2. Đánh giá chất lợng của Đ.T.T.N (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm
2.6. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ
SÁT CỦA CẦN TRỤC TUKAN
Chỳng ta biết rằng mỗi sản phẩm đều mang những đặc điểm riờng về cụng nghệ của từng thời kỳ phỏt triển của xó hội và thể hiện sự phỏt triển của khoa học kỹ thuật thời kỳ đú. Cần trục TU KAN ra đời trong những năm gần đõy đó tiếp thu được nhiều thành tựu mới của khoa học kỹ thuật đặc biệt là cú những ứng dụng thành tựu đú trong điều khiển và giỏm sỏt. Hệ thống điều khiển và giỏm sỏt của cần trục TU KAN cú mức độ hiện đại và tự động hoỏ khỏ cao, giỳp cho việc điều khiển dễ dàng, đơn giản, an toàn và hiệu quả hơn rất nhiều. Một trong những ứng dụng trong cần trục TU KAN là ứng dụng cụng nghệ mạng của kỹ thuật truyền tin. Toàn bộ cỏc tớn hiệu, thụng tin của hệ thống điều khiển và giỏm sỏt đều được truyền đi qua mạng Profibus với chuẩn truyền thụng riờng. Điều này làm giảm đi rất nhiều số lượng và chiều dài dõy tớn hiệu, việc nối dõy trở nờn dễ dàng hơn.
Việc điều khiển và giỏm sỏt cho cần trục TUKAN được thực hiện nhờ hệ thống mạng PLC. Tớn hiệu điều khiển do người điều khiển đưa vào hệ thống bằng tay điều khiển hoặc cỏc nỳt ấn được mó hoỏ (bằng cỏc bộ chuyển đổi ADC hoặc đơn giản là quy chuẩn về mức tớn hiệu chuẩn của đầu vào nhận thụng tin) và đưa tới cỏc modul tớn hiệu vào của cỏc trạm ET200. Sau đú cỏc tớn hiệu này được truyền về trung tõm sử lý (CPU 318 2DP) qua mạng profibus . Tại đõy tớn hiệu điều khiển được sử lý theo chương trỡnh đặt trước kết hợp với tớn hiệu về trạng thỏi hiện tại của hệ thống để đưa ra quyết định điều khiển hệ thống thớch hợp. Cỏc tớn hiệu điều khiển này lại truyền qua mạng đến cỏc trạm trung gian ET200, tai đõy qua cỏc modul vào ra tớn hiệu điều khiển được gửi tới cỏc phần tử chấp hành là cỏc rơ le hay biến tần. Riờng cú tớn hiệu đặt tốc độ được truyền tới biến tần qua mạng profibus va card giao tiếp CBP (Communication Board Profibus) của biến tần. Cuối cựng cỏc phần tử chấp hành thực hiện lệnh điều khiền từ CPU gửi xuống để đưa hệ thống đến trạng thỏi cú thể yờu cầu. Trong quỏ trỡnh hoạt động tớn hiệu về trạng thai
của hệ thống được cỏc khõu quan sỏt thu thập. Sau đú được PLC đọc cỏc tớn hiệu từ cỏc khõu quan sỏt gửi về để phục vụ cho việc điều khiển giỏm sỏt. Việc giỏm sỏt cỏc thụng số, phần tử, cơ cấu hay hệ thống của cần trục TUKAN được thực hiện trực tiếp hoặc giỏn tiếp. Sự hoạt động của cơ cấu hay phần tử cú thể được quan sỏt trực tiếp bởi cỏc khõu quan sỏt đặt tại phần tử hoặc cú thể được giỏm sỏt thụng qua cỏc rơle điều khiển hay cụng tắc tơ cấp nguồn cho phần tử. Vớ dụ như để quan sỏt trạng thỏi quỏ tốc của cơ cấu nõng hạ người ta sử dụng cụng tắc ly tõm gắn trực tiếp ở cơ cấu, khi cú quỏ tốc tiếp điểm của cụng tắc sẽ đúng lại và bỏo về PLC; ở cơ cấu di chuyển để quan sỏt trạng thỏi hoạt động của cỏc phanh người ta sử dụng cỏc tiếp