Thiết kế thệ thống điều khiển băng tải theo hướng

Trang bị điện 2, Băng tải Thiết kế thệ thống điều khiển băng tải theo Thiết kế thệ thống điều khiển băng tải theo hướngThiết kế thệ thống điều khiển băng tải theo hướngThiết kế thệ thống điều khiển băng tải theo hướnghướng

MỤC LỤC CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI VẬN CHUYỂN 1.1 Các yêu cầu băng tải vận chuyển .1 1.2 Đề xuất phương án thiết kế .1 1.3 Thiết kế giải pháp đo mức cho thiết bị CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 2.1 Lựa chọn thiết bị phục vụ điều khiển .5 2.2 Xây dựng mạch động lực 2.2.1 Thiết kế tủ động lực 2.2.2 Thiết kế sơ đồ cấp nguồn cho hệ vận tải liên tục 2.3 Xây dựng mạch điều khiển 14 2.3.1 Thiết kế mạch role trung gian .14 2.3.2 Thiết kế mạch đầu vào PLC 17 2.3.3 Thiết kế mạch đầu PLC 20 CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 21 3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 21 3.2 Các tín hiệu vào PLC 21 3.3 Thiết kế chương trình PLC phần mềm SIMATIC STEP7-300 24 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 Cấu hình trạm PLC: 24 Viết chương trình 25 Thuyết minh chương trình .29 Mô .30 LỜI MỞ ĐẦU Ngày với cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước,nhiều ngành cơng nghiệp phục vụ q trình cơng nghiệp phát triển đất nước Như khai thác khoáng sản vận chuyển vật liệu bến cảng nhà máy Băng tải dùng để vận chuyển vật liệu rời,nhờ ưu điểm có khả vận chuyển hàng hóa xa,làm việc êm, suất cao tiêu hao lượng không lớn Chính nhờ ưu điểm mà băng tải ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực sản xuất khai thác hầm mỏ,chế biến thực phẩm,vận chuyển hàng hóa,ứng dụng bến cảng Nhận thấy tầm quan trọng băng tải ngành công nghiệp hệ thống cần có cải tiến thiết kế mới,nhất lĩnh vực trang bị điện truyền động điện đóng góp vai trò nâng cao suất chất lượng sản phẩm.Vì hệ thống truyền động điện ln quan tâm nghiên cứu để nâng cao nâng cao suất chất lượng để đáp ứng yêu cầu đại hóa cao Đề tài của em “thiết kế hệ thống điều khiển băng tải vận chuyển theo hướng” Trong trình nhận đề tài với nỗ lực thân giúp đỡ tận tình PGS.TS Hồng Xn Bình, em hồn tất xong đồ án này.Tuy nhiên thời gian có hạn kinh nghiệm thân nên đồ án khơng tránh sai sót, em mong đóng góp ý kiến bảo thầy cô bạn Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Điện trường Đại Học Hàng Hải Việt Nam tạo điều kiện giúp đỡ tận tình để em hồn thành đồ án CHƯƠNG ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BĂNG TẢI VẬN CHUYỂN 1.1 Các yêu cầu băng tải vận chuyển Chế độ làm việc thiết bị vận tải liên tục chế độ dài hạn với phụ tải không đổi Theo yêu cầu công nghệ hầu hết thiết bị vận tải liên tục không yêu cầu điều chỉnh tốc độ Trong phân xưởng sản xuất theo dây chuyền có nơi yêu cầu dải điều chỉnh tốc độ D = : để tăng nhịp độ làm việc toàn