trong các loại môi trường, cường độ tia sáng cao Trong đó hãng Omron đi đầu về cảm biến quang với các dòng sản phẩm nổi bật sau :

• E3Z(dòng cảm biến cơ bản đa năng nhất hiện tại!)

• E3F2, E3F3(dòng cơ bản hình trụ cỡ M18)

• E3FN (dòng sản phẩm giá rẻ cho nhà chế tạo máy, hình trụ M18)

• E3T(cảm biến kích thước nhỏ cho khu vực lắp đặt chật hẹp)

• E3JK & E3JM (có sẵn nguồn và tín hiệu ra dùng tiếp điểm rơle)

• E3X (Bộ khuếch đại có thể kết nối với nhiều loại đầu cảm biến sợi quang phục vụ)

 Trong đó em chọn cảm biến quang E3F3 với những đặc tính sau :

• Công nghệ pho to –IC tăng mức chống nhiễu

• Hình trụ cỡ M18 DIN , vỏ nhựa ABS

 Thông số cơ bản của cảm biến E3F3:

E3F3-D12Ngõ ra

PNP

E3F3-T31E3F3-T31

E3F3-D32Khoảng cách phát

Vật mờ đục cóđường kính tốithiểu 56 mm

Giấy trắng 100x100mm

cách phát hiệnNguồn sáng

(Bước sóng)

LED hồng ngoại(860 nm)

(860nm)Điện áp nguồn cấp 12 tới 24 VDC ±10% kể cả xung tối đa 10% (p-p)

Công suất tiêu thụ Tối đa 45 mA

(Đầu phát và đầuthu)

Tối đa 25 mA

Ngõ ra điều khiển Ngõ ra transistor collector hở, tối đa 100mA , điện áp dư tối đa

1V ở 100mAMạch bảo vệ Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra và nối ngược cực nguồn cấp DC

Thời gian đáp ứng Tối đa 2,5 ms

chỉnh 1vòngảnh hưởng ánh sáng

của môi trường

Đèn dây tóc : Tối đa 3.000 lux

Ánh sáng mặt trời: Tối đa 10.000 luxNhiệt độ môi trường Hoặt động 35% tới 85% / bảo quản 35% tới 95% (không ngưng

tụ) Trở kháng cách điện Tối thiểu 20 MΩ ở 500 VDC giữa các bộ phận mang điện và vỏCường độ điện môi 1.000 VAC, 50/60 Hz trong 1 phút giữa các bộ phận mang điện

và vỏMức độ chịu rung 10 tới 55 Hz, biên độ rung 1,5 mm hoặc 300m/s trong 1 giờ theo

mỗi hướng X, Y và ZMức độ chịu sốc Mức độ phá hủy : 500 m/s 2 cho 3 lần ở mỗi hướng X,Y và Z

Đèn chỉ thị

Nguồn sáng : chỉ thị điện (cam) Đầu nhận : chỉ thị hoạt động (cam)

3.2.3.1 phân tích xu hướng phát triển bộ điều khiển PLC

_ Trong những năm gần đây bộ điều khiển PLC được sử dụng ngày càng rộng rãi trong công nghiệp ở nước ta như một giải pháp điều khiển lý tưởng cho việc

tự động hóa các quá trình sản xuất