Đang tải... (xem toàn văn)
Chương 1: KháI quát về cầu trục1.1. Đặc điểm.1.1.1. Đặc điểm cơ bản của hệ truyền động và trang bị điện cho cầu trục.Phần lớn các cơ cấu cầu trục được trang bị bởi các động cơ điện. Cung cấp điện cho hệ thống có 3 dạng.-Cung cấp điện từ lưới qua các thanh góp điện cố định. Loại này thường là cầu trục phân xưởng.-Cung cấp điện từ lưới qua các cuộn cáp điện. Loại này thường dùng cho cầu trục dịch chuyển theo đường ray trên mặt đất.-Cung cấp điện từ máy phát điện diezen. Loại này thường dùng cho cầu trục di chuyển trên ô tô.
Đồ án học phần 3 1 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ Mục lục 1 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 2 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ Danh mục hình 2 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 3 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ 1. Lý do thực hiện đề tài. - Nhu cầu thực tế. Khoa học kỹ thuật phát triển nâng cao năng suất lao động hiệu quả công việc đặc biệt đã góp phần rất lớn trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đắt nước. Với sự ra đời của cầu trục thì những công việc như di chuyển hàng hoá, vật tư, thiết bị từ vị trí này tới vị trí khác được thực hiện một cách đơn giản nhưng cho hiệu quả và năng suất lao động cao. Trong công nghiệp cầu trục có nhiệm vụ nâng các thiết bị công nghệ từ mặt đắt lên cao để lắp ráp. Trong các nhà máy luyện kim cầu trục vận chuyển các cuộn thép, phôi thép hoặc các thùng kim loại nóng chảy đổ vào khuôn đúc. Trong các nhà mày cơ khí cầu trục vận chuyển các phôi gia công để gá lắp lên máy hay vận chuyển các chi tiết gia công sang các công đoạn mới. Trong cảng biển cầu trục bốc dỡ hàng hoá từ trên tàu xuống kho bãi hay ngược lại. Như vậy cầu trục đã giúp con người cơ khí hoá, tự động hoá khâu bốc xếp làm giảm sức lao động tăng năng suất hiệu quả công việc. Với những vốn kiến thức nhất định về truyền động điện, trang bị điện, PLC, khí cụ điện, tự động hoá quá trình điều khiển, và những kiến thức cơ sở khác. Với nhu cầu tiếp cận với nền khoa học kỹ thuật hiện đại. Với xu hướn hội nhập chung của đất nước. Để phần nào hoàn thiện kiến thức của mình nhà trường đã giao cho em thực hiện đồ án môn học với đề tài. “Tính toán thiết kế trang bị điện mô hình điều khiển cầu trục dung PLC – 7-300”. Với sự hướng dẫn của thầy giáo Nguyễn Đức Hỗ. 2. Mục đích thực hiện. - Hoàn thiện nội dung chương trình đào tạo của nhà trường - Hệ thống lại đượctoàn bộ kiến thức đã học - Biết cách trình bày lôgíc sáng tạo, dễ hiểu về một sáng kiến khoa học kỹ thuật - Tạo ra khả năng tư duy nhạy bén trong thiết kế sáng tạo kỹ thuật 3 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 4 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ 3. Nội dung thực hiện. Để cho ra sản phẩm dưới dạng mô hình em phải nghiên cứu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các chức năng của cầu trục từ đó tính toán lựa chọn và trang bị điện cho các bộ phận của hệ thống. Để trắc chắn sự lựa chọn của mình là tối ưu hay không cần phải có sự kiểm tra lại theo đúng quy định, tiêu chuẩn kỹ thuật mới đạt yêu cầu. 4. Phương pháp thực hiện. Để đạt được những mục đích đã nêu trên em phải thực hiện nhưng phương pháp sau: - Nghiên cứu tài liệu. - Đi thăm quan thực tế cầu trục ở nhà máy bia NaDa, cảng biển Ninh Phúc để có cái nhìn thực tế hơn về cầu trục - Phương pháp tính toán, lựa chọn và kiểm tra. Đây là phương pháp rất quan trọng, nó cho ta nhưng thông số chính xác sau khi thiết kế. - Do vốn kiến thức còn hạn chế. Hiểu biết thực tế còn ít kinh nghiệm thiết kế còn chưa có nên sự tư vấn, giúp đỡ của giáo và những người có chuyên môn về cầu trục là rất cần thiết. 