Phân tích trang bị điện cần trục Tukan của công ty Viconship. Đi sâu nghiên cứu quá trình di chuyển và bảo vệ quá tải

Bé GI¸O DôC & §µO T¹O TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG PHÂN TÍCH TRANG BỊ ĐIỆN CẦN TRỤC TUKAN CỦA CÔNG TY VICONSHIP. ĐI SÂU NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH DI CHUYỂN VÀ BẢO VỆ QUÁ TẢI §å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ cHÝNH QUY Ngành: Điện Công Nghiệp Sinh viªn : Văn Đức Khôi Ngêi híng dÉn : T.S Trần Sinh Biên H¶I phßng – 2009 Bộ Giáo Dục Đào Tạo TTR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG PHÂN TÍCH TRANG BỊ ĐIỆN CẦN TRỤC TUKAN CỦA CÔNG TY VICONSHIP. ĐI SÂU NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH DI CHUYỂN VÀ BẢO VỆ QUÁ TẢI §å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ CHÝNH QUY Ngµnh : ®iÖn c«ng nghiÖp H¶I phßng - 2009 Bé GI¸O DôC & §µO T¹O TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG PHÂN TÍCH TRANG BỊ ĐIỆN CẦN TRỤC TUKAN CỦA CÔNG TY VICONSHIP. ĐI SÂU NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH DI CHUYỂN VÀ BẢO VỆ QUÁ TẢI §å ¸N TèT NGHIÖP §¹I HäC HÖ cHÝNH QUY Ngành: Điện Công Nghiệp Sinh viªn : Văn Đức Khôi Ngêi híng dÉn : T.S Trần Sinh Biên H¶I phßng – 2009 Céng hoµ x· héi chñ nghÜa viÖt nam ®éc lËp - tù do - h¹nh phóc ----------------o0o----------------- Bé GI¸O DôC & §µO T¹O TR¦êNG §¹I HäC D¢N LËP H¶I PHßNG NhiÖm vô ®Ò tµi tèt nghiÖp Sinh viªn : Văn Đức Khôi M· sè : LT10184 Líp : §CL101 Ngµnh : §iÖn C«ng NghiÖp. Tªn ®Ò tµi : Phân tích trang bị điện cần trục TUKAN của Công ty VICONSHIP. Đi sâu nghiên cứu quá trình di chuyển và bảo vệ quá tải NhiÖm vô ®Ò tµi 1. Néi dung vµ c¸c yªu cÇu cÇn gi¶i quyÕt trong nhiÖm vô ®Ò tµi tèt nghiÖp (vÒ lý luËn, thùc tiÔn, c¸c sè liÖu cÇn tÝnh to¸n vµ c¸c b¶n vÏ). 2. C¸c sè liÖu cÇn thiÕt ®Ó thiÕt kÕ, tÝnh to¸n. 3. §Þa ®iÓm thùc tËp tèt nghiÖp: Tổng Công ty CNTT Nam Triệu. C¸c c¸n bé híng dÉn ®Ò tµi t«t nghiÖp Ngêi híng dÉn thø nhÊt Hä vµ tªn : Häc hµm, häc vÞ : C¬ quan c«ng t¸c : Néi dung híng dÉn : TrÇn Sinh Biªn TiÕn sÜ Trêng §¹i Häc Hµng H¶i Toµn bé ®Ò tµi Ngêi híng dÉn thø hai Hä vµ tªn : Häc hµm, häc vÞ : C¬ quan c«ng t¸c : Néi dung híng dÉn : §Ò tµi tèt nghiÖp ®îc giao ngµy 06 th¸ng 04 n¨m 2009. Yªu cÇu ph¶i hoµn thµnh xong tríc ngµy 06 th¸ng 07 n¨m 2009. §· nhËn nhiÖm vô §.T.T.N. Sinh viªn V¨n §øc Kh«i §· giao nhiÖm vô §.T.T.N C¸n bé híng dÉn §.T.T.N T.S TrÇn Sinh Biªn H¶i Phßng, ngµy......th¸ng ... n¨m 2009 HiÖu trëng. GS.TS.NG¦T TrÇn H÷u NghÞ PhÇn nhËn xÐt tãm t¾t cña c¸n bé híng dÉn. 1. Tinh thÇn th¸i ®é cña sinh viªn trong qu¸ tr×nh lµm ®Ò tµi tèt nghiÖp. 2. §¸nh gi¸ chÊt lîng cña §.T.T.N (so víi néi dung yªu cÇu ®· ®Ò ra trong nhiÖm vô §.T.T.N, trªn c¸c mÆt lý luËn thùc tiÔn, tÝnh to¸n gi¸ trÞ sö dông, chÊt lîng c¸c b¶n vÏ…). 3. Cho ®iÓm cña c¸n bé híng dÉn : (§iÓm ghi b»ng sè vµ ch÷) Ngµy…..th¸ng…..n¨m 2009. C¸n bé híng dÉn chÝnh. NhËn xÐt ®¸nh gi¸ cña ngêi chÊm ph¶n biÖn ®Ò tµi tèt nghiÖp 1. §¸nh gi¸ chÊt lîng ®Ò tµi tèt nghiÖp vÒ c¸c mÆt thu thËp vµ ph©n tÝch sè liÖu ban ®Çu, c¬ së lý luËn chän ph¬ng ¸n tèi u, c¸ch tÝnh to¸n chÊt lîng thuyÕt minh vµ b¶n vÏ, gi¸ trÞ lý luËn vµ thùc tiÔn ®Ò tµi. 2. Cho ®iÓm cña c¸n bé chÊm ph¶n biÖn. (§iÓm ghi b»ng sè vµ ch÷) Ngµy…….th¸ng……..n¨m 2009 Ngêi chÊm ph¶n biÖn. MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC TUKAN 2 1.1. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CẦN TRỤC 2 1.2. ỨNG DỤNG, VAI TRÒ, CẤU TẠO CHUNG CỦA CẦN TRỤC 5 CHƯƠNG 2: TRANG BỊ ĐIỆN CẦN TRỤC TUKAN. 8 2.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VÀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA CẦN TRỤC TUKAN 8 2.1.1. Các thông số kỹ thuật 8 2.1.1.1. Đặc tính của cần trục TUKAN 8 2.1.1.2. Các bộ phận máy móc: 9 2.1.2. Thông số phần điện 10 2.2. CƠ CẤU CẤP NGUỒN CHO HỆ THỐNG CẦN TRỤC TUKAN 11 2.2.1. Chức năng các phần tử 20 2.2.2. Nguyên lý hoạt động 21 2.2.3. Các bảo vệ trong sơ đồ cấp nguồn 23 2.3. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU THAY ĐỔI TẦM VỚI 24 2.3.1. Chức năng các phần tử 29 2.3.2. Nguyên lý hoạt động 30 2.3.3. Thực hiện hành trình thu vươn cần 31 2.3.4. Quá trình phanh hãm 32 2.3.5. Các bảo vệ trong cơ cấu thay đổi tầm với 34 2.4. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU QUAY 35 2.4.1. Sơ đồ nguyên lý của cơ cấu quay. 35 2.4.2. Chức năng các phần tử 41 2.4.2. Nguyên lý hoạt động 42 2.4.3. Các bảo vệ của hệ thống quay 44 2.5. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU NÂNG HẠ 45 2.5.1. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nâng hạ hàng 45 2.5.2. Chức năng các phần tử 53 2.5.3. Nguyên lý hoạt động 54 2.5.4. Bảo vệ 55 2.6. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA CẦN TRỤC TU KAN 56 2.7. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU DI CHUYỂN 59 CHƯƠNG 3: ĐI SÂU NGHIÊN CỨU CƠ CẤU DI CHUYỂN CẦN TRỤC TU KAN 60 3.1. CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ 79 3.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 81 3.2.1. Chuẩn bị đưa hệ thống vào hoạt động 81 3.2.2. Tay điều khiển ở vị trí 0 82 3.2.3. Thực hiện di chuyển: 83 3.3. QUÁ TRÌNH PHANH HÃM 85 3.4. DỪNG KHẨN CẤP 86 3.5. CÁC BẢO VỆ 86 3.6. CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ LAI TANG CÁP 87 3.6.1. Chức năng các phần tử 92 3.6.2. Hoạt động của động cơ lai tang cáp 92 3.7. CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA KHỐI KẸP RAY 93 3.7.1. Chức năng 93 3.7.2. Hoạt động khối kẹp ray 93 CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ TẢI CẦN TRỤC TUKAN 97 4.1. