Hệ thống cung cấp điện tuyến băng

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 33 SVTH : Phạm Hải Hà Sơ đồ cung cấp điện cho tuyến băng +75.

Hình 2.17 Sơ đồ cung cấp điện tuyến băng 2.5 Nhận xét hệ thống tuyến băng mỏ than Hà Lầm

Thiết bị công nghệ vẫn còn đ p ứng nhu cầu sản xuất tuy nhiên c c thiết bị điều hiển tự động đã lạc hậu do sử dụng rất nhiều c c relay trung gian, điều này sẽ rất hó hăn, mất nhiều thời gian cho bộ phận sửa chữa điện để tìm ra lỗi và sửa chữa mỗi hi có sự cố xảy ra trong mạch điều hiển. Do đó cần thiết phải cải tạo mạch điều hiển để nâng cao hiệu suất làm việc và đảm bảo an toàn hệ thống hi vận hành.

Qu trình hoạt động của tuyến băng đã sử dụng lâu ,dẫn đến tình trạng hao hụt năng lƣợng xảy ra , việc tiết iệm năng lƣợng là giải ph p cấp thiết đối với c c công ty , xí nghiệp đặc biệt là ngành hai th c Than.

Ngày nay công nghệ sản xuất ngày càng ph t triển, yêu cầu nâng cao năng suất lao động, chất lƣợng hai th c, chế biến và phân loại theo yêu cầu dẫn đến cần phải cải tiến hệ và nâng cấp hệ thống tuyến băng tải .

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 34 SVTH : Phạm Hải Hà

CHƢƠNG III. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 3.1 Tính chọn thiết bị

3.1.1 Aptomat thiết bị bảo vệ và đóng cắt mạch lực

Chức năng: Aptômát là thiết bị cắt mạch điện tự động để bảo vệ cho biến tần và động cơ trong mạch khi ngắn mạch hay quá tải

Hình 3.1Sơ đồ cấu tạo của Aptomat

Aptômát tự động ngắt điện hi dòng điện trong mạch vƣợt qua trị số dòng chỉnh định Icđ. Khi I > Icđ, lực điện từ của nam châm (1) thắng lực cản của lò xo (3), nắp (2) bị o làm móc răng 4) và cần răng 5) bật ra, lò xo (6) kéo tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm tĩnh, mạch điện bị ngắt

Dựa vào thống số của tải động cơ) Công thức : Iđm =

√ Vị trí lắp đặt : trƣớc biến tần và động cơ

Bảng 3.1 Thông số kĩ thuật Aptomat Tên thiết bị Số lƣợng Số cực Dòng định mức Dòng cắt Hãng sản xuất Ápto mát ABB 3P

4 Ba cực 150A 36kA ABB của ItalyMCCB

ABB3P-200A 1SDA05 Aptomat

ABB 1P

5 Một cực 5A 6kA ABB của ItalyMCCB

ABB -5A BC63

1. Nam châm điện. 2. Nắp.

3. Lò xo cản. 4. Móc răng. 5. Cần răng. 6. Lò xo kéo.

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 35 SVTH : Phạm Hải Hà

Hình 3.2 Áp to mát ABB 3P-200A 1SDA05

3.1.2 Contactor

Công tắc tơ : Là thiết bị điều khiển để đóng mở cung cấp nguồn cho động cơ của

c c băng tải, động cơ 3 pha điện áp 380V

Hình 3.3 Công tắc tơ

Công tắc tơ xoay chiều 3 pha là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện xoay chiều. Công tắc tơ có gồm các bộ phận sau :

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 36 SVTH : Phạm Hải Hà

 Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm phụ thƣờng đóng và tiếp điểm phụ thƣờng mở

 Hệ thống thanh dẫn : thanh dẫn dộng và thanh dẫn tĩnh.

 Cuộn dây nam châm điện xoay chiều

 Hệ thống lò xo : lò xo nhả, lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung

 C c vít đầu mối.

 Buồng dập hồ quang.

 Vị trí lắp đặt : trƣớc động cơ băng tải

Thông số kỹ thuật :

Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật contactor

TT Contactor Số lƣợng Số pha Điện áp Dòng điện Tần số Tiếp điểm Độ bền cơ Độ bền điện Xuất xứ Băng tải Contactor 3P LS MC-100A 4 3 pha 220 V 100A 50 Hz 2NO , 2NC Số lần đóng ngắt 106- 5.106 lần Số lần đóng cắt dòng định mức ≤ 106 lần Hàn quốc

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 37 SVTH : Phạm Hải Hà

Hình 3.4 Sơ đồ các chân contactor

3.1.3 Rơ le trung gian

Chức năng: Có chức năng nhƣ tên gọi của nó ( trung gian) chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác .

Rơ le trung gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, cơ cấu kiểu điện từ. rơ le trung gian đóng vai trò điều khiển trung gian giữ các thiết bị điều khiển contactor, rơ le thời gian…).

Rơ le trung gian gồm: Mạch từ của nam châm điện, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (5A), vỏ bảo vệ và các chân ra tiếp điểm.

Ngoài ra, c c rơle hi đƣợc lắp ghép trong tủ điều khiển thƣờng đƣợc lắp trên các đế chân ra. Tùy theo số lƣợng chân ra có các kiểu h c nhau: Đế 8 chân, đế 11 chân, đế 14 chân… 1 5 9 2 6 10 3 7 11 4 8 12 13 14

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 38 SVTH : Phạm Hải Hà

Thông số kỹ thuật

Rơ le trung gian MY4 MY4N Omron

Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật rơ le trung gian

Loại 14 chân dẹt, có đèn hoặc hông có đèn, có diode hoặc hông có diode

Điện áp cuộn dây 12 VDC, 24VDC,100/110VAC, 200/220VAC Tiếp điểm 4PDT, 05 A Số lƣợng 5 Nguyên lý hoạt động:

Khi cấp điện áp bằng giá trị điện p định mức vào hai đầu cuộn dây của rơle trung gian ( chân 13 và 14), lực điện từ hút mạch từ kín lại, hệ thống tiếp điểm chuyển đổi trạng thái và duy trì trạng thái này (tiếp điểm thƣờng đóng hở ra, tiếp điểm thƣờng hở đóng lại). Khi ngừng cấp nguồn, mạch từ hở, hệ thống tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.

3.1.4 Biến tần để khởi động động cơ băng tải

Chức năng lợi ích chính của biến tần :

Giữ thiết bị an toàn với xây dựng trong bảo vệ động cơ.

Nhanh chóng và dễ dàng cài đặt với chiếu sáng, ngôn ngữ trung lập hiển thị

Loại bỏ hiện tƣợng nhiễu sóng với điều khiển mô-men xoắn.

Giảm tổn thất năng lƣợng

Dải điện áp hoạt động 208- 600VAC

Dải dòng điện hoạt động 18- 370ª

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 39 SVTH : Phạm Hải Hà

 Vì công suất của động cơ băng tải là 35kW , điên áp 380 nên em chọn bộ biến tân ABB ACS550-01-087A-4 để khởi động động cơ băng tải

Hình 3.6 Biến tần ABB ACS550-01-087A-4

Thông số kỹ thuật: Bảng 3. 4 Công suất motor

Mã hiệu Công suất motor Điện p Dòng điện vào analog Tần số ra Truyền thông Số lƣợng ABB ACS550- 01- 087A-4 45 kw 380 4 – 20mA 0 - 500hz RS485 4

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 40 SVTH : Phạm Hải Hà

Hình 3.7 Sơ đồ vị trí chân đấu nối biến tần Các thông số cơ bản của biến tân ABB

 Chọn ứng dụng macro tham số : 9902

 Chọn c ch điều khiển động cơ tham số : 9904

 Điện p định mức của động cơ tham số : 9905

 Dòng điện định mức của động cơ tham số : 9906

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 41 SVTH : Phạm Hải Hà

 Tốc độ định mức của động cơ tham số : 9908

 Công suất định mức động cơ tham số : 9909

Thông số cài đặt cho biến tần thay đổi tốc độ động cơ băng tải B1, B2 , B3 ,B4 đều có chung các thông số sau cài đặt START/STOP từ đầu vào số).

1001 = 1 1002 = 0 1003 = 1 1101 = 1 1102 = 0 1103 = 0 1201 = 9 (chọn chế độ cấp tốc độ ) 1202 cấp tốc độ 1 1203 cấp tốc độ 2 1204 cấp tốc độ 3

Vì 4 động cơ đều có chung thông số ĩ thuật nên thông số cài đặt trên 4 biến tần là giống nhau : 9902=3 , 9902=1 , 9904 =1 9905 =380 9906 =109.6 9907 =50 9908 =1450 9909 =35

Chức năng hởi động và dừng biến tần là bảo vệ quá tải cho động cơ, điều khiển moment,

 Hiệu suất làm việc của máy cao;

– Quá trình khởi động và dừng động cơ rất êm dịu nên giúp cho tuổi thọ của động cơ và c c cơ cấu cơ hí dài hơn;

– Sử dụng biến tần an toàn, tiện lợi và việc bảo dƣỡng biến tần cũng ít hơn do vậy đã giảm bớt số nhân công phục vụ và vận hành m y …

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 42 SVTH : Phạm Hải Hà – Biến tần giúp tiết kiệm điện năng ở mức tối đa trong qu trình hởi động và vận hành.

