M I> I>
3.3.7. Phân tích sự hoạt động của cơ cấu di chuyển.
a. Tay điều khiển ở vị trí 0.
Khi tay điều khiển S1 ở vị trí 0 → +KS – S1=1 → K80(=5/10.2) =1 → K80(15.5) =1 → báo trạng thái của ta điều khiển về PLC tại địa chỉ E200.3 của modul EB200 16×24DVC. Đồng thời K8 (10.4)=1 → sẵn sàng cấp nguồn cho K0. Nếu biến tần không có sự cố thì K1(10.3)=1 → tiếp điểm K1(11.3)=1 → sẵn sàng cấp nguồn cho K0 → tiếp điểm K1 (15.3)=1 → báo trạng thái của K1 về PLC → tiếp điểm K1 (1.2)=1 → cấp nguồn 3 pha cho biến tần.
Nếu aptomat F5 cấp nguồn cho toàn bộ cơ cấu không bảo vệ thì F5(10.4)=1. Nếu không có lỗi hoặc có tín hiệu lỗi xác nhận về lỗi về PLC sẽ xuất hiệu tín hiệu ra địa chỉ A 141.4 → K0(=0/37.3)=1.
PLC sau khi thu thập các tín hiệu cần thiết, tiến hành xử lý theo chương trình đặt trước và suất tín hiệu ra địa chỉ CH - 200.2 phát lệnh cấp nguồn điều khiển → K00(20.2)=1 → tiếp điểm K00 (10.6)=1 cấp nguồn điều khiển cho phanh, chuông, đèn báo. Đồng thời PLC cũng xuất tín hiệu ra địa chỉ A - 200.6 để điều khiển đưa biến tần vào hoạt động. Tuy nhiên lúc này phanh vẫn đóng, kẹp ray chưa mở, động cơ lai tang quấn cáp cấp nguồn chưa được phép hoạt động, động cơ chưa quay và cần trục chưa di chuyển.
Người điều khiển thực hiện di chuyển tiến/lùi bằng cách đưa tay điều khiển lên hoặc xuống với khoảng cách dịch chuyển cần thiết của tay điều khiển để có được tốc độ di chuyển mong muốn.
Khi tay điều khiển dời khỏi vị trí 0 → K8(10.2)=0 → tiếp điểm K8(10.4)=0. Do có tiếp điểm duy trì K0(10.5) nên K0 vẫn được cấp nguồn do đó vẫn có nguồn điều khiển.
Lúc này PLC gửi tín hiệu điều khiển phanh ra tại địa chỉ A 200.1 → K5 =1 → tiếp điểm K5 (11.3)=1. Nếu không có tín hiệu dừng khẩn cấp và không có sự cố thì K5 không tác động → K5(11.3)=1 → K5=1 → K5(1.7)=1 cấp nguồn cho phanh → phanh mở, giải phóng trục động cơ → K5(15.4)=1 → báo trạng thái mở phanh về PLC.
PLC cũng xuất hiện tín hiệu ra có địa chỉ A201.2 → K3(21.4)=1 → điều khiển mở kẹp ray để thực hiện di chuyển. PLC xuất tín hiệu ra cổng ra có địa chỉ A210.7 → K1(21.7)=1 → tiếp điểm K1(9.7)=1 → =16-K1(=5/9.7)=1 → cho phép động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính hoạt động để thực hiện dải cáp khi di chuyển. Tín hiệu và vị trí của tay điều khiển được mã hóa thành tín hiệu 8bit trong đó có 6 bit xác định độ lớn và 2bit xác định chiều. Tín hiệu 8 bit này được truyền về PLC qua modul EB4 - 16*24VDC tại các địa chỉ E 4.0, PLC thực hiện xử lý theo chương trình lập trước và xuất tín hiệu điều khiển tốc độ dưới dạng các byte dữ liệu gửi xuống biến tần qua mạng profibus. Biến tần nhận được tín hiệu điều khiển sẽ cấp nguồn cho động cơ tăng tốc và hoạt động ở tốc độ mong muốn.
Cuối cùng khi các điều kiện cho phép di chuyển và việc chuẩn bị cho việc di chuyển đã hoàn tất. Động cơ di chuyển được cấp nguồn bởi biến tần dần tăng tốc đến tốc độ mong muốn và hoạt động tại tốc độ đó để di chuyển cần trục đến vị trí yêu cầu.
Khi cơ cấu di chuyển hoạt động các đèn flash H5, H6, H7, H8 sẽ sáng, chuông H1 sẽ được kích hoạt kêu để cảnh báo cần trục đang di chuyển. Các đèn cảnh báo và chuông cảnh báo đều được đặt dưới chân đế.
Quá trình hoạt động của hệ thống di chuyển theo chiều tiến hay lùi là tương tự nhau, điểm khác biệt là ở chỗ tín hiệu điều khiển ở tay điều khiển được mã hóa với hai bit xác định chiều có giá trị logic đảo khi thay đổi chiều di chuyển. Biến tần căn cứ tín hiệu đặt tốc độ di chuyển và tín hiệu chiều di chuyển để xác định thứ tự và thời gian đóng mở động cơ hoạt động với tốc độ và chiều mong muốn.
c. Quá trình phanh hãm.