điểm hành trỡnh gắn trực tiếp ở phanh, cỏc tiếp điểm này đúng mở theo trạng thỏi của phanh và bỏo tớn hiệu về PLC ; ở cơ cấu thay đổi tầm với, để quan sỏt trạng thỏi hoạt động của cỏc phanh người ta lại sử dụng tiếp điểm phụ của cỏc aptomat, cụng tắc tơ. Nhỡn chung trạng thỏi hoạt động hay sẵn sàng hoạt động của cơ cấu hay phần tử thường được quan sỏt nhờ việc quan sỏt cỏc tiếp điểm phụ cua aptomat hay cụng tắc tơ cấp nguồn của phần tử hay cơ cấu để xem phần tử hay cơ cấu cú được cấp nguồn hay khụng ; vị trớ gới hạn hành trỡnh được quan sỏt nhờ cụng tắc hành trỡnh.... Ngoài ra cỏc tớn hiệu điều khiển xuất ra cũng được giỏm sỏt thụng qua việc giỏm sỏt cỏc rơle trung gian xuất tớn hiệu. Ta thấy trong hệ thống cú nhữnh rơle nhận tớn hiệu điều khiển từ PLC và truyền đến cỏc phần tử thực hiện nhưng đồng thơi củng truyền tớn hiệu về đầu vào của PLC. Tớn hiệu từ cỏc rơle chung gian này gưi về PLC chớnh là để giỏm sỏt xem tớn hiệu điều khiển đó được gưi ra hay chưa . Việc chỉ thị của hệ thống, phần tử khụng những được thực hiện bằng cỏc đốn như ở cỏc cần trục thế hệ cũ mà cũn được hiển thị với cỏc thụng bỏo trờn màn hỡnh để người điều khiển dễ dàng nhận biết. Người điều khiển củng cú thể giao tiếp linh hoạt với màn hỡnh này do đõy là màn hỡnh cảm ứng cú thể nhận lệnh điều khiển ngay trờn màn hỡnh.
Việc trao đổi thụng tin trong hệ thống được thực hiện theo nguyờn tắc địa chỉ. Mổi thiết bị, phần tử trong hệ thống đều được gỏn cho một địa chỉ nhất định, thiết bị sẽ được truy xuất theo địa chỉ này.
Mạng PLC gồm cú một trạm chủ và cỏc trạm tớ . Trạm chủ của hệ thống cú cấu trỳc chớnh gồm một CPU318 2DP và cỏc modul giao diện vào ra. Cỏc trạm tớ là cỏc trạm ET200 cú cấu trỳc gồm modul giao diện IM, modul ET200 và cỏc modul vao ra số, tương tự. Trạm chủ và trạm tớ được nối mạng với nhau theo tiờu chuẩn mạng Profibus.
Ta thấy rằng mỗi cơ cấu được cung cấp một trạm ET200. Tổng cộng trong mạng cú 4 trạm ET200 trong đú: một trạm dành cho cơ cấu tời giữ (holding mechanism), một trạm dành cho cơ cấu đúng mở gầu(closing gear), một dành cho cơ cấu di chuyển (travelling gera), một dành cho cơ cấu quay (slewing gear) và thay đổi tầm với (luffing gear). Ngoài ra trong mạng PLC cũn cú 2 khối OP170P đặt tại ca bin và buồng điện (electric container) là cỏc màn hỡnh giỏm sỏt kiểu màn hỡnh cảm ứng; cú 5 khối CBP là cỏc card giao tiếp của 5 biến tần của 5 cơ cấu để kết nối biến tần với mạng PLC ; cú 2 khối CE65 (compact encoder) là hai khối giớ hạn hành trỡnh của cơ cấu tời đúng mở và cơ cấu tời giữ (nhiệm vụ chớnh của hai khối này là kết nối cỏc encoder của hai cơ cấu tời giữ và đúng mở với hệ thống mạng PLC đồng thời tớnh toỏn để đưa ra cỏc tớn hiệu về vị trớ hành trỡnh của hai cơ cấu). Tất cả cỏc trạm, phần tử trong mạng được kết nối với nhau theo tiờu chuẩn mạng Profibus đặt dưới sự kiểm soỏt của CPU 318-2DP. Mạng được chia làm hai nhỏnh nối vào hai cổng DP của CPU.
