Phân tích bảo vệ liên động trang bị điện, hệ thốngc hiếu sáng, đi sâu xây dựng giao diện điều khiển cầu trục QC hãngKalmar cảng GreenPost

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án tốt nghiệp tự hoàn thành hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo PGS.TS Hoàng Xuân Bình Các số liệu, kết đồ án hoàn toàn xác thực Để hoàn thành đồ án này, sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, không sử dụng cá ctài liệu khác mà không ghi phần tài liệu tham khảo Sinhviên HoàngVănLượng i LỜI CÁM ƠN Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất thầy giáo, cô giáo khoa Điện - Điện tử trường Đại học Hàng Hải Việt Nam tạo điều kiện, giúp đỡ cho trình tìm hiểu hoàn thành đề tài tốt nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Hoàng Xuân Bình, người có kinh nghiệm giảng dạy lâu năm truyền động điện, hệ thống cần trục, cầu trục nhiệt tình hướng dẫn, giải đáp thắc mắc trình thực đề tài, giúp đỡ hoàn thành đồ án Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Hoàng Văn Lượng ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU iii 1.Tính cấp thiết đề tài 2.Mục đích nghiên cứu đề tài 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chương 1.Giới thiệu hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost 1.1 Cấu trúc chung hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost……………………………………………………………………….3 1.2 Các loại đèn chiếu sáng dùng cầu trục QC hãng Kalmar cảngGreenPost…………………………………………………………… ……6 1.3 Phân tích trang bị điện điều khiển chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost 10 Chương Đi sâu phân tích bảo vệ liên động, hệ thống chiếu sáng, xây dựng giao diện điều khiển cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost…… … 15 2.1 Phân tích bảo vệ liên động điều khiển chuyển động cấu cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost……………………………… … 15 2.1.1 Bảo vệ liên động điều khiển chuyển động cấu nâng hạ hàng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost …… …………………………….16 2.1.2 Bảo vệ liên độngt rong điều khiển chuyển động cấu di chuyển giàn cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost………………………………… 20 iii 2.1.3 Bảo vệ liên động điều khiển chuyển động cấu nâng hạ công son cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost …………… …………………23 2.1.4 Bảo vệ liên động điều khiển chuyển động cấu di chuyển xe cầutrục QC hãng Kalmar cảng GreenPost……………… ………………25 2.2 Thống kê biến điều khiển I/O hệt hống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost…………………… …………………………………27 Chương 3.Xây dựng phần mềm điều khiển hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost……….…………… ………………………….30 3.1 Thiết lập chương trình điều khiển PLC…………….………………30 3.2 Viết chương trình điều khiển PLC…………………… …………….40 3.3 Kiểm tra phần mềm điều khiển…………………… ………………….