3.1.5 Cảm biến cân băng tải

Do khối lượng than đổ xuống băng tải lớn nên em chọn cân băng tải 0958 Flexmount Weigh module for 220kg~20t

Hình 3. 8 Cân băng tải ( load cell) Thông tin kỹ thuật

Cân băng tải có bộ chuyển đổi tín hiệu đi èm: + Nguồn cấp: 24VDC

+ Giƣờng cân: Thực tế theo băng tải, loại 4 loadcell + Ouput: 0-10V; 4-20mA

+ Vị trí lắp đặt : Cảm biến cân băng tải sẽ đƣợc đặt tại vị trí đuôi tuyến băng + Số lƣợng : 4

Cấu trúc cơ bản của Loadcell.

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 43 SVTH : Phạm Hải Hà Đƣợc chia làm 2 luồng tín hiệu cơ bản, Tín hiệu đầu vào Input và tín hiệu đầu ra output. Ngoài ra phía bên ngoài Loadcell đƣợc bọc một lớp dây kẽm có tính năng chống nhiễu..

Ở trạng th i bình thƣờng tức là không mang trọng lƣợng Loadcell ở trạng thái cân bằng. Khi có trọng lƣợng thì có sự biến đổi điện trở, thƣờng thí loadcell sẽ bị dãn hoặc bị nén tùy vào thiết kế để phù hợp với từng lĩnh vực h c nhau. Lúc này Điện trở bên trong loadcell sẽ bị thay đổi tiết diện dẫn đến thay đổi điện p đầu ra.

Điện p đầu ra của Loadcell thay đổi với điện áp nhỏ nên nó sẽ đƣợc kết nối với bộ đọc loadcell hay còn gọi là bộ đọc cân. Bộ đọc loadcell này có tác dụng khuếch đại tín hiệu đầu ra của loacell.

Tùy vào ngƣời cài đặt sẽ hiệu chỉnh bộ đọc cân này cho đúng với khối lƣợng đã đƣợc đặt lên Loadcell. Thƣờng ngƣời ta sẽ dùng phƣơng ph p lũy tiến để hiệu chỉnh cân. Ngƣời hiệu chỉnh thƣờng bắt đầu từ quả cân có khối lƣợng là 1kg theo chuẩn cân của Việt Nam, rồi tiếp tục đặt những quả cân có khối lƣợng chuẩn lên để đo thông số. Và còn tùy vào chuẩn cân nhằm mục đích gì để có thể hiệu chỉnh đầu đọc loacell cho chính xác.

3.1.6 Lựa chọn truyền thông

Hình 3.10 Truyền thông RS485

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 44 SVTH : Phạm Hải Hà

3.1.7 Thiết bị cảm biến bảo vệ tuyến băng.

Đề tài là nghiên cứu điều hiển tự động tốc độ băng tải theo tải thực tế với mục tiêu là nhằm tiết iệm năng lƣợng nên c c vấn đề sự cố băng tải nhƣ lệch băng , r ch băng… sẽ hông đề cập sâu mà em thiết lập có sự cố là cả tuyến băng dừng hoạt động bằng nút sự cố trên bàn điều hiển .

3.2 Lựa chọn thiết bị điều khiển .

3.2.1 Lựa chon Module CPU

Dựa vào ết quả tính chọn thiết bị và số lƣợng ở phần trƣớc , số lƣợng c c tín hiệu vào ra đƣợc tổng hợp nhƣ bảng dƣới đây:

A.Tín hiệu vào

Bảng 3.5 Tín hiệu vào

STT CHỨC NĂNG LOẠI TÍN HIỆU

1 Khởi động hệ thống tự động Số

2 Dừng hệ thống tự động Số

3 Tín hiệu cảm biến load cell 1 Tƣơng tự

4 Tín hiệu cảm biến load cell 2 Tƣơng tự

5 Tín hiệu cảm biến load cell 3 Tƣơng tự

6 Tín hiệu cảm biến load cell 4 Tƣơng tự

7 Nút ấn chuyển chế độ bằng tay Số

8 Nút ấn điều khiển bằng tay băng tải 1 Số

9 Nút ấn điều khiển bằng tay băng tải 2 Số

10 Nút ấn điều khiển bằng tay băng tải 3 Số

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 45 SVTH : Phạm Hải Hà

B.Tín hiệu ra

Bảng 3.6 Tín hiệu ra

STT CHỨC NĂNG LOẠI TÍN HIỆU

1 Đèn start Số 2 Đèn stop Số 3 Tín hiệu ra biến tần 1.1 Số 4 Tín hiệu ra biến tần 1.2 Số 5 Tín hiệu ra biến tần 1.3 Số 6 Tín hiệu ra biến tần 2.1 Số 7 Tín hiệu ra biến tần 2.2 Số 8 Tín hiệu ra biến tần 2.3 Số 9 Tín hiệu ra biến tần 3.1 Số 10 Tín hiệu ra biến tần 3.2 Số 11 Tín hiệu ra biến tần 3.3 Số 12 Tín hiệu ra biến tần 4.1 Số 13 Tín hiệu ra biến tần 4.2 Số 14 Tín hiệu ra biến tần 4.3 Số 15 Đèn b o băng tải 1 Số 16 Đèn b o băng tải 1 Số 17 Đèn b o băng tải 1 Số 18 Đèn b o băng tải 1 Số 19 Đèn b o sự cố Số 20 Đèn b o chế độ Auto Số 21 Đèn b o chế độ Man Số

Ta có: Tổng số tín hiệu đầu vào là 11 gồm : đầu vào tƣơng tự là 4 và đầu vào số là 7. Tổng số tín hiệu đầu ra là 21 đầu ra số .

Dựa vào bảng tổng hợp đầu vào ra bảng 3.5, bảng 3.6 em chọn PLC S7-1200/1214 ACDCRy

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 46 SVTH : Phạm Hải Hà

Hình 3.11 CPU 1214C /ACDCRY Thông số kĩ thuật :

Simatic S7-1200, cpu 1214AC/DC/RY

 Kích thƣớc : 110 x 100 x 75

 Bộ nhớ ngƣời dùng

 Bộ nhớ làm việc : 50Kb

 Bộ nhớl ƣu trữ: 2Mb

 Bộ nhớ Retentive : 2Kb

 Ngõ vào ra số :14 In/10 Out

 Ngõ vào ra tƣơng tự: 2 in

 Vùng nhớ Truy suất bit (M) : 4096Byte

 Module tín hiệu mở rộng :8

 Board tín hiệu/truyền thông :1

 Module truyền thông: 3

 Bộ đếm tốc độ cao :

 1 Pha 3 x 100KHZ/3 x 30KHZ

 2 Pha 3 x 80KHZ/3 x 20KHZ

 Ngõ ra xuất xung tốc độ cao: 2

 Truyền thông : Ethernet

 Thời gian thực khi mất nguồn nuôi: 10 ngày

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 47 SVTH : Phạm Hải Hà

3.2.2 Lựa chọn modul mở rộng

Modul SM1231 6ES7-231-5ND32-0XB0 tƣơng tự

 Mô tả:

 S7-1200 Modun đầu vào tƣơng tự 6ES7-231-5ND32-0XB0

 Nguồn cấp: ± 10V, ± 5V, ± 2,5 hoặc từ 0 đến 20 mA

 Ngõ vào: 4 ngõ vào analog

 Loại đầu vào: Điện áp hoặc dòng điện (vi sai): Có thể lựa chọn theo nhóm

 Kích thƣớc W x H x D (mm): 45 x 100 x 75

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 48 SVTH : Phạm Hải Hà

Modul SM 1221 6ES7-222-1HH32 -0XB0 số

 Mô tả:

 S7-1200 kỹ thuật số I / O Module 6ES7-222-1HH32 -0XB0

 Nguồn cấp: 24 VDC ở 4 Ma

 Loại đầu vào: Sink / Source (IEC Type 1 sink)

 Tín hiệu Logic 1 (phút): 15 VDC ở 2,5 mA

 Logic 0 tín hiệu (tối đa): 5 VDC tại 1 mA

 Dải điện p: 5 đến 30 VDC hoặc 5 đến 250 VAC

 Ngõ ra: 16 đầu ra kỹ thuật số

 Loại đầu ra: Relay, tiếp xúc khô

 Độ trễ chuyển mạch: Tối đa 10ms.

Trƣờng Đại học Mỏ - Địa chất Đồ án tốt nghiệp Đồ án tốt nghiệp

GVHD: TS Khổng Cao Phong 49 SVTH : Phạm Hải Hà

CHƢƠNG IV. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 4.1 Thiết kế sơ đồ điện mạch lực và mạch điều khiển