Việc sử dụng biến tần trong hệ thống đó làm cho việc điều khiển động cơ dễ dàng, thu được đặc tớnh tốt hơn. Vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ khụng đồng bộ đó được giải quyết tương đối tốt nhờ cú biến tần do tốc độ của động cơ trong khi làm hàng cú thể được điều chỉnh rất trơn ,chất lượng làm hàng được nõng lờn rừ dệt. Biến tần được kết nối với PLC nhờ cú card giao tiếp CBP. Tớn hiệu đặt cho biến tần được gửi tới biến tần hoàn toàn qua mạng
dưới dạng cỏc byte dữ liệu. Riờng cú tớn hiệu bật tắt biến tần (Simovert on/off) thỡ được đưa tới khối CUCV của biến tần thụng qua cỏc modul đầu ra của trạm ET200.
Ở cần trục TUKAN cú nhiều tớn hiệu được đo lường, giỏm sỏt gồm cả những tớn hiệu chung cho toàn cần trục và những tớn hiệu thuộc về riờng từng cơ cấu. Cỏc tớn hiệu chung gồm nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ giú, nguồn điện chung của toàn cần trục... Cỏc tớn hiệu riờng của từng cơ cấu phụ thuộc vào yờu cầu cụng nghệ của từng cơ cấu vi dụ với cơ cấu nõng hạ cỏc tớn hiệu được quan tõm chủ yếu gồm cú tải trọng hàng, tốc độ và gia tốc nõng hạ, độ cao của hàng, cỏc tớn hiệu về giới hạn hành trỡnh hàng hoỏ ... ; đối với cơ cấu thay đổi tầm với thỡ tớn hiệu quan tõm lại là tầm với (hay bỏn kớnh vươn cần hoặc gúc nõng hạ cần), tốc độ co /vươn cần, cỏc tớn hiệu hạn vị ...;đối với cơ cấu quay thỡ tớn hiệu cần quan tõm lại là gúc quay, tốc đọ giú, tốc độ quay, cỏc tớn hiệu hạn vị ... Cỏc tớn hiệu này cú thể đo lường trực tiếp hoặc đo giỏn tiếp, đo bằng thiết bị phần cứng, hoặc kết hợp thiết bị phần cứng với phần mềm. Mục đớch của việc đo lường là để phục vụ cho việc tớnh toỏn lượng giỏ trị diều khiển cần đặt cho hệ thống và để cảnh bỏo, bảo vệ củng như hiển thị.
Chương 3.
ĐI SÂU NGHIấN CỨU CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦN TRỤC TU KAN
Bản vẽ cơ cấu di chuyển (travellingg gear) được thể hiện trong nhúm bản vẽ = 5. Ta cú thể túm lược nhúm bản vẽ này lại thành cỏc bản vẽ động lực, điều khiển và tớn hiệu vào/ra của PLC được thể hiện ở cỏc hỡnh sau:
3.1. CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ
K1(=5/1.2): Tiếp điểm chớnh cụng tắc tơ cấp nguồn cho biến tần. L1(=5/1.2): Cuộn khỏng 200A.
A20: Biến tần 380%400V/50%60HZ, 90KW. L2: Cuộn khỏng 186A.
+PR-W03 Trục giao liờn (hệ thống vành trượt chổi than). M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7:Cỏc động cơ di chuyển.
F11, F12, F13, F14, F15, F16, F17:Cỏc aptomat cấp nguồn cho cỏc động cơ di chuyển.
Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7: Cỏc phanh điện từ của cỏc động cơ di chuyển.
F51, F52, F53, F54, F55, F56, F57: Cỏc aptomat cấp nguồn cho 7 phanh điện từ.
A30: Khối phanh hóm 100KW. R1:Điện trở phanh 100KW.
K5: Cụng tắc tơ cấp nguồn chung cho cỏc phanh điện từ.
TPM: Cỏc nhiệt điện trở được gắn trong cỏc động cơ di chuyển.
F511(=5/6.3) và F512(=5/7.3): Khối quan sỏt nhiệt độ động cơ lai cơ cấu di chuyển.
F511(95-96) vàF512(95-96): Là cỏc tiếp điểm bỏo về PLC.
K03: Quan sỏt trạng thỏi cỏc aptomat F11ữF17 cấp nguồn cho cỏc động cơ bỏo về PLC . Khi cú ớt nhất một trong cỏc aptomat này bảo vệ thỡ tiếp điểm phụ của aptomat tương ứng tỏc động dẫn đến K03=0 khi đú bỏo về PLC qua tiếp điểm K03(=5/16.2).
K04: Quan sỏt trạng thỏi cỏc aptomat F51 ữ F57 cấp nguồn cho cỏc phanh điện từ và bỏo về PLC. Khi cú ớt nhất một trong cỏc aptomat này bảo vệ thỡ tiếp điểm phụ của nú tỏc động dẫn đến K04=0 khi đú sẽ bỏo vỏo về PLC qua tiếp điểm K04( =5/16.3).