…44 iv DANH MỤC CÁC HÌNH Số hình 1.1 Tên hình Đèn tủ điện phòng điện E- House Trang 1.2 Đèn cao áp Philip 1.3 Đèn Radium 1.4 Đèn Radium 4.5 Đèn PRIMA 1.6 Đèn PRIMA 10 1.7 Sơ đồ cấp nguồn hệ thống đèn pha chiếu sáng 12 1.8 Sơ đồ cấp nguồn cho đèn PRIMA Radium 14 2.1 Khối kiểm đo kiểm tra,cấp nguồn hệ thống chiếu sáng 16 2.2 Sơ đồ nguyên lý cấu nâng hạ hàng 17 2.3 Sơ đồ nguyên lý cấu nâng hạ hàng 19 2.4 Sơ đồ nguyên lý cấu di chuyển giàn 21 2.5 Sơ đồ nguyên lý cấu nâng hạ công son 23 2.6 Sơ đồ nguyên lý cấu di chuyển xe 26 2.7 29 3.1 Đầu PLC đèn pha cao áp cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost Sơ đồ cấp nguồn cho PLC 3.2 Bản vẽ tiếp điểm rơ le trung gian 31 3.3 Bản vẽ tiếp điểm rơ le trung gian 32 3.4 Bản vẽ tiếp điểm rơ le trung gian nối với công tắc tơ 35 3.5 Bản vẽ tiếp điểm rơ le trung gian nối với công tắc tơ 36 3.6 Các tín hiệu đầu vào PLC 38 3.7 Các tín hiệu đầu PLC 39 3.8 Cấu trúc trạm PLC 40 3.9 Danh sách bit chương trình 40 3.10 Cấp nguồn cho hệ thống đèn pha cao áp 41 3.11 Cấp nguồn cho hệ thống đèn Prima 36W 42 3.12 Cấp nguồn cho hệ thống đèn Radium 18W 44 3.13 Kiểm tra cấp nguồn cho toàn hệ thống 44 3.14 Kiểm tra cấp nguồn cho hệ thống đèn pha cao áp 44 v 30 3.15 Kiểm tra cấp nguồn cho hệ thống đèn Prima 36W 45 3.16 Kiểm tra cấp nguồn cho hệ thống đèn Radium 18W 45 DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng 1.1 Tên bảng Các hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar Trang cảng GreenPost 2.1 3.1 Thống kê biến điều khiển I/O hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost Các tiếp điểm rơ le trung gian vi 27 31 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày với tiến không ngừng khoa học kĩ thuật, hệ thống, trang thiết bị đại đời có vai trò quan trọng phát triển ngành công nghiệp, nhằm mục đích phục vụ xây dựng phát triển đất nước Trong không kể tới cảng biển bao gồm hệ thống cầu trục ngày đêm nâng chuyển contener Từ đó, giao đề tài tốt nghiệp: “Phân tích bảo vệ liên động trang bị điện, hệ thốngc hiếu sáng, sâu xây dựng giao diện điều khiển cầu trục QC hãngKalmar cảng GreenPost” để hiểu rõ trình hoạt động hệ thống nhằm nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống Mục đích nghiên cứu đề tài Nghiên cứu nguyên lý hoạt động hệ thống chiếu sáng, bảo vệ liên động bên cầu trục nhằm vận hành, kha ithác hiệu Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng, bảo vệ liên động bên cầu trục nhằm vận hành, khai thác hiệu b) Phạm vi nghiêncứu Đồ án tốt nghiệp giới hạn nghiên cứu, nghiên cứu hệ thống chiếu sáng, bảo vệ liên động sử dụng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost, từ nghiên cứu cầu trục khác cảng biển Phươngphápnghiêncứu Nghiên cứu, tìm hiểu hoạt độngc hệ thống chiếu sáng nói chung cách thức hoạt động, phương pháp điều khiển củac ác hệ thống nói riêng Từđ ó đưar a nhận xét, đánhgiá, tổng hợp ưu nhược điểm để đề xuất phương án thiết kế thân Ý nghĩakhoahọcvàthựctiễn a) Ý nghĩakhoahọccủađềtài Nắm nguyên lý hoạt động hệ thống để giảm thiểu tối đa rủi ro trình vận hành hệ thống, nâng cao tính ổn định, bền vững hệ thống b) Ý nghĩathựctiễncủađềtài Nâng cao kiến thức chuyên môn nguyên lý, hoạt động cầu trục Cũng xây dựng phần mềm điều khiển hệ thống để hệ thống làm việc đạthiệu cao khai thác sử dụng Chương Giới thiệu hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost 1.1 Cấu trúc chung hệ thống chiếu sáng cầu trúc QC hãng Kalmar cảng GreenPost Hệ thống chiếu sáng hệ thống quan trọng cầu trục, đảm bảo đủ điều kiện chiếu sáng cho người vận hành khai thác, sửa chữa, hành thiết bị cầu trục.Trên cầu trục QC hãng Karlma cảng GreenPost, hệ thống đèn