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC BẢO VỆ QUÁ TẢI 97 4.1.1. Các sơ đồ nguyên lý 97 4.2. PHÂN TÍCH KHỐI BẢO VỆ CẦN TRỤC TUKAN. 104 4.2.1. Chức năng các phần tử khối bảo vệ PSV3. 104 4.2.2. Hoạt động khối bảo vệ PSV3. 105 4.3. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU CẤP NGUỒN 106 4.4. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU THAY ĐỔI TẦM VỚI 108 4.5. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU DI CHUYỂN 109 4.6. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU QUAY 111 4.7. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG 111 4.8. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU ĐÓNG MỞ GẦU NGOẠM 113 KẾT LUẬN 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển của đời sống sản xuất đã dẫn đến sự gia tăng yêu cầu bốc xếp hàng hóa, lắp ráp thiết bị. Sự tăng vọt đó trong những năm gần đây là một trong những nguyên nhân thúc đẩy sự phát triển của các thiết bị nâng vận chuyển nói riêng và cần trục nói chung. Là một nước đang trên đà phát triển, Việt Nam cần rất nhiều phương tiện bốc xếp hàng hóa, lắp máy, xây dựng. Đặc biệt nước ta lại có vị trí địa lí thuận lợi cho vận tải đường biển với nhiều cảng lớn nên nhu cầu sử dụng cần trục là tương đối lớn. Số lượng cần trục nhập vào nước ta ngày càng nhiều với chủng loại thuộc nhiều dòng cần trục khác nhau. Các cần trục này được sản xuất với nhiều hãng với công nghệ chế tạo khác nhau nhưng đa phần là các dòng cần trục sản xuất tại Liên Xô trước đây và các dòng cần trục sản xuất tai Cộng hòa liên bang Đức, Phần Lan, Trung Quốc... Nhìn chung cần trục nhập vào nước ta trong những năm gần đây đều áp dụng những công ngệ hiện đại, ứng dụng những thành tựu mới nhất của kỹ thuật điện tử công suất lớn và tin học, khả năng tự động hóa ngày càng cao, có năng suất làm hàng cao. Tuy nhiên để khai thác có hiệu quả các cần trục này cần có hiểu biết về các thiết bị điện tử công suất lớn và tin học. Nhận thấy vai trò to lớn của việc nghiên cứu công nghệ điều khiển cần trục, được sự tin cậy của các thầy cô giáo đặc biệt là thầy giáo TS : Trần Sinh Biên em đã nhận đề tài : ''Phân tích trang bị điện cần trục TUKAN của công ty Viconship. Đi sâu nghiên cứu cơ cấu di chuyển và bảo vệ quá tải" Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS: Trần Sinh Biên đã tận tình chỉ bảo hướng dẫn cho em trong bản đồ án giúp em hoàn thành tốt bản đồ án này. Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp đã chỉ bảo, đóng góp ý kiến, giúp em trong quá trình làm đồ án. Do những hạn chế về kinh nghiệm, kiến thức, về thời gian nên bản đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em rất mong được sư góp ý của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp. Em xin trân trọng cảm ơn. Chương 1.  TỔNG QUAN VỀ CẦN TRỤC TUKAN 1.1. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CẦN TRỤC : Cần cẩu chân đế có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nó nâng cao năng lực bốc xếp tại các cảng sông cảng biển và trong các nhà máy xí nghiệp… Các thế hệ cẩu từ năm 1986 với hệ truyền động là động cơ không đồng bộ 3 pha roto dây quấn, điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ mạch roto. Mạch điều khiển chủ yếu thiết kế là các hệ rơle công tắc tơ nên hệ thống điều khiển kém chính xác. Bên cạnh đó khi tần suất đóng cắt lớn, sẽ gây mòn tiếp điểm nên phải bảo dưỡng thường xuyên. Việc điều chỉnh tốc độ sử dụng điện trở phụ gây tổn hao lớn về điện năng trên các điện trở này. Tín hiệu từ tay điều khiển được đưa đến các rơle trung gian, tín hiệu của các rơle trung gian dùng để điều khiển đóng cắt các công tăc tơ cấp nguồn cho các động cơ thực hiện của các cơ cấu, sự liên động giữa các cơ cấu được thực hiện bằng các tiếp điểm khống chế. Như vậy là năng lượng đã được khuyếch đại hoàn toàn bằng các hệ thống rơle công tắc tơ, từ năng lượng ở tay điều khiển tương đối nhỏ đã chuyển thành năng lượng lớn cấp nguồn cho động cơ thực hiện. Trong thời kỳ đầu các thiết bị điện tử công suất lớn mới ra đời, người ta đã sử dụng các thiết bị này để khởi động và điều khiển tốc độ động cơ. Phần điều khiển được thực hiện chủ yếu bằng kỹ thuật tương tự với nhiều khối mạch ghép lại, mỗi khối thực hiện một chức năng riêng. Do có cấu trúc như vậy nên hệ thống rất phức tạp đòi hỏi người vận hành, khai thác, bảo dưỡng sữa chữa cần có trình độ cả về công nghệ và điện tử công suất. Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhất là về điện tử công suất và tin học, các hệ thống truyền động cho cần cẩu đã có nhiều thay đổi thậm chí ngay từ ý tưởng, quan niệm thiết kế. Hệ thống đã được sử dụng trong các hệ thống động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần. Hệ thống thường được thiết kế là các hệ số với phần tử xử lý, điều khiển chính là PLC hoặc máy tính. Hệ thống điều khiển thường là hệ kín, điều khiển giám sát bằng máy tính với độ tin cậy cao. Việc kiểm tra các thông số đầu vào và điểu khiển được thực hiện tập trung tại CPU, bảo vệ liên động giữa các cơ cấu thực hiện bằng cả phần cứng và phần mềm. Tín hiệu điều khiển từ tay điều khiển, qua bộ mã hoá chuyển thành tín hiệu số sau đó đưa tới đầu vào PLC. PLC xử lý các tín hiệu đầu vào theo luật điều khiển được lập trình từ trước, tín hiệu đầu ra của PLC có thể được đưa tới biến tần, microrơle để đóng cắt các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ. Tuỳ theo yêu cầu công nghệ, chất lượng bốc xếp và giá thành mà người ta lựa chọn số cấp tốc độ cho động cơ để từ đó lựa chọn phương án sử dụng biến tầm hay dùng rơle, công tắc tơ. Trong hệ thống này năng lượng cũng được khuyếch đại nhờ hệ thống rơle trung gian. Nhưng cho dù thuộc thế hệ nào hay được thiết kế theo kiểu gì đi nữa, thì cần trục luôn được thiết kế với kỹ thuật tối ưu hoá biến điều khiển, nhằm giảm thiểu số biến điều khiển mà vẫn đảm bảo khả năng điều khiển, theo yêu cầu công nghệ. Các chuyển động nâng hạ, quay, độ giật. Đồng thời cần đảm bảo cấu trúc động học có thể thoả mãn các thông số điều khiển đó. Hệ thống điều khiển có thiết bị điều khiển, thiết bị giám sát làm giao diện giữa người vận hành và hệ thống như: báo động, báo lỗi, dừng khẩn cấp. Khi nghiên cứu thiết bị điều khiển của cần trục ta phải nhận dạng được hệ thống điều khiển là tương tự hay số, nhận dạng các thiết bị điểu khiển chính qua đó phân tích chức năng, tầm quan trọng của nó trong quá trình điều khiển cũng như có sự cố có thể phát sinh khi hoạt động. Quá trình biến đổi năng lượng ở cần trục thường được thực hiện bằng máy điện, các bộ biến đổi điện từ hoặc điện cơ. Khi nghiên cứu đặc biệt chú ý đến khả năng cung cấp công suất cũng như độ an toàn tin cậy của các máy điện, kết cấu tổng thể của hệ thống, các chế độ làm việc của máy điện và hệ thống. Xuất phát từ các nguyên tắc cơ bản của hệ truyền động điện sử dụng trong thiết bị vận chuyển để phân tích được các đặc tính đặc trưng từ đó vận dụng một cách thành thạo, linh hoạt trong công tác điều chỉnh hệ thống thoả mãn yêu cầu công nghệ. Việc nghiên cứu có thể thực hiện bằng phương pháp kinh nghiệm hay các phương pháp kinh điển. Các phương pháp này thường mất nhiều thời gian. Hiện nay phương pháp nghiên cứu hệ truyền động điện bằng máy tính cho nhiều ưu điểm nhất, kết quả tính toán dựa trên mô hình toán cho kết quả với độ chính xác cao trong thời gian ngắn thoả mãn được mong muốn của ngành kỹ thuật. Khi đã có được đặc điểm, đặc tính của từng cơ cấu cần phải khảo sát tổng thể toàn bộ hệ thống để đánh giá được khả năng bốc xếp của cần trục. Đối với toàn bộ hệ thống phương pháp nghiên cứu sử dụng hiện nay là mô phỏng trên máy tính số. Tuy nhiên việc mô phỏng không hề dễ dàng vì hệ thống rất nhiều tham số lại phụ thuộc môi trường làm việc. Trong tực tế có hai phương pháp chung để đánh giá năng lực của thiết bị nâng vận chuyển. Phương pháp thứ nhất là Phương pháp thống kê khả năng hoạt động, số lần bốc hàng trong một thời gian nhất định và đưa ra kết luận. Phương pháp thứ hai là dựa vào tính năng kỹ thuật, kết cấu của từng thiết bị, khí cụ điện, máy điện cũng như xuất sứ của chúng từ các hãng sản xuất mà đánh giá. Phương pháp này có kết quả nhanh, nhưng phương pháp đòi hỏi người đánh giá có kiến thức tầm cỡ chuyên gia và không tránh khỏi tính chủ quan nên phải hết sức tỉ mỉ và thận trọng. Từ kết quả đánh giá đó xây dựng được quy trình khai thác vận hành hợp lý để khai thác tốt nhất năng lực của thiết bị, rút ngắn thời gian cho thu hồi vốn, tăng tích luỹ. 1.2. ỨNG DỤNG, VAI TRÒ, CẤU TẠO CHUNG CỦA CẦN TRỤC Có nhiều loại cần trục khác nhau về cấu tạo bởi các hãng khác nhau nhưng nhìn chung đều có 2 khu vực ứng dụng chính là bốc xếp hàng hoá và xây dựng, Nhóm thứ nhất dùng để bốc xếp hàng hoá trong các nhà máy, bến bãi, kho chứa, bến cảng… Phạm vi công suất của các cần trục của nhóm này là từ vừa đến lớn. Nhóm thứ 2 được dùng để xây dựng và lắp máy. Các cần trục thuộc nhóm thứ 2 này cũng có phạm vi công suất từ vừa đến lớn nhưng có yêu cầu rất cao về điều chỉnh tốc độ phải tốt. Hiện nay ở nước ta các loại cần trục được sử dụng phổ biến là các loại: KYPOB của CHLB Nga, KONDOR, SOKOL, TAKAN của CHLB Đức, KONE của Phần Lan, CQ523 của Trung quốc. Sự ra đời của cần trục đã đem lại những thay đổi to lớn trong sản xuất. Nó đã giúp giải phóng sức lao động của con người, nâng cao năng xuất, giảm giá thành sản xuất , giá cả của hàng hoá và dịch vụ cũng theo đó mà giảm xuống, tạo điều kiện cho việc tự động hoá trong sản xuất… Ngày nay cần trục xuất hiện gần như trong toàn bộ các khu vực sản xuất với nhiều mức tải trọng khác nhau. Ngoài ra còn có các loại cần trục lớn phục vụ cho việc nâng chuyển, vật liệu siêu trường, siêu trọng. Nhờ cần trục con người đã có được những tiến bộ lớn trong sản xuất. Phân loại: có nhiều cách để phân loại cần trục trong đó người ta phân loại theo hai yếu tố chính sau đây để phân loại cần trục: - Theo vị trí đặt: ta có các loại cần trục đặt tại cảng biển, cảng sông, đặt trong các nhà máy, đặt trên các thiết bị vận chuyển… - Theo hệ điều khiển truyền động điện cần trục được chia thành 3 nhóm sau: Nhóm 1: Được ra đời và sản xuất trước năm 1996. Cần trục nhóm này có hệ điều khiển chủ yếu được thiết kế trên nguyên tắc tay điều khiển kết hợp với trạm từ. Do đó kỹ thuật khai thác bão dưỡng phức tạp, cần nhiều nhân công, cần có trình độ cao sâu sắc nhưng mức độ tự động hoá yêu cầu không cao. Hệ truyền động điện nhóm này thường dùng là hệ máy phát động cơ (F – D) hệ máy phát động cơ kích từ bằng khuyếch đại từ. Nếu sử dụng động cơ dị bộ roto lồng sóc có nhiều cuộn dây thì thường khởi động trực tiếp. Nếu sử dụng động cơ 1 chiều hay động cơ roto dây quấn thì thường khởi động và điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ. Nhóm 2: Các cần trục nhóm này được sản xuất trong khoảng từ năm 1996 - 2000. Trong giai đoạn này sự chuyển tiếp của hệ điều khiển rơle - công tắc tơ sang sử dụng phần mềm và thiết bị điện tử từng phần. Hệ điều khiển có thể gồm nhiều khối bảng mạch ghép lại trong đó mỗi bảng mạch sẽ thực hiện những chức năng riêng. Do đó cấu trúc hệ thống tương đối phức tạp, đòi hỏi người khai thác có trình độ chuyên môn cao về điện tử công suất và các tổ hợp điện tử. Các cần trục nhóm này thường sử dụng các bộ khởi động và điều chỉnh tốc độ bằng tiristor. Nhóm 3: Ra đời sau năm 2000. Hầu hết các cần trục nhóm này đều có ứng dụng các thành tựu về cơ điện từ, kỹ thuật tin học và kỹ thuật truyền thông tin. Cấu trúc hệ thống của các cần trục này tương đối đơn giản, tuy nhiên lại đòi hỏi rất cao về trình độ hiểu biết công nghệ. Hệ truyền động điện thường sử dụng trong nhóm này là hệ biến tần – động cơ biến tần thường là động cơ dị bộ roto dây quấn hoặc động cơ 1 chiều. Ngoài ra trong thực tế dựa theo cách di chuyển của cần trục người ta có thể chia thành cần trục chân đế, cần trục bánh lốp, cần trục bánh xích… Cấu tạo chung của cần trục: thường là mỗi cần trục đều có 4 cơ cấu chính gồm: - Cơ cấu nâng hạ hàng: thực hiện chức năng nâng hàng hoá theo phương thẳng đứng. - Cơ cấu thay đổi tầm với: thực hiện chức năng thay đổi chiều cao nâng và độ vươn tay cần. Đối với cơ cấu này thông số đáng quan tâm nhất là tầm với lớn nhất và tầm với nhỏ nhất cho phép. Nếu vượt quá giới hạn này thì cần trục có thể bị lật hoặc hàng hóa sẽ bị va đập vào cần trục. - Cơ cấu quay: Thực hiện chức năng quay tháp cẩu 360 độ quanh trục thẳng đứng. Thường cơ cấu này được truyền động bởi hai động cơ kết hợp với hai bộ truyền. - Cơ cấu di chuyển chân đế: thực hiện di chuyển toàn bộ cần trục. Tuỳ theo thiết kế số chân đế có thể là 4 hoặc lớn hơn và thường là các bánh sắt di chuyển trên ray. Ngoài ra cần trục còn có các loại cơ cấu phụ như: Truyền động thu thả cáp cấp nguồn, hệ thống quạt gió và điều hoà nhiệt độ, hệ thống bơm dầu bôi trơn, hệ thống sấy… Mỗi cơ cấu đều có đặc điểm riêng và chế độ hoạt động và phụ tải vì thế ta cần nghiên cứu về công nghệ và phân loại phụ tải của từng cơ cấu trước khi đi vào thiết kế hệ thống. Chương 2. TRANG BỊ ĐIỆN CẦN TRỤC TUKAN 2.1. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM VÀ THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ CỦA CẦN TRỤC TUKAN Cần trục TUKAN là một trong những cần trục hiện đại nhất do nhà máy KRANDBAU EBERSWALDE của Cộng hoà liên bang Đức sản xuất. Cần trục này kết hợp với khung chụp tự động làm tăng năng suất làm hàng lên rất nhiều. Đặc biệt nhờ có khung chụp tự động mà cần trục có thể thực hiện xếp dỡ mà không cần có sự hỗ trợ của công nhân để đóng mở các chốt của khung chụp, hay thay dạng khung chụp cho phù hợp với dạng container. Người điều khiển có thể trực tiếp ngồi trên cabin điều khiển mở các chốt của khung chụp, thay đổi chiều dài khung chụp, chỉnh trọng tâm của khung chụp khi cần thiết. Sau đây là các thông số công nghệ cơ bản của cần trục này. 2.1.1. Các thông số kỹ thuật 2.1.1.1. Đặc tính của cần trục TUKAN Loại cần cẩu: Cần cẩu chân đế quay với hệ thống thay đổi tầm với có các khớp nối. Ứng dụng: Cần cẩu cảng biển. Khả năng xếp dỡ: Vận hành với gầu ngoạm: 20t x 30.8m Vận hành ở chế độ thường: 40t x 30.8m Khoảng cách hai ray: 10,5m Khoảng cách giữa hai trục bánh: 11,5m Khoảng cách giữa hai đầu đệm: 17,3m Độ cao của cabin tính theo mắt của người điều khiển: 20m Chiều cao của đệm an toàn: 250mm Nguồn: được cấp từ hệ thống điện 3 pha qua máng cáp và tang cáp cấp nguồn. Trọng lượng toàn bộ cẩu: 359 tấn Chiều cao tổng cộng của cẩu khi nâng hết hàng: 47m. 2.1.1.2. Các bộ phận máy móc: - Động cơ di chuyển chân đế 7 động cơ + Kiểu: động cơ truyền động bánh răng nón (bevel gear motor) + Công suất định mức: pđm= 7,5kW + Tốc độ: nđm= 1480v/ph + Điện áp định mức: Uđm= 380V + Hệ số quá tải: 40% + Tỷ số truyền: i = 44,44 - Động cơ nâng hạ hàng, nâng hạ cần + Kiểu: ILG4313 – 4AA60 - Z + Công suất định mức: pđm= 100kW + Tốc độ vận hành: <10T thì V= 55m/ph <25T thì V= 40m/ph <32T thì V= 32m/ph <40T thì V= 25m/ph + Điện áp định mức: Uđm= 380V + Hệ số quá tải: 60% - Động cơ truyền động cho cơ cấu quay gồm 2 động cơ + Kiểu: ILG6233 – 4AA64 – Z của hãng siemens + Công suất địng mức: pđm= 38kW + Tốc độ: nđm= 1420v/ph + Điện áp định mức: Uđm= 380V + Hệ số quá tải: 60% + Hệ số vận hành: <20T thì V= 1,5v/ph <25T thì V= 1,2v/ph <40T thì V= 1v/ph + Tỷ số truyền: i = 129,9 - Động cơ truyền động cho cơ cấu tầm với gồm 2 động cơ + Công suất định mức: pđm= 36kW + Tốc độ: nđm= 1475v/ph + Điện áp định mức: Uđm= 380V + Hệ số quá tải: 60% + Hệ số vận hành: <20T thì V= 60m/ph >20T thì V= 40m/ph + Tỷ số truyền: i = 160 2.1.2. Thông số phần điện Điện áp định mức: - Nguồn cấp: 380V/50HZ - Động cơ lai các cơ cấu: 380V/50HZ - Điện áp cấp cho phanh: 220V/50HZ - Điện