dây chuyền cần thiết Hệ truyền động thiết bị vận tải liên tục cần đảm bảo khởi động đầy tải Mô men khởi động động Mkd = (1.6 ~ 1.8) Mdm Bởi nên chon động truyền động thiết bị vận tải liên tục loại động có hệ số trượt lớn, rãnh stato sâu để có hệ số mở máy lớn Nguồn cung cấp cho động truyền động thiết bị vận tải liên tục cần có dung lượng đủ lớn, đặc biệt công suất động ≥ 30kw, để mở máy không ảnh hưởng đến lưới điện trình khởi động thực nhẹ nhàng dễ dàng Để điều khiển vận hành băng tải trước hết phải kiểm tra thiết bị băng tải, kiểm tra sẵn sàng làm nhiệm vụ băng tải Theo quy định việc khởi động băng tải thực từ phũng điều khiển trung tâm (khởi động từ xa) Sơ đồ điều khiển động điện băng tải đƣợc bố trí thích hợp, để tiến hành khởi động băng từ bảng điều khiển trung tâm Để điều khiển tự động từ bảng điều khiển khóa điều khiển, phải chọn sơ đồ cấp liệu Sau đặt khóa điều khiển vào vị trí tự động đèn vị trí thiết bị nhấp nháy Sau tín hiệu từ sơ đồ khởi động trung tâm chạy băng cuối theo tuyến băng tải Trang bị điện cho thiết bị vận tải liên tục phải đảm bảo bảo vệ thông thường :bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ không, bảo vệ tải số dạng bảo vệ khác bảo vệ thứ tự pha, bảo vệ liên động Thiết bị sử dụng cho hệ thống trang bị điện cho băng chuyền, băng tải nhà máy thường sử dụng thiết bị lập trình PLC,… Các nguyên tắc thiết kế điều khiển thiết bị vận tải liên tục: − Thứ tự khởi động băng tải ngược chiều với hướng vận chuyển dòng vật liệu − Dừng băng tải phép băng tải trước dừng − Các băng tải, băng chuyền thiết kế thiết phải có cảm biến đo sức căng, trọng tải, đo mức chứa thùng chứa,silo 1.2 Đề xuất phương án thiết kế Hình 1.2 Phương pháp thiết kế hệ thống băng tải Thiết kế hệ thống Hình 1.2, Băng tải có hướng vận chuyển vật liệu Vật liệu vận chuyển từ băng tải BT1 vào thùng chứa TP1 sau vật liệu phân phối theo đường chính: đường thứ theo băng tải BT2 đổ vào silo S1,đường thứ theo băng tải BT3 vào thùng TP2 Từ thùng chứa TP2 phân phối hướng khác.Một hướng theo BT4 đổ vào silo S2 hướng lại theo băng tải BT5 vào silo S3 Các yêu cầu thiết kế hệ thống: − Thứ tự khởi động băng tải ngược chiều với dòng khởi động vật liệu − Khi dừng băng tải phép băng tải trước dừng − Phải có cảm biến lưu lượng băng tải cảm biến báo mức thùng chứa + Thùng phân phối TP1 định cho băng tải BT1 hoạt động hay không hoạt động + Silo1 định cho băng tải BT2 hoạt động hay không + Thùng phân phối TP2 định cho băng tải BT3 hoạt động hay không hoạt động + Silo định cho băng tải BT4 có hoạt động hay không hoạt động + Silo định cho băng tải BT5 hoạt động hay không hoạt động − Van đóng silo báo đầy vật liệu mở báo vật liệu mức thấp − Van đóng thùng chứa đầy mở báo mức vật liệu thùng chứa mức thấp − Van đóng silo báo đầy mở báo mức vật liệu silo mức thấp − Van đóng silo báo