chiếu sáng lắp đặt để chiếu sáng bao gồm: Bảng 1.1 Các hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost TT BY- PASS UPS LIGHTING LIGHTING ACESS Chức Tên Chiếu sáng nguồn từ UPS Chiếu sáng hành lang, lối LIGHTING GIRDER FESTOON Chiếu sáng chân đế STATION Chiếu sáng hệ thống nâng LIGHTING BOOM LIGHTING ACCESS CABLE DRUM LIGHTING E-ROOM LIGHTING TRANSFORMER ROOM Chiếu sáng trạm biến áp LIGHTING MACHINARY ROOM Chiếu sáng buồng máy hạ công son Chiếu sáng tang quấn cáp Chiếu sáng buồng điện LIGTING PYLON 10 LIGHTING CABIN 11 FLOODLIGHT GIRDER 12 FLOODLIGHT BOOM 13 FLOODLIGHT CABIN Chiếu sáng tháp Chiếu sáng buồng điều khiển Đèn pha chiếu sáng chân đế Đèn pha chiếu sáng cấu nâng hạ công son Đèn pha buồng điều khiển - Trên cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost, hệ thống chiếu sáng phân bố đồng toàn cầu trục, đảm bảo ánh sáng đề vận hành Bao gồm : + đèn pha cao áp Phiplips công suất 1000W thiết kế đảm bảo ánh sáng cho người điều khiển ngồi cabin quan sát xung quanh, vận hành an toàn nâng hạ công son, di chuyển chân đế lắp đặt bên cần, chiếu sáng cho buồng điều khiển, chiếu sáng cấu nâng hạ công son, lắp bên chân, chiếu sáng cấu di chuyển chân đế + 18 đèn ống dài PRIMA công suất 36 W lắp đặt chiếu sáng phòng, buồng chứa thiết bị đèn lắp đặt buồng điện chính, đèn lắp trạm biến áp, đèn lắp buồng máy cấu nâng hạ công son, đèn lắp buồng máy Đèn PRIMA phòng lắp phía trần nhà, dọc theo chiều dài phòng, đảm bảo ánh sáng cho người vận hành, sửa chữa quan sát tất thiết bị phòng Thiết kế lắp đặt đèn buồng điện E- House hình 1.1 R011 LIGHITNG MACHINARY ROOM Cấp nguồn chiếu sáng buồng máy R012 LIGHTING PYLON Cấp nguồn chiếu sáng tháp R013 LIGHTING CABIN Cấp nguồn chiếu sáng cabin R014 FLOODLIGHT GIRDER R015 FLOODLIGHT BOOM R016 FLOODLIGHT CABIN Cấp nguồn đèn pha chiếu sáng chân đế Cấp nguồn đèn pha cấu nâng hạ công son Cấp nguồn đèn pha cabin Ý tưởng thiết kế phần mềm điều khiển hệ thống đèn là: thông qua PLC, ta điều khiển cấp nguồn cho toàn hệ thống đèn, sử dụng tín hiệu ON/OFF Tức cần bật đèn hệ thống đó, điều khiển bật đèn vị trí Để bật đèn vị trí, trước tiên cấp nguồn cho hệ thống vị trí đó, bao gồm hệ thống đèn chính: đèn pha cao áp, đèn Prima, đèn Radium Sau cấp nguồn hệ thống cấp nguồn sử dụng đèn vị trí khác Nguồn đèn pha sử dụng cho: Đèn pha chân đế, đèn pha cấu nâng hạ công son, đèn pha ca bin Nguồn đèn Prima đèn 36W sử dụng phòng, bảo gồm: chiếu sáng buồng điện, chiếu sáng trạm biến áp, chiếu sáng buồng máy cấu nâng hạ công son, chiếu sáng buồng máy Nguồn đèn Radium đèn 18W chiếu sáng bên ngoài, bao gồm: chiếu sáng hành lang, chiếu sáng chân đế, chiếu sáng nâng hạ công son, chiếu sáng hành lang tang quấn cáp ,chiếu sáng tháp, chiếu sáng cabin 34 Hình 3.4 Bản vẽ tiếp điểm rơ le trung gian nối với công tắc tơ 35 Hình 3.5 Bản vẽ tiếp điểm rơ le trung gian nối với công tắc tơ 36 Tại đầu vào PLC,các tiếp điểm role trung gian từ vẽ role trung gian đưa tới đầu vào module 16 bit DI-24VDC PLC Từng trạng thái tác động tiếp điểm thiết bị phản ánh qua role trung gian đóng mở tiếp điểm role trung gian đầu vào PLC Toàn tín hiệu cung cấp dạng On/Off cách lựa chọn thiết bị để thuận tiện cho việc điều khiển Khi có tín hiệu bật đèn đưa tới, tiếp điểm