K05: Bỏo trạng thỏi phanh của động cơ 1 và 2. K06: Bỏo trạng thỏi phanh của động cơ 3 và 4. K07: Bỏo trạng thỏi phanh của động cơ 5 và 6. K08: Bỏo trạng thỏi phanh của động cơ 7. K09: Bỏo trạng thỏi của cỏc phanh.
=16+EE7-K1(=5/9.7): Rơle trung gian truyền tớn hiệu ra điều khiển động cơ lai tang cỏp.
K80: Rơle trung gian bỏo vị trớ 0 của tay điều khiển. +KS-S1: Tay điều khiển của cơ cấu di chuyển.
K1: Cuộn hỳt cụng tắc tơ cấp nguồn ba pha cho biến tần.
F5: Tiếp điểm phụ của aptomat F5 cấp nguồn động lực chớnh cho cơ cấu di chuyển.
=0+EE2-K0(=0/37.3): Tớn hiệu từ rơle trung gian truyền tớn hiệu xỏc nhận lỗi. K0(10.5): Cụng tắc tơ cấp nguồn cho hệ thống phanh điện từ, đốn, cũi. K0(10.6): Tiếp điểm duy trỡ.
K00: Rơle trung gian truyền tớn hiệu điều khiển đúng nguồn điều khiển từ PLC. KX: Cụng tắc tơ dự phũng.
K50: Rơle trung gian truyền tớn hiệu ra của PLC điều khiển nõng phanh. K05: Tiếp điểm của rơle an toàn.
K500(20.4): Rơle trung gian truyền tớn hiệu bỏo động. H1: Chuụng cảnh bỏo (signal alarm).
H5, H6, H7, H8: Cỏc đốn cảnh bỏo (đặt trờn 4 chõn đế cần trục) được cấp nguồn bởi cụng tắc tơ K5, Khi cần trục di chuyển, K5=1 dẫn tới phanh điện từ được cấp điện sẽ giải phúng trục động cơ đồng thời tiếp điểm thường mở K5(=5/11.5) đúng lại cấ nguồn cho cỏc đốn flasch để cảnh bỏo rằng cần trục đang di chuyển.
K5(15.4): Bỏo trạng thỏi phanh về PLC. Khi K5=5 thỡ cỏc phanh được cấp nguồn nếu khụng cú sự cố nờn trạng thỏi của K5 cú thể coi chớnh là trạng thỏi của phanh điện từ.
K80(15.5):Bỏo vị trớ 0 của tay điều khiển về PLC.
A30: Bỏo lỗi khối phanh hóm về PLC. Khi mạch phanh hóm hoạt động thỡ tiếp điểm A30 đúng lại để bỏo tớn hiệu về PLC qua địa chỉ E200.7.
S01, S02, S03, S08: Cỏc nỳt ấn dừng khẩn cấp đặt tại chõn đế, bảng điện tại chõn đế và tại dầm đỡ chõn đế (gantry beam).
=17-K17(=173.5): Bỏo tớn hiệu kẹp ray đó mở về PLC.
2K1, 2K2: Bỏo trạng thỏi sẵn sàng hoạt động của hai động cơ 1 và 2 lai tang cỏp cấp nguồn.
3K1: Bỏo lỗi động cơ lai tang cỏp cấp nguồn.
4K1, 4K7: Hạn vị trỏi và phải cho động cơ lai tang cỏp cấp nguồn. 4K8: Bỏo vị trớ ở bờn phải so với điểm giữa của cần trục.
S10(1-2): Bỏo giới hạn hành trỡnh bờn phải. S11(3-4): Bỏo giới hạn hành trỡnh bờn trỏi.
S10(3-4):Bỏo gần tới giới hạn hành trỡnh bờn trỏi. KY: Rơle dự phũng.
=17-K3: Rơle trung gian điều khiển nở kẹp ray.
=16-K1:Rơle trung gian điều khiển giải phúng động cơ lai tang cấp nguồn.