đầy mở báo mức vật liệu silo mức thấp 1.3 Thiết kế giải pháp đo mức cho thiết bị − Giải pháp sử dụng cân băng tải BELT SCALE SIEMENS Một hệ thống cân băng tải có thành phần: Một cầu cân gắn loadcell, tích hợp sensor tốc độ Các loadcell (Cảm biến lực) đo trọng lượng vật liệu cân gửi tín hiệu tích hợp Bộ nhận tín hiệu xung điện từ sensor tốc độ (được gắn đáy băng), tích hợp sử dụng tín hiệu để tính tốn suất vật liệu qua băng, công thức: khối lượng x tốc độ = suất Cơng suất 3-5 KW Hình 1.3.1 Thiết bị cân tải Siemens Milltronics MLC Sử dụng với dải công suất thấp, phù hợp với việc theo dõi sản phẩm thức ăn chăn nuôi, thuốc lá, phân bón đường thiết kế nhỏ gọn thép không gỉ, lắp đặt dễ dàng, giá thành thấp + sử dụng cảm biến đo mức dạng xoay DF21 MOLLET cho thùng chứa silo Hình 1.3.2 Cảm biến dạng xoay DF21 − Nhiệt độ làm việc: -25…+80 độ C (max 1000 độ C) − Áp suất làm việc tối đa: 10 bar − Vật liệu housing: nhôm inox 304 − Độ dài cánh xoay: 100mm (có thể kéo dài lên đến 1m) − Kết nối ren mặt bích − Output: Relay NO/NC − Chống bám bụi chống cháy nổ − Ứng dụng: báo đầy báo cạn xi măng, cát, đá, bột, thức ăn gia súc… Trong trình lắp đặt, cần ý lắp cánh xoay phải nằm hoàn toàn tank, silo hình Ngồi ra, cần tránh lắp cảm biến nơi đường đổ liệu vào Vì làm cho cảm biến báo sai không hiệu CHƯƠNG LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 2.1 Lựa chọn thiết bị phục vụ điều khiển Để điều khiển hệ thống băng tải trước hết phải có phòng điều khiển trung tâm bao gồm: Trạm vận hành (IOS – Operator station) giao diện người máy, ngƣời vận hành điều khiển thiết bị theo dõi q trình hoạt động thơng qua bàn phím hình hiển thị (Màn hình hiển thị kiểu touch screen) Nó sử dụng cho việc lưu trữ liệu DCS Phòng kỹ thuật (IES – Engineering work Station), sử dụng làm nơi tạo phần mềm cho DCS Thiết bị đặt phòng kĩ thuật máy tính cá nhân phần mềm chạy hệ điều hành Windows Ba thiết bị đặt phòng điều khiển trung tâm (CCR) Ngồi thiết bị phụ trợ khác máy in đen trắng, máy in màu… đặt CCR Trạm điều khiển (ICS – Control Station), tủ chứa vi xử lý đa mạch vòng điều khiển chung Đường truyền liệu (DPCS – F), truyền tải liệu với tốc độ đường truyền liệu cao trạm vận hành (IOS), trạm liệu (IDS) phòng kỹ thuật (IES) Bộ điều khiển logic khả trình PLC SEMEN dùng để điều khiển động Hệ thống băng tải làm việc lúc tín hiệu báo phòng điều khiển trung tâm thơng qua hình máy vi tính, ngồi hệ thống camera đặt dây chuyền băng tải cho phép ngƣời vận hành biết trình hoạt động lỗi khâu sản xuất 2.2 Xây dựng mạch động lực 2.2.1 Thiết kế tủ động lực Hình 2.2.1.1 Sơ đồ tủ điều khiển tập trung Trên sơ đồ Hình 2.2.1.1, thể sơ đồ tủ điều khiển tập trung Sử dụng sơ đồ tủ điều khiển tập trung có ưu điểm đỡ tốn dây dẫn giảm số lượng nguồn cấp nên tiết kiệm chi phí Sơ đồ gồm tủ điện nguồn phân phối chính, tủ PLC, tủ động băng tải M-1, M-2, M-3, M-4, M-5, tủ điều khiển động van V1, V2, V3 V4 Hình 2.2.1.2 Kích thước tủ điện 2.2.2 Thiết kế sơ đồ cấp nguồn cho hệ vận tải liên tục Hình 2.2.2.1 Sơ đồ cấp nguồn Trên sơ đồ Hình 2.2.2.1 biểu diễn sơ đồ mạch cấp nguồn cho hệ thống băng tải Điện lấy từ lưới, cấp nguồn cho động băng tải, động van mạch điều khiển Đóng 1MCB nguồn điện tới rơle thứ tự pha Rơle thứ tự pha có nhiệm vụ kiểm tra thứ tự pha Máy biến áp 1Tr, 2Tr, có nhiệm vụ biến đổi hạ áp nguồn đến giá trị thích hợp đề đo vơn kế V.Biến dòng có nhiệm vụ biến đổi giảm dòng điện đến giá trị 5A phục vụ cho Ampe kế đo điện áp Máy biến áp Tr4 có nhiệm vụ hạ áp, cấp nguồn 220V Bộ nguồn 24VDC có nhiệm vụ cấp nguồn cho mạch điều khiển CHƯƠNG XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC 3.1 Xây dựng thuật tốn điều khiển Hình Lưu đồ thuật tốn 3.2 Các tín hiệu vào PLC 21 STT Tín hiệu vào hệ thống Địa Ý nghĩa đầu vào PLC Nút khởi động (Start→ I0.0 Tín hiệu khởi động start 5) Nút dừng ( Stop → Stop5) I0.1 Tín hiệu dừng Rơle nhiệt RT1 I0.2 Dừng động BT1 Rơle nhiệt RT2 I0.3 Dừng động BT2 Rơle nhiệt RT3 I0.4 Dừng động BT3 Rơle nhiệt RT4 I0.5 Dừng động BT4 Rơle nhiệt RT5 I0.6 Dừng động BT5 Rơle nhiệt RT6 I0.7 Dừng động Van1 Rơle nhiệt RT7 I1.0 Dừng động Van2 10 Rơle nhiệt RT8 I1.1 Dừng động Van3 11 Rơle nhiệt RT9 I1.2 Dừng động Van4 12 Cảm biến mức S1HL I1.3 Khóa V1 VÀ Dừng BT2 13 Cảm biến mức S1LL I1.4 Mở V1 chạy BT2 14 Cảm biến mức S2HL I1.5 Dừng BT4 khóa V3 15 Cảm biến mức S2LL I1.6 Chạy BT4 mở V3 16 Cảm biến mức S3HL I1.7 Dừng BT5 khóa V4 17 Cảm biến mức S3LL I2.0 Chạy BT5 mở V4 18 Cảm biến mức TP1HL I2.1 Dừng BT1 19 Cảm biến mức TP1LL I2.2 Chạy BT1 20 Cảm biến mức TP2HL I2.3 Dừng BT3 khóa V2 21 Cảm biến mức TP2LL I2.4 Chạy BT3 mở V2 22 Tiếp điểm phụ 1MCB I2.5 Điều kiện khởi động hệ thống 23 Tiếp điểm phụ 2MCB I2.6 Điều kiện khởi động hệ thống 22 24 Tiếp điểm phụ 3MCB I2.7 Điều kiện khởi động hệ thống 25 Tiếp điểm phụ 4MCB I3.0 Điều kiện khởi động hệ thống 26 Tiếp điểm phụ 5MCB I3.1 Điều kiện khởi động hệ thống 27 Tiếp điểm phụ 6MCB I3.2 Điều kiện khởi động hệ thống 28 Tiếp điểm phụ 7MCB I3.3 Điều kiện khởi động hệ thống 29 Tiếp điểm phụ 8MCB I3.4 Điều kiện khởi động hệ thống 30 Tiếp điểm phụ 8MCB I3.5 Điều kiện khởi động hệ thống 31 Tiếp điểm phụ 8MCB I3.6 Điều kiện khởi động hệ thống 32 Tiếp điểm phụ 8MCB I3.7 Điều kiện khởi động hệ thống 33 Tiếp điểm phụ 8MCB I4.0 Điều kiện khởi động hệ thống Bảng 3.2.1 Tín hiệu đầu vào PLC STT Tín hiệu hệ thống Địa đầu Ý nghĩa PLC Rơle MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.0 Khởi động BT1 cho BT1 Rơle 2MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.1 Khởi động BT2 cho BT2 Rơle 3MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.2 Khởi động BT3 cho BT3 Rơle 4MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.3 