5. Cấu trúc đồ án. Bố cục đồ án gồm 3 phần. - Phần mở đầu: Trình bày lý do thực hiện đề tài, mục đích thực hiện, phương pháp thực hiện. - Phần nội dung: Được bố cục theo chương. Chương 1: Khái quát về cầu trục. Chương 2 : Trang bị điện và tính toán cho cầu trục. Chương 3: Thiết kế và chọn mô hình cho cầu trục. - Phần kết luận: Những kết quả mà đồ án đã đạt được và chưa đạt được. Hướng phát triển của đề tài. 4 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 5 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ Phần nội dung Chương 1: KháI quát về cầu trục 1.1. Đặc điểm. 1.1.1. Đặc điểm cơ bản của hệ truyền động và trang bị điện cho cầu trục. Phần lớn các cơ cấu cầu trục được trang bị bởi các động cơ điện. Cung cấp điện cho hệ thống có 3 dạng. - Cung cấp điện từ lưới qua các thanh góp điện cố định. Loại này thường là cầu trục phân xưởng. - Cung cấp điện từ lưới qua các cuộn cáp điện. Loại này thường dùng cho cầu trục dịch chuyển theo đường ray trên mặt đất. - Cung cấp điện từ máy phát điện diezen. Loại này thường dùng cho cầu trục di chuyển trên ô tô. Phần lớn môi trường làm việc của cầu trục rất khắc nghiệt. Thí dụ trong nhà máy luyện kim môi trường làm việc của cầu trục là nóng ẩm và nhiều bụi. Trên bến cảng cầu trục phải làm việc ngoài trời. Chế độ làm việc của cầu trục là ngắn hạn lặp lại, khởi động và hãm thường xuyên. Tất cả các truyền động cho cơ cấu phải điều chỉnh tốc độ, lực và gia tốc. Hàng hoá được dịch chuyển theo quỹ đạo không gian nhất định cho nên thường phải phối hợp 2 hoặc 3 truyền động cùng 1 lúc. 1.1.2. Khái quát các yêu cầu cho hệ thống điều khiển truyền động cầu trục. - Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức. Tốc độ chuyển động tối ưu của hàng hoá được nâng chuyển là điều kiện trước tiên để nâng cao năng suất bốc xếp hàng hoá đưa lại hiệu quả kinh tế kĩ thuật cao nhất cho sự hoạt động của cầu trục. Nếu tốc độ nâng hạ thiết kế quá lớn sẽ đòi hỏi kích thước, trọng lượng của các bộ truyền cơ khí lớn. điều này dẫn 5 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 6 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ tới giá thành chế tạo cao. Mặt khác tốc độ nâng hạ tối ưu đảm bảo cho hệ thống điều khiển truyền động của cơ cấu thoả mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời gian hãm, làm việc liên tục trong chế độ quá độ “hệ thống liên tục đảo chiều theo chu kì bốc xếp”. Gia tốc và độ giật thoả mãn yêu cầu. Ngược lại nếu tốc độ quá thấp sẽ ảnh hưởng tới năng suất bốc xếp hàng hoá. Thông thường tốc độ chuyển động của hàng hoá ở chế độ định mức thường nằm trong phạm vi 0,2 đến 1 m/s hay 12 đến 60 m/ph. Điều khiển chuyển động cho các cơ cấu cầu trục cần đảm bảo các yêu cầu tiếp theo. - Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. Phạm vi điều chỉnh của các cơ cấu điều chỉnh tốc độ của các cơ cấu điều khiển chuyển động là điều kiện cần thiết để nâng cao năng suất bốc xếp hàng đồng thời thoả mãn các yêu cầu công nghệ bốc xếp với nhiều chủng loại hàng hoá. Cụ thể là khi nâng và hạ móc không tải hay tải trọng nhẹ với tốc độ cao còn khi có yêu cầu khai thác phải có tốc độ thấp và ổn định để hạ hàng hóa vào vị trí yêu cầu (điều này do kĩ thuật bốc xếp hoặc kĩ thuật lắp máy đòi hỏi cụ thể với từng loại cầu trục). Ngoài các hệ thống truyền động phải có các tác động trung gian sau. - Tốc độ toàn tải V đm . - Tốc độ nâng 1/2 tải ( 1,5 đến 1,7)V đm . - Tốc độ nâng móc không ( 3đến 3,5)V đm . - Tốc độ hạ toàn tải (2 đến 2,5)V đm. - Tốc độ hạ ít tải và không tải (2 đến 2,5)V đm . Vì vậy số cấp tốc độ cho các cơ cấu điều khiển chuyển động của cầu trục ít nhất là 3 cấp tốc độ. Cấp tốc độ thấp thoả mãn công nghệ nâng hạ hàng khi chạm đất. Cấp tốc độ cao là tốc độ tối ưu cho từng cơ cấu, giữa 2 cấp tốc độ này thường được thiết kế thêm các tốc độ trung gian để thoả mãn công nghệ bốc xếp hàng hoá cũng như sự làm việc ổn định của cầu trục. - Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ 6 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 7 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ Các cơ cấu điều khiển chuyển động trên cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, thường hệ số đóng điện tương đối ε %=40% vì vậy thời gian quá độ chiếm hầu hết thời gian công tác. Do đó việc rút ngắn thời gian quá độ là biện pháp cơ bản để năng cao năng suất. Thời gan quá độ trong các chế độ công tác là thời gian khởi động và thời gian hãm trong quá trình tăng tốc, giảm tốc. Để rút ngắn thời gian quá độ cần sử dụng biện pháp sau: + Chọn động cơ có mômen khởi động lớn. + Giảm mômen quán tính (GD) 2 của các bộ phận quay + Dùng động cơ điện có tốc độ không cao từ 1000- 1500vòng/phút. Đối với động cơ điện một chiều mômen khởi động phụ thuộc vào giới hạn dòng của các phiến góp vì vậy thường chọn I kđ = 2-> 2,5 I đm . Đối với động cơ diện xoay chiều mômen khởi động phụ thuộc vào loại động cơ . Với động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc mômen khởi động có thể đạt 1,5 M đm , còn với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn mômen khởi động có thể chọn bằng mômen tới hạn M max. Việc sử dụng động cơ có tốc độ thấp trong hệ thống điện một mặt rút ngắn được quá trình quá độ, mặt khác nâng cao được hiệu suất, khi sử dụng bộ điều tốc cơ khí có tỉ số nhỏ. - Có trị số hiệu suất và ϕ cos . - Công tác khai thác hợp lí cầu trục trong bốc xếp hàng hoá là một yếu tố để nâng cao tính kinh tế của hệ thống điều khiển. Như chúng ta đã biết hệ thống truyền động của cầu trục thường không sử dụng hết công suất, hệ số tải thường trong khoảng từ 0,3-> 0,4. Do vậy khi chọn các động cơ truyền động phải chọn loại có hiệu suất ϕ cos cao và ổn định trong phạm vi rộng. - Đảm bảo an toàn hàng hoá. 7 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 8 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ Đảm bảo an toàn cho hàng hoá, cho thiết bị và đảm bảo an toàn cho công nhân bốc xếp là yêu cầu cao nhất trong công tác khai thác vận hành cầu trục. Để thực hiện được điều đó cần chú ý tới các giải pháp sau: + Cần có quy trình an toàn cho công tác vận hành và điều khiển cầu trục trong quá trình hoạt động. + Trong quá trình tính toán thiết kế phải chọn các hệ số dự trữ hợp lý + Kỹ thuật điều khiển cầu trục cần có các hệ thống giám sát bảo vệ tự động cho các hệ thống điều khiển chuyển động cầu trục. Các hệ thống cần có các bảo vệ như bảo vệ móc chạm đỉnh, bảo vệ trùng cáp cho các cơ cấu nâng hạ, ngoài ra còn có các hệ thống đo lường và bảo vệ quá tải tải trọng nâng hạ hàng. Hệ thống điều khiển bắt buộc phải có các bảo vệ sự cố, bảo vệ “0”, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải nhiệt cho các động cơ thực hiện và dừng khẩn cấp. Các loại phanh hãm cho các hệ thống làm việc có tính bền vững cao. Các giải pháp đảm bảo an toàn trên đây trong quá trình khai thac cầu trục phải kiểm tra thường