Tính toán, thết kế hệ thống cầu trục điều khiển bán tự động dùng plc s7 300

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẦU TRỤC ĐIỀU KHIỂN BÁN TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-300 Sinh viên thực hiện: HOÀNG XUÂN TUẤN Lớp 54K1 - KTĐK &TĐH Khóa học 2013-2018 Giảng viên hướng dẫn: ThS HỒ SỸ PHƯƠNG Nghệ An, 06-2018 TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT VÀ CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẦU TRỤC ĐIỀU KHIỂN BÁN TỰ ĐỘNG DÙNG PLC S7-300 Sinh viên thực hiện: HOÀNG XUÂN TUẤN Lớp 54K1 - KTĐK &TĐH Khóa học 2013-2018 Giảng viên hướng dẫn: ThS HỒ SỸ PHƯƠNG Giảng viên phản biện: ThS LÊ VĂN CHƯƠNG Nghệ An, 06-2018 LỜI CẢM ƠN Một lần em xin chân thành cảm ơn tất quý thầy cô bạn Viện Kỹ Thuật Công Nghệ trường Đại học Vinh tận tình hướng dẫn truyền đạt kiến thức cho em suốt trình học tập trường Đặc biệt thầy Hồ Sỹ Phƣơng tận tình hướng dẫn giúp đỡ tạo điều kiện tốt giúp em hoàn thành đồ án tốt nhiệp Em xin chân thành cảm ơn! Nghệ An, Ngày 15 tháng 06 năm 2018 Người thực Hoàng Xuân Tuấn LỜI NÓI ĐẦU Khoa học kỹ thuật phát triển nâng cao suất lao động hiệu công việc đặc biệt góp phần lớn nghiệp cơng nghiệp hoá đại hoá đất nước Với đời cầu trục cơng việc di chuyển hàng hố, vật tư, thiết bị từ vị trí tới vị trí khác thực cách đơn giản cho hiệu suất lao động cao Trong cơng nghiệp cầu trục có nhiệm vụ nâng thiết bị công nghệ từ mặt đất lên cao để lắp ráp Trong nhà máy luyện kim cầu trục vận chuyển cuộn thép, phôi thép thùng kim loại nóng chảy đổ vào khn đúc Trong nhà máy khí cầu trục vận chuyển phôi gia công để gá lắp lên máy hay vận chuyển chi tiết gia công sang công đoạn Trong cảng biển cầu trục bốc dỡ hàng hoá từ tàu xuống kho bãi hay ngược lại Như cầu trục giúp người khí hoá, tự động hoá khâu bốc xếp làm giảm sức lao động tăng suất hiệu công việc Với vốn kiến thức định truyền động điện, trang bị điện, PLC, khí cụ điện, tự động hố trình điều khiển, kiến thức sở khác Với nhu cầu tiếp cận với khoa học kỹ thuật đại Với xu hướng hội nhập chung đất nước Để phần hoàn thiện kiến thức em thực đồ án mơn học với đề tài: “Tính tốn, thết kế hệ thống cầu trục điều khiển bán tự động dùng PLC S7-300” Là vấn đề cần thiết, việc gắn liền nhiệm vụ nghiên cứu thực tiễn sống TĨM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án trình bày q trình phân tích, tính tốn, thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống cầu trục để phục vụ cơng việc nâng hạ hàng hóa nhà máy, phân xưởng bến cảng Đồ án nghiên cứu tổng quan PLC siemen S7 300, giải tốn lập trình Kết đồ án thiết kế mơ hình cầu trục lập trình điều khiển hệ thống cầu trục sử dụng PLC siemen S7-300 ABSTRACT This project presents the process of analyzing, calculating, designing and manufacturing the crane system model for the lifting of goods in factories, workshops and ports The project also studied the PLC siemen S7 -300, solving programming problems The result of the project was designed the crane model and programmer control the crane system using PLC siemen S7-300 MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG CẦU TRỤC 1.1 Giới thiệu cầu trục 1.1.1 Đặc điểm hệ truyền động 1.1.2 Cấu tạo cầu trục 1.1.3 Phân loại 10 1.1.4 Ứng dụng 11 1.2 Các yêu cầu cho hệ truyền động cầu trục 12 1.3 Tự động hóa cho cầu trục 14 CHƢƠNG TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TÍNH CHỌN CƠNG SUẤT CỦA ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG TRONG HỆ THỐNG CẦU TRỤC 15 2.1 Tính chọn cơng suất động truyền động cấu cầu trục 15 2.1.1 Cơ cấu di chuyển xe cầu xe 15 2.1.2 Cơ cấu nâng hạ 16 2.2.Tính chọn cơng suất động 17 2.2.1 Phụ tải t nh nâng 18 2.2.2 Phụ tải t nh hạ 19 CHƢƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH VÀ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG CẦU TRỤC SỬ DỤNG PLC SIEMEN S7 - 300 .21 3.1 Thiết bị sử dụng đề tài 21 3.1.1 Relay trung gian 21 3.1.2 Động chiều có giảm tốc 21 3.1.3 Nút nhấn 23 3.1.4 Bộ điều khiển PLC Siemen S7 - 300 24 3.2 Thiết kế mơ hình 33 3.2.1 Chi tiết cấu di chuyển xe cầu 33 3.2.2 Chi tiết cấu di chuyển xe 34 3.2.3 Chi tiết cấu nâng hạ 34 3.3 Sơ đồ đấu nối thiết bị 36 3.4 Lưu đồ thuật toán 37 3.5 Chương trình điều khiển 39 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu tạo trang bị điện cho cầu trục 10 Hình 2.1 Sơ đồ cấu di chuyển 15 Hình 2.2 Sơ đồ động học cấu nâng hạ với cấu bốc hàng dùng móc 16 Hình 2.3 Sơ đồ động học cấu nâng hạ d ng móc 18 Hình 2.4.Quan hệ phụ thuộc c theo tải trọng 18 Hình 3.1 Relay trung gian 21 Hình 3.2 Động chiều có giảm tốc 23 Hình 3.3 Nút nhấn 24 Hình 3.4 PLC Siemen S7 – 300 24 Hình 3.5 Các khối module PLC S7 – 300 25 Hình3.6 Địa khe kênh module số 26 Hình 3.7 Địa khe kênh module tương tự 27 Hình 3.8 Chi tiết kết cấu xe cầu 33 Hình 3.9 Chi tiết kết cấu xe 34 Hình 3.10 Chi tiết cấu nâng hạ 34 Hình 3.11 Mơ hình hồn chỉnh hệ thống cầu trục 35 Hình 3.12 Sơ đồ vị trí kho hàng 35 Hình 3.14 Lưu đồ thuật tốn cho số 38 Hình 3.15 Sơ đồ vị trí 38 Hình 3.16 Sơ đồ vị trí 45 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1 Bảng vùng nhớ PLC 27 MỞ ĐẦU Hiện giới, việc ứng dụng công nghệ điều khiển vào nhà máy rộng rãi làm cho suất hiệu công việc tăng lên Hệ thống cầu trục đời cơng việc di chuyển hàng hố, vật tư, thiết bị từ vị trí tới vị trí khác thực cách đơn giản cho hiệu suất lao động cao Vì vậy, nên chọn đề tài: “Tính toán, thết kế hệ thống cầu trục điều khiển bán tự động dùng PLC S7-300”.Trong trình thực đề tài em tìm hiểu, tổng hợp kiến thức mà học trường, tham khảo tài liệu liên quan đến đề tài để hoàn thành đề tài giao Cấu trúc đồ án gồm ba chương: Chương Tổng quan hệ thống truyền động cầu trục Chương 2.Trang bị điện tính chọn cơng suất động truyền động hệ thống cầu trục Chương Thiết kế mơ hình chương trình điều khiển cho hệ thống cầu trục sử dụng PLC siemen S7-300 Phần kết luận tài liệu tham khảo, sau nội dung chi tiết đồ án 3.2.2 Chi tiết cấu di chuyển xe Hình 3.9 Chi tiết kết cấu xe 3.2.3 Chi tiết cấu nâng hạ Hình 3.10 Chi tiế cấu nâng hạ 34 3.2.4 Mơ hình sau hồn thành Hình 3.11 Mơ hình hồn chỉnh hệ thống cầu trục Quá trình làm việc mơ hình + Nhấn nút Start hệ thống hoạt động + Sau nhấn nút Start trình chọn vị trí lấy hàng bắt đầu Kho hàng chia làm ô ứng với ô có nút nhấn tương ứng Sơ đồ vị trí kho hàng Hình 3.12 Sơ đồ vị trí kho hàng Nhấn nút số hàng vị trí số lấy đưa đến vị trí nhả hàng Xe cầu chuyển động sang phải gặp cơng tắc hành trình xe cầu dừng chuyển động xe cầu đồng thời xe di chuyển lên gặp cơng tắc hành trình xe dừng chuyển động xe con, sau cấu móc di chuyển xuống 35 lấy hàng, lấy hàng móc kéo hàng lên Tiếp theo tình nhả hàng, xe di chuyển xuống gặp công tắc hành trình xe dừng lại sau xe cầu di chuyển sang phải gặp cơng tắc hành trình xe cầu dừng lại thực trình nhả hàng Sau nhả hàng xong trình dừng lại nhấn nút chọn hàng khác Q trình lấy hàng cịn lại thực tương tự khác vị trí cơng tắc hành trình + Nhấn nút Stop hệ thống dừng hoạt động 3.3 Sơ đồ đấu nối thiết bị Hình 3.13 Sơ đồ kết nối thiết bị vào PLC Hình 3.14 Mạch động lực cho mơ hình 36 3.4 Lƣu đồ thuật tốn 37 Hình 3.15 Lư đồ thuật tốn cho số Lưu đồ thuật tốn cho ô lại tương tự khác vị trí cơng tắc hạn chế hành trình Hình 3.16 Sơ đồ vị trí 38 3.5 Chƣơng trình điều khiển 39 40 41 42 43 44 45 46 KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƢỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Sau thời gian nỗ lực tìm tịi, nghiên cứu, em thu kết định việc nắm bắt kiến thức công nghệ hệ thống cầu trục , bước sâu nghiên cứu thiết kế mơ hình, hệ thống điều khiển tự động hóa mơ hình cầu trục Cụ thể sau: + Thiết kế cấu xe cầu + Thiết kế cấu xe + thiết kế cấu nâng hạ + Lắp đặt mơ hình thu nhỏ để mơ q trình điều khiển hệ thống cầu trục + Chạy thử mô hình Mặc d chưa hồn thành đề tài cách hoàn hảo với mục tiêu đề ra, cảm thấy vui với nỗ lực nghiên cứu trình làm đồ án Định hƣớng phát triển mơ hình cầu trục + Tình tốn thiết kế mơ hình cầu trục dạng mơ hình thực từ thiết kế cầu trục ứng dụng thực tế + Tính tốn thiết kế trang bị điện cho cần trục máy công nghiệp khác 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tài liệu sách [1] Nguyễn Doãn Phước, Phan Xuân Minh, Tự động hoá với S7-300, NXB KHKT, 2000 [2] Nguyễn Xuân Quang, Giáo trình PLC S7 - 300: Lý thuyết ứng dụng, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật T.P Hồ Chí Minh, 2006 [3] B i Quốc Khánh, Trang bị điện, điện tử tự động hoá cầu trục, cần trục  Tài liệu Internet [1] Trang Web www.webdien.com truy cập ngày 01/06/2018 [2] Trang Web http://www codientu.org truy cập ngày 01/06/2018 48 ... quan hệ thống truyền động cầu trục Chương 2.Trang bị điện tính chọn cơng suất động truyền động hệ thống cầu trục Chương Thiết kế mơ hình chương trình điều khiển cho hệ thống cầu trục sử dụng PLC. .. trình tính tốn thiết kế phải chọn hệ số dự trữ hợp lý + Kỹ thuật điều khiển cầu trục cần có hệ thống giám sát bảo vệ tự động cho hệ thống điều khiển chuyển động cầu trục Các hệ thống cần có bảo vệ... khác thực cách đơn giản cho hiệu suất lao động cao Vì vậy, nên chọn đề tài: ? ?Tính toán, thết kế hệ thống cầu trục điều khiển bán tự động dùng PLC S7- 300? ??.Trong trình thực đề tài em tìm hiểu,