Trong cần trục thường có hai chế độ phanh: phanh dừng và phanh giảm tốc. Phanh dừng thường được thực hiện bởi các phanh điện từ (cơ cấu di chuyển) và phanh thủy lực (cơ cấu nâng hạ, thay đổi tầm với, quay). Phanh giảm tốc được thực hiện bởi các khối phanh M1 ÷M8. Khi cần dừng nhanh hệ thống hoặc khi ngừng làm việc người vận hành sử dụng phanh điện từ hoặc phanh thủy lực để dừng hệ thống.
Việc điều khiển phanh điện từ được thực hiện thông qua công tắc tơ K5. Khi K5 không được cấp nguồn → tiếp điểm động lực của K5 mở → phanh không được cấp nguồn → guốc phanh hạ xuống kẹp chặt trục động cơ.
Trong quá trình làm việc luôn xảy ra quá trình giảm tốc độ. Khi thực hiện quá trình giảm tốc trong hệ thống sẽ xảy ra quá trình hãm. Trong cần trục HM – 5045 quá trình hãm này thực hiện kiểu hãm động năng, năng lượng do động cơ trả về trong quá trình hãm được tiêu tán trên điện trở R1. Nguyên lý quá trình hãm là: Khi có yêu cầu giảm tốc độ, biến tần so sánh tín hiệu đặt tốc độ với tốc độ thực của động cơ, nếu thấy tín hiệu đặt nhỏ hơn tín hiệu tốc độ thực, biến tần sẽ chuyển sang thực hiện hãm. Đầu tiên biến tần ngừng cấp xung điều khiển cho khối chỉnh lưu CL (chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển Thyristor) và không cho phép khối này hoạt động, đồng thời biến tần cho phép khối phanh A30 hoạt động, phát xung điều khiển nghịch lưu NL bằng IGBT để chuyển khối này thành khối chỉnh lưu. Sức điện động ba pha do động cơ trả về khi thực hiện hãm được đưa về khối IGBT qua đường cáp nguồn của động cơ, tại đây nó được chỉnh lưu thành dòng một chiều đưa qua khối A30 và tiêu tán trên điện trở R1. Như vậy năng lượng dư thừa
của động cơ được tiêu tán trên điện trở R1 dưới dạng nhiệt làm tốc độ động cơ từ từ giảm xuống. Trong quá trình hoạt động, tốc độ động cơ luôn luôn được cập nhật về biến tần và PLC để hiệu chỉnh và tính toán tín hiệu điều khiển. Khi tốc độ động cơ giảm xuống tốc độ đặt, biến tần cắt xung điều khiển chỉnh lư cho khối IGBT, cắt khối A30, cho phép khối chỉnh lưu Tiristor làm việc và phát xung điều khiển cho khối chỉnh lưu Tiristor. Lúc này năng lượng 3 pha từ nguồn được chỉnh lưu nhờ khối CL thành nguồn một chiều đưa lên DC bus, sau đó nguồn một chiều được khối NL chuyển thành nguồn ba pha có biên độ và tần số phù hợp với tốc độ đặt để đưa tới cấp cho động cơ. Hệ thống trở lại làm việc bình thường với tốc độ mới.
d. Dừng khẩn cấp.
Khi có sự cố cần dừng hệ thống khẩn cấp, người ta điều khiển tác động vào một trong 9 nút dừng khẩn cấp. Tín hiệu từ nút dừng khẩn cấp được đưa tới Rơle an toàn K05 làm Rơle này tác động → K5(=0/37.4) = 1và K5 (=0/37.5) = 1 → K1=1 → K1(=0/35.2) = 1 → cấp nguồn điều khiển cho mạch Rơle – công tắc tơ điều khiển cơ cấu → K02 = 1 → K2(=0/6.6) = 1 → cấp nguồn động lực cho các cơ cấu.
Kết quả là hệ thống dừng hoạt động, các guốc phanh được hạ xuống để kẹp chặt trục động cơ.
e. Các bảo vệ.
Bảo vệ công nghệ của cơ cấu di chuyển gồm có: bảo vệ căng cáp nguồn, bảo vệ lỗi động cơ lai tang cáp cấp nguồn, lỗi kẹp ray… các bảo vệ có thể được thiết bị ngoại vi bảo vệ trực tiếp như đối với các bảo vệ có yêu cầu tác động nhanh: bảo vệ ngắn mạch, dừng khẩn cấp.. hoặc được thực hiện bằng PLC. Tất cả các bảo vệ đều được báo về PLC và được hiển thị lên màn hình TP170B dưới dạng thông váo lỗi.
+ Bảo vệ ngắn mạch: được thực hiện nhờ cầu chì F12, các aptpmat F11÷F17, F51÷F57.
+ Bảo vệ quá tải: được thực hiện bởi các aptomat có Rơle nhiệt và các khối quan sát nhiệt độ F511, F512. Tín hiệu báo trạng thái bảo vệ cho các động cơ
và các phanh bởi các aptomat được báo về PLC thông qua các Rơle trung gian K03, K04.
+ Bảo vệ hành trình di chuyển: thực hiện bởi các công tắc hành trình (limit switch) +P – S10 và +P – S11. Công tắc hành trình tác động và báo về PLC làm hệ thống giảm tốc độ khi gần tới giới hạn hành trình (prelimit) hoặc làm hệ thống dừng hẳn khi tới giới hạn hành trình (limit).
+ Ngoài ra hệ thống còn có các bảo vệ căng cáp nguồn, khi có lỗi kẹp ray, lỗi động cơ lang tang cáp cấp nguồn. Khi xảy ra các lỗi này thì cơ cấu di chuyển không hoạt động được nhờ chương trình điều khiển trên PLC.