xuyên và phải được kiểm tra tại các cơ quan đăng kiểm. - Điều khiển tiện lợi và an toàn. Để đảm bảo thuận lợi cho người điều khiển việc thiết kế cabin điều khiển cùng với các thiết bị điều khiển phải được bố trí thuận tiện và thống nhất giữa các loại cầu trục đồng thời người điều khiển cầu trục có thể sử dụng các lệnh khẩn cấp một cách thuận tiện và dễ dàng. - ổn định nhiệt cơ và điện. Các cầu trục thông thường được láp ráp để vận hành ngoài trời. Các khu vục làm việc thông thường có nhiệt độ làm việc biến đổi theo mùa rõ rệt. Ngoài ra các cầu trục cảng biển còn chịu ảnh hưởng của hơi nước mặn vì vậy các thiết bị điện kết cấu phải được chế tạo thích hợp với môi trường công tác. 8 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 9 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ 1.2. Cấu tạo cầu trục (cầu trục trong phân xưởng). Cầu trục gồm có gầm cầu di chuyển trên đường ray lắp đặt dọc theo chiều dài của phân xưởng cơ cấu nâng hạ hàng lắp trên xe con di chuyển dọc theo gầm cầu theo chiều ngang của nhà xưởng. Cơ cấu bốc hàng của cầu trục có thể dùng móc (đối với những cầu trục có công suất lớn có 2 móc hàng, cẩu móc hàng chính có tải trọng lớn và có cẩu móc phụ có tải trọng nhỏ) hoặc dùng gầu ngoạm. Trong mỗi cầu trục có 3 chuyển động chính là di chuyển xe cầu, di chuyển xe con (xe trục) và nâng hạ hàng (hình 1.1). 9 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 10 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ Hình 1.1 Cấu tạo và trang bị điện cho cầu trục Trên cầu trục được trang bị 4 động cơ truyền chuyển động cơ di chuyển xe con 10. Phanh hãm điện từ 6,11,14,18 lắp hợp bộ với động cơ truyền động. Điều khiển các động cơ bằng các bộ khống chế 3 trong cabin điều khiển. Hộp điện trở 8 dùng để khởi động và điều chỉnh tốc độ các đông cơ được lắp đặt trên gầm cầu. Bảng bảo vệ 2 để bảo vệ quá tải, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ điện áp không được lắp đặt trong cabin điều khiển. Để hạn chế hành trình di chuyển của các cơ cấu dùng các công tắc hành trình 4 và 5 cho cơ cầu di chuyển xe cầu, 9 và 17 cho cơ cấu di chuyển xe con và 13 cho cơ cấu nâng hạ hàng. Cung cấp điện cho cầu trục bằng hệ thống tiếp điện chính 1 gồm 2 bộ phận. Bộ cấp điện là 3 thanh thép góc lắp trên các giá đỡ bằng sứ cách điện lắp đặt dọc theo nhà xưởng và bộ phận tiếp đien lắp trên cầu trục để cấp điện cho thiết bị điện trên các cơ cấu xe con dùng bộ tiếp điện phụ 15 lắp dọc theo chiều dọc của gầm cầu. 1.3. Phân loại. 1. Phân loại theo trọng tải nâng chuyển hàng hoá. - Cầu trục có tải trọng nhỏ : Tải trọng nâng chuyển từ 1 -> 5 tấn. - Cầu trục co tải trọng trung bình: Tải trọng nâng chuyển từ 10 -> 30 tấn. - Cầu trục co tải trọng lớn: Tải trọng nâng chuyển từ 30-> 60 tấn. - Cầu trục co tải trọng rất lớn: Tải trọng nâng chuyển từ 80-> 120 tấn. 2. Phân loại theo đặc điểm công tác. 10 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A [...]... 11 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ - Cầu trục trang bị cho kho bãi nhà xưởng: Là cầu trục chạy trên ray trang bị cho kho hàng, các phân xưởng cơ khí Cầu trục loại này có cơ cấu điều khiển chuyển động chính là cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn, các cầu trục này thường được thiết kế điều khiển tại chỗ và từ xa - Cầu trục khung giầm chạy trên đường ray Cầu trục khung giầm thép dạng... Trang bị điện và tính chọn các phần tử cho cầu trục 2.1 Sơ đồ khống chế cầu trục điển hình : Điều khiển cầu trục bằng bộ khống chế động lực Các bộ phận khống chế động lực dùng để điều khiển các động cơ chuyển động các cơ cấu của cầu trục có công suất nhỏ và trung bình với chế độ làm việc nhẹ nhàng Bộ khống chế động lực có cấu tạo đơn giản đẽ dàng trong công nghệ chế tạo, giá thành không cao, điều khiển. .. động cơ 1 pha và ta nhận được đường đặc tính A(đường nét đứt trên hình 2.2) Khi đó ta được tốc độ hạ thấp (với phụ tải bằng M1) 2.2 Tự động hóa cho cầu trục Khi cầu trục mới ra đời người ta tự động hóa cho cầu trục bằng hệ thống tiếp điểm như điều khiển cầu trục bằng vô lăng, bằng nút bấm, cấp nguồn cho cầu trục dùng công tắc tơ ,cầu dao Vì đặc điểm làm việc của cầu trục là ngắn hạn lặp lại quá trình đóng... có tính năng ưu việt đến thế ? 2.3 Giới thiệu chung PLC S7 -300 2.3.1.Cấu trúc chung của một bộ điều khiển PLC (Hình 2.3) Thiết bị điều khiển logic khả trình (Progammable Logic Control), là loại thiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng mạch số Do đó PLC là một bộ điều khiển số dễ thay đổi thuật toán. .. Đức Hỗ Hình 2.3: Cấu trúc chung của một bộ điều khiển PLC Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển thì PLC phải có tính năng như một máy tính. Đồng thời để thực hiện được một chương trình điều khiển thì PLC phải có tính năng như một máy tính bao gồm một bộ vi xử lý (CPU), một hệ điều hành, bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển, dữ liệu và các cổng vào ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển. .. nhược điểm : Vi mạch phức tạp, muốn thay đổi công nghệ rất khó khăn (phải thiết kế lại bộ vi điều khiển) Để khắc phục nhược điểm này bộ điều khiển PLC-S7 -300 đã ra đời Bộ điều khiển PLC-S7 -300 đã khắc phục được nhược điểm của hệ có tiếp điểm và bộ vi điều khiển, ngoài ra nó còn có ưu điểm là : - Dễ dàng thay đổi thuật toán điều khiển nhờ thay đổi phần mềm thực tế - Thời gian lắp đặt công trình ngắn -... chạy trên đường ray được trang bị cho cảng biển, các nhà máy đóng tàu biển Loại này thường được thiết kế có tải trọng nâng lớn làm việc trong phạm vi quy định Gồm 3 cơ cấu điều khiển chuyển động: cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn - Cầu trục bốc xếp container Cầu trục giàn bánh lốp bốc xếp container co cơ cấu điều khiển chuyển động chính của cầu trục giàn bánh lốp bao... rơle trung gian … - Số lượng cổng ra số, các yêu cầu kỹ thuật - Số lượng cổng ra tương tự, các yêu cầu kỹ thuật ⇒ Xác định các số lượng module vào, ra cho hệ thống B2: Thiết kế thuật giải (Lựa chọn thuật toán điều khiển) - Luật điều khiển PI, PD, PID - Luật điều khiển mờ - Luật điều khiển mờ lai - Luật điều khiển mờ thích nghi Ngoài ra còn có một cách khác là đi xây dựng mạch logic theo quan hệ giữa các... Đức Hỗ - Có thể tính toán được chính xác giá thành đầu tư vào dây truyền - Chuẩn hoá được phần cứng điều khiển - Độ tin cậy, độ chính xác cao - Thích ứng được trong môi trường khắc nghiệt - Có cấu trúc chương trình điều khiển rõ ràng, mạch lạc, giúp phát hiện và xử lý sự cố một cách nhanh chóng và dễ dàng - Điều khiển tự động, bán tự động và điều khiển hoàn toàn bằng tay Vậy PLC-S7 -300 có cấu tạo như... thống cần điều khiển) * Cổng vào: ghép nối với các thiết bị chuyển mạch, cảm biến, tay điều khiển. v.v 26 Sinh viên: Trần Quang Văn Lớp: ĐL-KTĐ1A Đồ án học phần 3 27 GVHD: Nguyễn Đức Hỗ - Số lượng cổng vào số, các yêu cầu kỹ thuật - Số lượng cổng vào tương tự, các yêu cầu kỹ thuật * Cổng ra: ghép nối với những thiết bị như van điện từ, đèn chỉ báo, rơle trung gian … - Số lượng cổng ra số, các yêu cầu kỹ