thường mở rơ le trung gian đầu vào PLC hệ thống cần bật đèn đóng lại, đưa tín hiệu tới đầu PLC Khi tiếp điểm thường đóng rơ le trung gian từ đầu vào PLC đóng lại,t ác động từ tiếp điểm role trung gian đầu điều khiển cấp điện cho cuộn hút công tắc tơ Với contactor cấp điện, tiếp điểm công tắc tơ hệ thống đền phân bố mạch điều khiển đóng lại, cấp nguồn cho hệ thống đèn, bật đèn vị trí làm việc Khi tắt đèn làm việc tương tự, tiếp điểm thường mở rơ le trung gian đầu vào PLC hệ thống cần bật đèn mở lại, ngắt tín hiệu tới đầu PLC Rơ le trung gian tác động, cuộn hút công tắc tơ nhà ra, ngắt nguồn hệ thống đèn 37 Hình 3.6 Các tín hiệu đầu vào PLC 38 Hình 3.7 Các tín hiệu đầu PLC 39 3.2 Viết chương trình điều khiển PLC Hình 3.8 Cấu trúc trạm PLC - PS 307 5A: module nguồn - CPU 314: module CPU - DI16DC24V & DO16xDC 24V/0.5A: module analog 3.9 Danh sách bit chương trình 40 Chương trình điều khiển PLC: Hình 3.10 Cấp nguồn cho hệ thống đèn pha cao áp Khi ấn nút cấp nguồn cho hệ thống đèn cao áp, tiếp điểm I0.0 đầu vào đóng lại Lúc tiếp điểm đầu Q1.7 đóng lại, cấp nguồn cho toàn hệ thống đèn pha Floodlight, lúc đèn pha sử dụng được, bao gồm - I1.4 Floodlight girder- Đèn pha chân đế, - I1.5 Floodlight boom- đèn pha cấu nâng hạ công son - I1.6 Floodlight cabin- đèn pha cabin Khi tiếp điểm I0.0 đóng lại, tức có nguồn đèn pha, đèn pha bật Khi ta tắt nguồn đèn pha tiếp điểm 2QQ4 mở ra, ngắt nguồn toàn hệ thống đèn pha, toàn đèn bị tắt Nếu tắt riêng tưng khu vực đóng tiếp điểm I1.4 I1.5, I1.6 đèn khu vực tắt, tùy thuộc người vận hành cần làm việc khu vực 41 Hình 3.11 Cấp nguồn cho hệ thống đèn Prima 36W Để sử dụng hệ thống đèn phòng, ta cần bật nguồn chung bằnng cách đóng tiếp điểm I0.1 phòng điều khiển thông qua máy tính Tiếp điểm I0.1 đóng lại đóng tiếp điểm Q2.0, lúc Q2.0 đóng lại cấp nguồn cho toàn hệ thống đèn phòng Khi đèn phòng sử dụng, bao gồm: - I0.7: ligting e-room - I1.0: ligting machinary room - I1.1: lighting tranformer room - I1.7 lighting m-room boom Khi tiếp điểm 3Q3 đóng lại, tùy theo khu vực sử dụng mà người vận hành đóng tiếp điểm I0.7, I1.1, I1.0, I1.7 Khi đóng tiếp điểm nào, công tắc tơ tương ứng đóng lại, cấp nguồn cho đèn hoạt động 42 Hình 3.12 Cấp nguồn cho hệ thống đèn Radium 18W Để bật đèn chiếu sáng hành lang, bên phòng, từ phòng điều khiển, đóng tiếp điểm I0.2 Tiếp điểm I0.2 đóng lại, đóng tiếp điểm Q2.1, đóng công tắc tơ 3Q4, cấp nguồn cho toàn hệ thống đèn hành lang Khi toàn hệ thống đèn hành lang sử dụng bao gồm: - I0.3 lighting acess - I0.4 lighting girder - I0.5 lighting boom - I0.6 lighting acess cable drum 43 - I1.2 lighting pylon - I1.3 lighting cabin Để sử dụng hệ thống đèn,lúc người vận hành đóng tiếp điểm T0.3, I0.4, I0.5, I0.6, I1.2, I1.3 Các tiếp điểm đống lại cấp nguồn đóng tiếp điểm công tắc tơ 1K1, 11S1, 14k5, 14K2, 14K3, 14K4, cấp nguồn cho hệ thống đèn 3.3 Kiểm tra phần mềm điều khiển Kiểm tra phần mềm, ta tiến chạy chương trình Hình 3.13 Kiểm tra cấp nguồn cho toàn hệ thống Các bít 0, 1, IB tương ứng I0.0, I0.1, I0.2 chương trình điều khiển, đóng tiếp điểm I0.0, I0.1, I0.2 tiếp điểm đầu tương ứng Q1.7, Q 2.0, Q2.1 đóng lại, cấp nguồn cho hệ thống đèn hoạt động Tại đây, cần cấp nguồn hệ thống đèn nào, ta cần đóng tiếp điểm hệ thống sử dụng Hình 3.14 Kiểm tra cấp nguồn cho hệ thống đèn pha cao áp 44 Khi đóng tiếp điểm I0.0, đầu ra, tiếp điểm Q1.7 đóng lại cấp nguồn cho hệ thống đèn pha cao áp Khi sử dụng đèn khu vực cabin, chân đế, cấu nâng hạ công son, ta đóng tiếp điểm I1.4, I1.5, I1.6 lại Khi đầu Q0.0, Q0.1, Q0.2 đóng lại, cấp nguồn đóng tiếp điểm công tắc tơ 5k1, 5k2, 13K2, bật đèn pha chiếu sáng Hình 3.15 Kiểm tra cấp nguồn cho hệ thống đèn Prima 36W Tương tự với kiểm tra hệ cấp nguồn cho đèn pha cao áp, với đèn Prima 36 W, ta đóng tiếp điểm I0.1, tiếp điểm I0.1 đóng đóng tiếp điểm Q2.0 cấp nguồn hệ thống đèn buồng điện, buồng máy cấu nâng hạ công son, cabin, buồng máy Để bật đèn phòng, sau tiếp điểm Q2.0 đóng, ta đóng tiếp điểm I0.7, I1.0, 1.1, I1.7 Khi tín hiệu điều khiển đóng tiếp điểm đầu Q0.6, Q0.7, Q1.0, Q 2.2 để đóng tiếp điểm công tắc tơ 14K7, 14K9, 8S1, 9S1, thực cấp nguồn cho hệ thống đèn Prima Hình 3.16 Kiểm tra cấp nguồn cho hệ thống đèn Radium 18W 45 Cuối kiểm tra hoạt động hệ thống đèn Radium 18W, từ phòng điều khiển, đóng tiếp điểm I0.2, I0.2 đóng đóng tiếp điểm Q2.1 Cấp nguồn cho toàn hệ thống đèn hành lang Để bật đèn khu vực bất kí tùy theo mục đích sử dụng, đóng tiếp điểm I0.3, I0.4, I0.5, I0.6, I1.2, I1.3 Khi tiếp điểm công tắc tơ 1K1, 11S1, 14K2, 14K3, 14K4, 14K5 đóng lại, cấp nguồn cho hệ thống đèn hành lang làm việc Để tắt đèn ại từnng khu vực riêng biệt, ta đóng tiếp điểm I0.3, I0.4, I0.5, I0.6, I1.2, I1.3 lại Hoặc đóng toàn hệ thống đóng tiếp điểm I0.2, tiếp điểm Q2.1 mở ra, ngắt nguồn toàn hệ thống 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian tìm hiểu hệ thống chiếu sáng bảo vệ liên động cầu trục QC hãng Kalmar, em có thêm nhiều kiến thức cầu trục cảng biển Chương trình điều khiển chạy ổn định, điều khiển chiếu sáng hệ thống riêng biệt thiếu sót, chưa có hệ thống bảo vệ chạm mát.Mặc dù cố gắng hoàn thành đồ án em tránh thiếu sót, em mong thầy cô bạn đóng góp đưa số ý kiến đồ án em thực tốt Dưới hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Hoàng Xuân Bình giúp đỡ thầy cô khoa em hoàn thành đồ án tốt nghiệp theo yêu cầu thời gian quy định Trong đồ án em thực công việc sau: - Tìm hiểu hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost - Nghiên cứu bảo vệ liên động cấu cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost - Thiết kế phần mềm điều khiển hệ thống chiếu sáng cầu trục QC hãng Kalmar cảng GreenPost Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Hoàng Xuân Bình tận tình hướng dẫn em hoàn thành đề tài tốt nghiệp thầy cô môn Điện tự động công nghiệp bảo em kiến thức bổ ích thời gian học trường Kiến nghị Trong thiết kế điều khiển hệ thống chiếu sáng, em chưa thể thiết kế thêm bảo vệ cho hệ thống Vẫn đề em xin nghiên cứu khắc phục 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Hoàng Xuân Bình, Bài giảng Trang bị điện-điện tử máy công nghiệp dùng chung, Khoa Điện - Điện từ, Đại học Hàng Hải Việt Nam [2] Website: WWW.weddien.com [3] Website: WWW.kranunion.de [4] Kocks krane GMBH, Komplett versand baustelle, Vip Greenport, Việt Nam 48 ... mắc trình thực đề tài, giúp đỡ hoàn thành đồ án Hải Phòng, ngày tháng năm 2016 Sinh viên Hoàng Văn Lượng ii MỤC LỤC MỞ ĐẦU iii 1.Tính cấp thiết đề tài 2.Mục đích nghiên