Khởi động BT4 cho BT4 Rơle 5MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.4 Khởi động BT5 cho BT5 Rơle 6MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.5 cho van 23 Khởi động thuận V1 Rơle 7MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.6 Khởi động nghịch V1 cho van Rơle 8MC1 cấp nguồn điều khiển Q0.7 Khởi động thuận V2 cho van Rơle 9MC1 cấp nguồn điều khiển Q1.0 Khởi động nghịch V2 cho van 10 Rơle 10MC1 cấp nguồn điều Q1.1 Khởi động thuận V3 khiển cho van 11 Rơle 11MC1 cấp nguồn điều Q1.2 Khởi động nghịch V3 khiển cho van 12 Rơle 12MC1 cấp nguồn điều Q1.3 Khởi động thuận V4 khiển cho van 13 Rơle 13MC1 cấp nguồn điều Q1.4 Khởi động nghịch V4 khiển cho van Bảng 3.2.2 Tín hiệu đầu PLC 3.3 Thiết kế chương trình PLC phần mềm SIMATIC STEP7-300 3.3.1 Cấu hình trạm PLC: 24 Hình 3.3.1.1 Cấu hình trạm PLC Trên hình 3.3.1.1 cấu hình trạm PLC gồm thành phần module nguồn, CPU, module vào số 3.3.2 Viết chương trình 25 26 27 28 3.3.3 Thuyết minh chương trình − Trước khởi động role nhiệt RT1, RT2, RT3, RT4, RT5, RT6, RT7, RT8, RT9 tiếp điểm thường đóng tiếp điểm phụ 1MCB, 2MCB,….12MCB đóng − Ngun lí hoạt động Muốn khởi động ta ấn nút start để cấp nguồn cho biến nhớ M0.0 tiếp điểm thường mở M0.0 đóng lại sẵn sàng cho việc khởi động Khi có tín hiệu cảm biến TP1LL băng tải dc khởi động ngược lại có tín hiệu cảm biến TP1HL băng tải dừng.Tiếp đến S1HL có tín hiệu dừng băng tải đóng van S1LL có tín hiệu khởi động băng tải mở van Tương tự cảm biến TP2LL có tín hiệu khởi động băng tải mở van TP2HL có tín hiệu dừng băng tải đóng van Khi S2LL có tín hiệu khởi động băng tải mở van 3.Nếu S2HL có tín hiệu dừng băng tải đóng van Khi S3LL tác động khởi động băng tải mở van Nếu S3HL tác động dừng băng tải đóng van 29 3.3.4 Mơ Hình 3.3.4.1 Trạng thái ban đầu Hình 3.3.4.2 Khi TP1 có tín hiệu Khi có tín hiệu cảm biến TP1LL băng tải dc khởi động ngược lại có tín hiệu cảm biến TP1HL băng tải dừng 30 Hình 3.3.4.3 Silo1 có tín hiệu Khi S1LL có tín hiệu khởi động băng tải mở van S1HL có tín hiệu dừng băng tải đóng van 31 Hình 3.3.4.4 TP2 có tín hiệu cảm biến TP2LL có tín hiệu khởi động băng tải mở van TP2HL có tín hiệu dừng băng tải đóng van 32 Hình 3.3.4.5 Silo2 tác động Khi S2LL có tín hiệu khởi động băng tải mở van 3.Nếu S2HL có tín hiệu dừng băng tải đóng van 33 Hình 3.3.4.6 Silo3 tác động S3LL tác động khởi động băng tải mở van Nếu S3HL tác động dừng băng tải đóng van 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO Hồng Xn Bình, Trang bị Điện-Điện tử máy công nghiệp, NXB Hàng Hải, 2015 Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà, Tự động hóa với SIMATIC S7-300, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 2011 Lại Đức Vượng ĐTĐ46-ĐH1, “Đồ Án Tốt Nghiệp: Phân tích trang bị điện điện tử hệ thống băng tải Shiploader” 35