3.2. NGUYấN Lí HOẠT ĐỘNG
3.2.1. Chuẩn bị đưa hệ thống vào hoạt động
Người điều khiển tiến hành kiểm tra sơ bộ và tiếp nhận thiết bị sau đú khởi động cần trục để bắt đầu ca làm việc. Đầu tiờn người điều khiển mở khúa điện S1 để cấp nguồn cho toàn bộ cần trục (trừ cỏc mạch đặc biệt và chiếu sỏng cầu thang là được điều khiển riờng). Nếu khụng cố sự cố thỡ cỏc tiếp điểm của S1và cỏc aptomat cấp nguồn chớnh Q1 đúng. Qua cầu chỡ +EE1-F22, aptomat +EE2-F31, biến ỏp +EE1-T3, aptomat +EE-F40, nguồn
điện được cấp cho:
-Mạch điều khiển cấp nguồn điều khiển chớnh nhờ K1(=0/37.5). -Mạch điều khiển cấp nguồn động lực chớnh nhờ K02(=0/37-5). -Mạch điều khiển chọn chế độ vận hành (K71, K72, K73(=1/7.)).
-Cấp nguồn cho cỏc cụng tắc hành trỡnh (limit switch) dựng để hạn vị của cỏc cơ cấu, tớn hiệu từ cỏc cụng tắc hành trỡnh (cũn gọi là cỏc hạn vị) được đưa về cỏc modul tớn hiệu vào 230VAC.
-Khối quỏ tải A60.
Qua cầu chỡ +EE1-F22, aptomat +EE2-F34, khối cấp nguồn +EE2-A2 (khối STOP), cấp nguồn 24VDC cho mạng PLC, rơle an toàn K05, K005 (safety relay).
Nếu cú tớn hiệu điều khiển bật cụng tắc tơ cấp nguồn chớnh từ PLC và khụng cú sự cố thỡ K05 khụng bảo vệ →K05(=0/37.4) =1 và K05(=0/37.3) =1→ K1=1 →K1(=0/35.2) =1 → cấp nguồn điều khiển cho mạch rơle →cụng tắc tơ điều khiển của cỏc cơ cấu. →K02 =1 → K02(0/6.6) =1 cấp nguồn động lực cho cơ cấp.
Nếu cơ cấu di chuyển khụng cú sự cố thỡ =5-F1(=O/35.6) =1 → cấp nguồn điều khiển cho cơ cấu di chuyển, F5 (=0.8.4) =1 cấp nguồn động lực cho cơ cấu di chuyển.
Khi tất cả cỏc yếu tố trờn được thừa món thỡ cơ cấu di chuyển sẵn sàng hoạt động.
3.2.2. Tay điều khiển ở vị trớ 0
Khi tay điều khiển S1 ở vị trớ 0 →+KS-S1= 1→ K80(=5/10.2) =1 → K80(15.5) =1 → bỏo trạng thỏi 0 của tay điều khiển về PLC tại địa chỉ E200.3 của modul EB200 16ì24 DVC. Đồng thời K80(10.4) =1 →sẵn sàng cấp nguồn cho K0.
K1 về PLC. →Tiếp điểm K1(1.2) =1 →cấp nguồn ba pha cho biến tần. Nếu aptomat F5 cấp nguồn cho toàn bộ cơ cấu khụng bảo vệ thỡ F5(10.4) =1. Nếu khụng cú lỗi hoặc cú tớn hiệu xỏc nhận lỗi thỡ PLC sẽ xuất tớn hiệu ra tại địa chỉ A141.4 → K0(=0/37.3) =1.
PLC sau khi thu thập cỏc tớn hiệu vào cần thiết, tiến hành sử lý theo chương trỡnh đặt trước và suất tớn hiệu ra tại địa chỉ A200.0 phỏt lệnh cấp nguồng điều khiển →K00(20.2) =1 →tiếp điểm K00(10.6) =1 → cấp nguồn điều khiển cho phanh, chuụng, đốn bỏo. Đồng thời PLC cũng xuất tớn hiệu ra địa chỉ A200.6 để điều khiển đưa biến tần vào hoạt động. Tuy nhiờn lỳc này phanh vẫn đúng, kẹp ray chưa mở, động cơ lai tang cỏp cấp nguồn chưa được phộp hoạt động, động cơ chưa quay và cần trục vẫn chưa di chuyển.
3.2.3. Thực hiện di chuyển:
Cơ cấu di chuyển được khúa liờn động với cỏc cơ cấu khỏc của cần trục chỉ được phộp hoạt động khi cỏc cơ cấu khỏc ngừng hoạt động, chỉ cú thể điều khiển một cơ cấu tại một thời điểm. Chức năng này được thực hiện nhờ