áp điều khiển: 24VDC - Chiếu sáng: 220V/50HZ - Sưởi và điều hoà nhiệt độ trong cabin: 380V/50HZ - Điện áp của các đèn tín hiệu: 24VDC - Điện trở sấy khi nghỉ làm việc: Cho bảng điều khiển: 220V/50HZ - Tổng công suất: 425kW - Dòng điện hiệu dụng: 570A 60%ED - Xung dòng: > 650A - Các động cơ chính của các cơ cấu là các động cơ ba pha - Công suất các động cơ: + Cơ cấu nâng hạ hàng: 2x100KW, hệ số công suất 60% + Cơ cấu quay : 2x45KW, hệ số công suất 60% +Cơ cấu thay đổi tầm với: 1x45kW, hệ số công suất 60% +Cơ cấu di chuyển: 7x7,5kW, hệ số công suất 40% 2.2. CƠ CẤU CẤP NGUỒN CHO HỆ THỐNG CẦN TRỤC TUKAN Để có thể nghiên cứu trang bị điện các cơ cấu một cách dễ dàng chúng ta cần biết được các ký hiệu, quy ước sử dụng trong bản vẽ. Bản vẽ về phần điện của cần trục TUKAN chia thành 6 hàng ký hiệu từ A – F, 8 cột đánh số từ 1 đến 8 và được sắp xếp thành các nhóm, mỗi nhóm thể hiện một cơ cấu. Các nhóm bản vẽ đuợc ký hiệu như sau : Nhóm =0 Cấp điện cho toàn bộ hệ thống. Nhóm =01 Cấp điện cho khối PLC. Nhóm =1 Cấp điện cho cơ cấu nâng hạ. Nhóm =2 Cấp điện cho cơ cấu đóng mở gầu ngoạm. Nhóm =3 Cấp điện cho cơ cấu quay. Nhóm =4 Cấp điện cho cơ cấu tầm với. Nhóm =5 Cấp điện cho cơ cấu di chuyển. Nhóm =11 Cấp điện cho cơ cấu quay móc. Nhóm =14 Cấp điện cho cơ cấu lai tang cáp cấp nguồn cho khung ngoạm. Nhóm =16 Cấp điện cho lai tang cáp cấp nguồn chính. Nhóm =17 Cấp điện cho cơ cấu kẹp ray. Nhóm =18 Cấp điện cho loa thông tin. Nhóm =60 Bộ hạn chế tải trọng. Các nhóm chữ cái: +D: Phần quay của cần trục. +E: Buồng điện điều khiển. +EE1: Bảng điện điều khiển của cabin. +K: Cabin. +KE1: Bảng điện điều khiển của cabin. +KS: Ghế ngồi của người điều khiển cần trục. +L: Hệ thống mạng điện. +M: Buồng máy. +P: Thiết bị ngoài dàn. +PE1: Bảng điện điều khiển của giàn. +PR: Tay đỡ, dầm đỡ. +T: Trụ (column gantry beam). +S: Khung ngoạm container (spreader). Các ký hiệu bằng chữ khác: -A: Các bộ phận, cụm thiết bị . -B: Các bộ phận chuyển đổi điện, không điện. -E: Các thiết bị khác như chiếu sáng, sấy… -F: Các cơ cấu bảo vệ (protective gears). -H: Các thiết bị phát tín hiệu (signal equipment). -K: Rơle công tắc tơ. -M: Động cơ. -N: Các bộ khuyếch đại điều khiển. -P: Các thiết bị đo lường kiểm tra. -Q: Các chuyển mạch cao áp. -R: Điện trở. -S Công tắc. -T: Biến áp. -X: Các dây buộc, ổ cắm phích cắm. Các thiết bị hay phần tử được ký hiệu như sau: nhóm bản vẽ - vị trí thiết bị - tên thiết bị. Ví dụ như ký hiệu =0+EE1-Kx là biểu diễn công tắc tơ hoặc rơle Kx thuộc cơ cấu cấp nguồn nằm trên bảng điện E1 trong buồng điện. Đối với các tiếp điểm ký hiệu theo mẫu: nhóm bản vẽ - vi trí – tên thiết bị/ nhóm bản vẽ/số trang. Số cột. Ví dụ như viết =0+EE1-F4/=0/8.2 nghĩa là tiếp điểm của aptomat F4 trong buồng điện thuộc cơ cấu cấp nguồn được biểu diễn tại cột 2 trang 8 của nhóm bản vẽ cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống cần trục. Nếu trong các ký hiệu không có trong nhóm bản vẽ, vị trí thiết bị thì ngầm hiểu là thiết bị đó thuộc nhóm bản vẽ và đặt ở vị trí như được ghi ở góc dưới bên phải của bản vẽ biểu diễn thiết bị đó. Để thuận tiện tránh dài dòng trong việc đọc bản vẽ ta quy ước rằng khi không ghi nhóm bản vẽ và vị trí kèm theo tên thiết bị thì hiểu là hiết bị thuộc nhóm bản vẽ đang đề cập tới. Trong trường hợp thiết bị thuộc nhóm bản vẽ biểu diễn cơ cấu khác thì sẽ ghi rõ nhóm bản vẽ. Hệ thống cấp nguồn của cần trục TUKAN được thể hiện trong nhóm bản vẽ =0. Đây là sơ đồ cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống các thiết bị điện có trên cần trục. Hệ thống này được thể hiện tóm tắt lại trong các hình 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6: Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nguồn của cần trục TUKAN Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nguồn của cần trục TUKAN Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nguồn của cần trục TUKAN Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nguồn của cần trục TUKAN Hình 2.5. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nguồn của cần trục TUKAN Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống cấp nguồn của cần trục TUKAN 2.2.1. Chức năng các phần tử F35, F36, F37: là các aptomat cấp nguồn cho cơ cấu tời điện trong buồng máy, bơm mỡ cho ổ bi, thông gió cho nhà tời. Aptomat F30, biến áp EE1-T1, aptomat F50 cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng cho phần quay, cần gạt nước kính chắn gió, điều hoà nhiệt độ ở cabin và buồng điện, hệ thống liên lạc. Aptomat F31, biến áp EE1-T3, Aptomat F40 dùng để cấp nguồn điều khiển, cấp nguồn cho các hạn vị đưa tín hiệu về PLC, cấp nguồn cho cơ cấu phanh của cơ cấu di chuyển. F32: Aptomat 16A cấp nguồn cho điều hoà nhiệt độ. F43: Aptomat cấp nguồn đến khối cấp nguồn chính 24VDC. Khối này có tên là STOP có nhiệm vụ biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn 1 chiều 24VDC ổn định cấp nguồn điều khiển cho PLC và một số thiết bị khác. F24: Công tắc tơ cấp nguồn cho các cơ cấu chính trên cần trục. F1: Cầu chì cấp nguồn cho cơ cấu tời giữ (holding mechanism). Một Aptomat nhỏ có tiếp điểm phụ được dùng kết hợp với cầu chì để báo trạng thái của cầu chì về PLC. F2: Cầu chì cấp nguồn cho cơ cấu đóng mở gầu (closing gear). F3: Cầu chì cấp nguồn cho cơ cấu quạt (slewing gear). F4: Cầu chì cấp nguồn cho cơ cấu thay đổi tầm với (luffing gear). F5: Cầu chì cấp nguồn cho cơ cấu di chuyển (traveling gear). F9: Cầu chì cấp nguồn cho cơ cấu khung ngoạm container tự động (spreader). F11: Cầu chì cấp nguồn cho thiết bị quay móc (hook rotating device). F14: Cầu chì cấp nguồn cho động cơ lai tang cáp cấp nguồn cho khung ngoạm tự động. 2.2.2. Nguyên lý hoạt động Ở đây giả sử chỉ đề cập tới hệ thống cấp nguồn đơn thuần ở dạng tổng quát, việc cấp nguồn chi tiết cho từng cơ cấu sẽ được đề cập tới khi tìm hiểu về việc điều khiển từng cơ cấu. Do đó hoạt động của sơ đồ cấp nguồn này khá đơn giản. Cần trục lấy nguồn 400VAC, 50HZ từ các hố cáp cấp nguồn cho cảng qua rulô cuốn cáp (=16-W01) lên cẩu. Qua cầu chì F01, biến áp T04 và Aptomat F04 mạch chiếu sáng cầu thang và các mạch đặc biệt được cấp nguồn. Các mạch đặc biệt này luôn được cấp điện ngay cả khi cơ cấu dừng họat động, nó được cấp nguồn ngay khi nguồn chính được cấp cho cần trục từ hố cáp. Một trong các mạch đặc biệt là hệ thống sấy cho các động cơ và bảng điều khiển cần trục TUKAN được thiết kế để có thể làm việc trong những điệu kiện khác nhau trong đó có điều kiện khí hậu ôn hoà và hàn đới. Để đảm bảo làm việc an toàn và hiệu quả, các động cơ yêu cầu nhiệt độ môi truờng và nhiệt độ động cơ phải trong một giới hạn nào đó. Trong cần trục TUKAN ngoài động cơ còn có các thiết bị khác cũng cần nhiệt độ phù hợp khi làm việc cũng như các bảng điện đặc biệt là hệ thông PLC. Nhiệt độ môi trường vượt ra ngoài phạm vi cho phép có thể làm cho hệ thống PLC hoạt động không chính xác, gây nguy hiểm cho người, thiết bị và hàng hoá. Do đó khi làm việc trong điều kiện lạnh giá các thiết bị cần được sấy. Hệ thống sấy sẽ đảm nhiệm việc này. Tuy nhiên khi làm việc trong khu vực có khí hậu ấm áp như ở nước ta thì việc sấy cho các thiết bị là không cần thiết nên các điện trở sấy thường được cắt hẳn ra khỏi hệ thống. Khi bắt đầu ca làm việc, người điều khiển sẽ mở khoá S1 rồi đóng Aptomat Q1 để cấp nguồn điều khiển cho toàn bộ các thiết bị trên cần trục. Nguồn điện sau đó đi qua cầu chì F15 và aptomat F16 cấp nguồn điều khiển cho động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính. Qua aptomat F18, nguồn điện được biến đổi từ 400VAC sang 220VAC đưa qua aptomat F40 cấp nguồn cho chiếu sáng chân đế, sau F15, nguồn được đưa đến cấp cho hệ thống kẹp ray và mạch điều khiển rulô cuốn cáp nguồn thông qua biến áp =16-T1 (không được thể hiện trên bản vẽ). Qua cầu chì F19 và Aptomat PRE1-F20 nguồn được cấp ra đầu nối X21. Nguồn sau khi qua Q1 được đưa tới trục giao liên W03 cấp nguồn cho toàn bộ các thiết bị trên phần quay cần trục. Nguồn điện qua cầu chì EE1-F20, qua Aptomat F35 cấp nguồn cho tời điện trong buồng máy, qua F36 cấp nguồn cho hệ thống bơm mỡ cho phần bi của cơ cấu quay, qua F37 cấp nguồn cho hệ thống thông gió của buồng máy. Nguồn qua W03 cũng đồng thời cấp đến các cầu chì F22, F23, tiếp điểm động lực của công tắc tơ K02. Qua cầu chì F22, qua Aptomat F30, biến áp T1 và Aptomat F50 nguồn được đưa đến hệ thống chiếu sáng cho phần quay (lighing slewing part), cần gạt kính chắn gió (windscreen wiper), điều hoà ở cabin (air conditioning cabin), Hệ thống liên lạc (communication system), một số đầu nối…. mạch điều khiển của một số thiết bị như điều hoà nhiệt độ trong buồng điện, mạch điều khiển hệ thống chiếu sáng…Qua F34 nguồn được đưa đến khối STOP để tạo nguồn 24VDC cấp cho PLC và cấp nguồn điều khiển cho một số thiết bị khác. Qua Aptomat F31, biến áp T3, Aptomat F40 cấp nguồn điều khiển 220VAC cho các rơle công tắc tơ, cấp nguồn cho hạn vị, đồng thời qua các công tắc tơ K5, K51 và K52 cấp nguồn cho phanh của cơ cấu di chuyển là sử dụng phanh điện từ, các cơ cấu khác đều sử dụng phanh thuỷ lực. Qua F32 cấp nguồn cho điều hoà nhiệt độ. Qua F34 nguồn được đưa đến khối STOP để tạo nguồn 24VDC cấp cho PLC và cấp nguồn điều khiển cho một số thiết bị khác. Công tắc tơ K02 điều khiển cấp nguồn cho các cơ cấu chính trên cần trục. Khi K02 đóng qua cầu chì F1 nguồn được cấp cho cơ cấu tời giữ, qua cầu chì F2 nguồn được cấp cho cơ cấu tời đóng mở, qua cầu chì F3 nguồn được cấp cho cơ cấu quay, qua cầu chì F4 cấp nguồn cho cơ cấu thay đổi tầm với, qua cầu chì F5 cấp nguồn cho cơ cấu di chuyển, qua cầu chì F9, F11 và F14 nguồn được cấp cho khung ngoạm tự động, thiết bị quay móc và động cơ lai tang cáp cấp nguồn cho khung ngoạm. 2.2.3. Các bảo vệ trong sơ đồ cấp nguồn Bảo vệ thấp áp nhờ công tắc tơ động lực Q1 có gắn thiết bị cảm biến chênh lệch điện áp. Bảo vệ quá tải và ngắn mạch bằng các Aptomat. Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì. Bảo vệ quá tải cho các động cơ của cơ cấu quay bằng các rơle nhiệt F11, F12. Bảo vệ không bằng công tắc tơ K1 của các cơ cấu và công tắc tơ cấp nguồn chính +EE1-K02. Bảo vệ sự cố bằng các nút dừng khẩn cấp đưa tới cắt công tắc tơ động lực +EE1-K02, cắt nguồn toàn bộ cơ cấu của cẩu. Trên cần trục TUKAN có tất cả 9 nút dừng sự cố (emergency cutoff) đặt tại các vị trí khác nhau trong đó: hai nút đặt ở chân đế, một đặt ở bảng điều khiển trên chân đế, một đặt ở bộ điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng, một đặt ở buồng máy, một đặt ở tủ EE1 trong buồng điện, một đặt ở dầm đỡ của chân đế (gantry beam), một đặt ở cabin điều khiển và một đặt ở cơ cấu nâng hạ cần. 2.3. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU THAY ĐỔI TẦM VỚI Cơ cấu nâng hạ cần hay ._.cơ cấu thay đổi tầm với của cần trục TUKAN được truyền động theo kiểu trục vít bằng một động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc loại 1LG4253 – 4AA60 – Z công suất 45Kw, tốc độ 1480V/ph. Cơ cấu tầm với được hãm bằng hai động cơ phanh thuỷ lực nhằm chống giật cho hàng hoá khi cơ cấu tầm với hoạt động. Động cơ lai được cấp nguồn từ Simovert 55kw, 142A loại 6SE7031 – 2EF60 – Z dưới sự điểu khiển giám sát của hệ thống PLC. Cơ cấu có thể thực hiện thu/vươn cần với tốc độ (40 ÷ 60) m/phút. Bản vẽ của cơ cấu thay đổi tầm với được thể hiện trong nhóm bản vẽ =4. Ta có thể tóm lược lại các bản vẽ này lại thành các bản vẽ động lực, điều khiển tín hiệu vào ra của PLC, các bản vẽ được biểu diễn ở các hình 2.7, 2.8, 2.9, 2.10: Hình 2.3.1. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu thay đổi tầm với Hình 2.3.2. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu thay đổi tầm với Hình 2.3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu thay đổi tầm với Hình 2.3.4. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu thay đổi tầm với 2.3.1. Chức năng các phần tử -K1(1.2): Tiếp điểm động lực công tắc tơ cấp nguồn 3 pha cho biến tần. -L1: Cuộn kháng để chống xung động cơ biến tần. -A20: biến tần 132kw, 380-420V/50-60HZ. +D-M1-B01: Encorder có nhiệm vụ chuyển đổi tốc độ thành dạng xung và truyền về PLC và biến tần. Bộ chuyển đổi điện cấp nguồn cho PLC của động cơ cấp điện cho cơ cấu nâng hạ, nằm trên phần quay của cần trục. +D-R1: Điện trở phanh phần quay cần trục 100Kw. -A30: Khối phanh hãm 100Kw. +D-Y1và +D-Y2: là hai phanh thuỷ lực, hãm dừng và chống giật cho cơ cấu tầm với. -F51, -F52: Aptomat cấp nguồn cho phanh Y1 và Y2. -F5: Aptomat 10A cấp nguồn chung cho hai phanh Y1 và Y2. -K5: Công tắc tơ cấp nguồn cho hai phanh Y1 và Y2. +D-M1: Động cơ cấp nguồn cho cơ cấu tầm với ở phần quay. Phần điều khiển: +KS-S1: Tiếp điểm báo vị trí không của tay điều khiển. =0+KE1-X1: Điện trở điều khiển nằm trên bảng điện ở cabin của cơ cấu cấp nguồn. -F511: Khối quan sát, cảnh báo nhiệt độ động cơ M1. -K80: Rơle trung gian báo vị trí không của tay điều khỉển. -K08: Rơle trung gian báo quá tốc độ. Khi có hiện tượng quá tốc độ B03(=4/9.7) = 0 " K08= 0 "K08(3.4)= 0. -K1: Công tắc tơ cấp nguồn cho biến tần của động cơ. -KX: Rơle trung gian dự phòng. =0+EE1-F4: Đóng cấp nguồn điện cho toàn bộ cơ cấu nâng hạ. =0+KE1-K61: Báo trước trọng tải của cơ cấu tầm với. TPM: Nhiệt điện trở để quan sát nhiệt độ động cơ M1. =0+EE2-K0: Tín hiệu xác nhận lỗi. Khi có tín hiệu xác nhận lỗi đưa về PLC hoặc không có lỗi thì PLC sẽ xuất tín hiệu ra đầu ra có địa chỉ A141.5 " K00(=2+EE4/16.4) = 1 " tiếp điểm K00(=0/37.3) = 1" K0(=0/37.3) = 1 " K0(=4/3.3) = 1 " cho phép cấp nguồn điều khiển. -K0: Công tắc tơ cấp nguồn cho mạch điều khiển phanh. +D-S08: Chốt khoá an toàn cho cơ cấu tầm với. -K010: Rơle bảo vệ cần vào quá gần. -K011: Rơle bảo vệ cần ra quá xa. =0+EE2-K03: Giới hạn sự cố, nó cho phép tắt mạch điện để bỏ qua một sự cố nhỏ. K00: Điều khiển bật công tắc tơ K0 cấp nguồn điều khiển cho phanh. +EE5-K50: Cấp nguồn cho quạt thông gió của phanh. =60+KE1-K60: Ngừng hoạt động của cơ cấu tầm với khi quá tải. +EE5-K060: Bảo vệ quá tải khi nâng cần. =0+EE2-K005: Cắt khẩn cấp khi có sự cố. 2.3.2. Nguyên lý hoạt động Khi vận hành cần trục, người vận hành mở khoá điện S1 để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống cần trục (trừ các mạch đặc biệt như chiếu sáng cầu thang là được điều khiển riêng). Nếu không có sự cố nào thì tiếp điểm của -S1(=0/1.5) và aptomat cấp nguồn chính -Q1(= 0/1.7) đóng. Nếu hệ thống không có sự cố thì tiếp điểm K80 đóng lại tức là tay điều khiển từ vị trí “0” chuyển sang vị trí “1” K80 có điện. Tiếp điểm =0+EE1-F4 aptomat cấp điện cho cơ cấu tầm với. Khối lượng hàng hoá trong giới hạn cho phép, tiếp điểm =60+KE1-K61 = 1. Tiếp điểm của rơle xác nhận không có lỗi trong hệ thống =0+EE2-K0 = 1. Tầm với trong giới hạn cho phép K010 = 1, K011 = 1 (hay khi làm hàng nặng rơle =1+KE-K37 có điện ngắt tiếp điểm của nó ra đưa thêm tiếp điểm K012 vào làm việc) hoặc là công tắc tơ loại bỏ các tín hiệu ngắt khẩn cấp =0+EE2-K03 (=0/34.4) đóng lại. Tiếp điểm ly tâm vẫn đóng K08. Rơle điều khiển K00 (có điện do PLC S7 điều khiển) K0 có điện, đóng các tiếp điểm của nó lại: K0(3.4) tự nuôi. K0(4.3) gián tiếp cấp nguồn cho phanh thuỷ lực thông qua công tắc tơ K5. K0(7.2) là tiếp điểm phản hồi về PLC báo công tắc tơ K0 đã có điện. Trong gian đoạn này PLC cũng đưa tín hiệu ra địa chỉ A180.6 để điều khiển biến tần hoạt đông. Tuy nhiên lúc này guốc phanh vẫn kẹp chặt trục động cơ, tín hiệu đặt biến tần vẫn là 0 nên động cơ vẫn chưa được cấp điện nên động cơ chưa quay và tầm với chưa thay đổi. 2.3.3. Thực hiện hành trình thu vươn cần Khi thực hiện thu vươn cần thì tay điều khiển dời vị trí 0. +K5-S1 = 0 nên K80(3.3) = 0. Tuy nhiên nhờ tiếp điểm tự nuôi K0(3.4) nên K0 = 1. Mạch điều khiển phanh thuỷ lực vẫn được cấp điện. Nếu: - Có tín hiệu nhả phanh từ PLC nên K50(4.4) = 1, - Biến tần được cấp nguồn K1(4.5) = 1, - Không quá tải +EE5-K060(4.6) =1, - Rơle an toàn K005, không có sự cố K005(4.7) = 1. Nếu các tiếp điểm trên có điện thì K5 có điện. K5(1.7) = 1 cấp điện cho hai phanh Y1, Y2 để giải phóng trục động cơ không bị ma sát trong quá trình khởi động. Để vươn cần ta đưa tay điều khiển S1 lên phía trên. Vị trí của tay điều khiển được chuyển thành giá trị điện áp tương ứng, điện áp này sau đó được mã hoá thành giá trị số 8 bit. Trong 8 bit mã hoá thì 6 bit xác định độ lớn của tín hiệu điều khiển và 2 bit xác định chiều (1 bit xác định chiều vươn cần còn bit kia xác định chiều thu cần). Tín hiệu ra của bộ mã hoá Encoder được đưa tới PLC tại địa chỉ E3.0 đến E3.7 của modul EB thuộc =01+KE1-A10.0. PLC nhận tín hiệu này, xử lý và đưa ra tín hiệu đặt tốc độ gửi đến biến tần qua mạng Profibus. Biến tần sẽ hoạt động theo tín hiệu đặt này, cấp nguồn cho động cơ để động cơ hoạt động theo tốc độ và chiều mong muốn đưa cần tới vị trí yêu cầu. Để thu cần ta đưa tay điều khiển xuống dưới. Hoạt động của hệ thống tương tự như khi vươn cần chỉ khác là lúc này các bit xác định chiều đưa đến các đầu vào E3.6 và E3.7 sẽ thay đổi trạng thái để xác định chiều chuyển động của cần. Trong quá trình điều khiển PLC luôn thu thập các tín hiệu về trạng thái các phần tử trong hệ thống để từ đó dựa vào chương trình phần mềm được thiết kế sẵn để quyết định lệnh điều khiển. Các tín hiệu PLC thu thập gồm thông tin trạng thái các phần tử, tín hiệu tốc độ, độ vươn cần, tải trọng, tốc độ gió… Trong quá trình hoạt động. Biến tần cũng nhận phản hồi tốc độ động cơ do B01 gửi về để thực hiện điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu. 2.3.4. Quá trình phanh hãm Trong quá trình hoạt động, Các cơ cấu của cần trục nói riêng và cơ cấu thay đổi tầm với nói chung luôn thực hiện các quá trình tăng tốc, giảm tốc, dừng. Khi cần dừng nhanh hay ngừng làm việc người vận hành sử dụng phanh điện từ hoặc phanh thuỷ lực để dừng hệ thống. Với cơ cấu thay đổi tầm với việc điều khiển phanh thuỷ lực được thực hiện thông qua công tắc tơ K5, khi công tắc tơ K5 được cấp nguồn thì tiếp điểm động lực của K5 mở ra và động cơ lai bơm thuỷ lực của phanh không được cấp nguồn nên guốc phanh hạ xuống kẹp chặt trục động cơ lại. Kiểu phanh này còn được gọi là phanh cơ khí. Khi giảm tốc, trong hệ thống sẽ xảy ra quá trình hãm. Để phục vụ cho quá trình hãm hệ thông được trang bị khối phanh A30 và các điện trở phanh kèm theo biến tần để thực hiện hãm điện. Sự khác nhau giữa phanh hãm cơ khí và phanh hãm điện là hãm cơ khí sử dụng lực ma sát để giữ chặt trục động cơ, hãm điện sử dụng mômem từ để làm giảm tốc độ động cơ, hãm cơ khí có thể dùng để giảm tốc hoặc giữ chặt trục động cơ khi dừng máy còn hãm điện chỉ sử dụng giảm tốc động cơ. Trong quá trình hoạt động của cần trục nảy sinh yêu cầu giảm tốc độ. Khi thực hiện giảm tốc trong hệ thống sẽ xảy ra quá trình hãm. Trong cần trục TUKAN quá trình hãm này được thực hiện theo kiểu hãm động năng, năng lượng do động cơ trả về trong quá trình hãm được tiêu tán trên điện trở hãm R1. Nguyên lý của quá trình phanh hãm này như sau: 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 thực biến tần sẽ chuyển sang thực hiện hãm. Đầu tiên biến tần sẽ ngừng cung cấp xung điều khiển cho chỉnh lưu CL và không cho phép khối này hoạt động nữa. đồng thời biến tần cho phép khối phanh A30 làm việc, phát xung điều khiển khối nghịch lưu NL bằng IGBT để biến khối này thành khối chỉnh lưu. Sức điện động 3 pha do dộng cơ trả về khi thực hiện hãm được đưa về IGBT qua đường cấp nguồn của động cơ, tại đây nó chỉnh lưu để thành dòng một chiều qua khối A30 và tiêu tán trên điện trở phanh R1. Như vậy năng lượng dư của động cơ đã tiêu tán trên điện trở phanh R1 dưới dạng nhiệt làm giảm từ từ tốc độ xuống. Trong quá trình hoạt động, tốc độ động cơ luôn được cập nhập về biến tần và về khối PLC để thực hiện chỉnh và tính toán tín hiệu điều khiển. Khi tốc độ động cơ giảm xuống bằng tín hiệu đặt, biến tần cắt xung điều khiển chỉnh lưu khối IGBT, cắt khối A30, cho phép chỉnh lưu tiristor làm việc và phát xung điều khiển khối chỉnh lưu tiristor. Lúc này năng lượng 3 pha từ nguồn được chỉnh lưu nhờ khối CL thành nguồn 1 chiều đưa lên DC bus, sau đó nguồn 1 chiều này được khối nghịch lưu NL chuyển thành nguồn 3 pha có biên độ và tần số phù hợp với tốc độ đặt để đưa tới nguồn cấp cho động cơ. Hệ thống trở lại hoạt động bình thường và ổn định ở tốc độ mới. 2.3.5. Các bảo vệ trong cơ cấu thay đổi tầm với - Bảo vệ quá tải cho cơ cấu tầm với. Cơ cấu tầm với bị quá tải khi nâng tải trọng lớn hơn định mức, sử dụng hạn chế tải trọng. Khi có hiện tượng quá tải tín hiệu báo bằng đèn và đưa tín hiệu đến PLC để ngắt cơ cấu nâng hạ hàng bằng tiếp điểm +K60+KE1-K61. Công tắc tơ mạch động lực động cơ đó mất điện. - Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì, aptomat. Nếu các cơ cấu bị ngắn mạch thì cầu chì =0-F4 tác động với I = 250A, toàn bộ nhóm cơ cấu nâng hạ bị K0 mất điện làm cho công tắc tơ K1 mất điện cần không vươn ra được mà chỉ có thể thu vào. - Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ thực hiện. Khi động cơ +D-M1 bị quá nhiệt thì rơle F511tác động nhả tiếp điểm thường đóng F511(3.3) gửi tín hiệu đến PLC qua khối ET200. PLC xử lý và gửi tín hiệu đến cắt công tắc tơ K1 làm toàn bộ hệ thống mất điện đồng thời báo hiệu đèn ở buồng điều khiển. - Bảo vệ quá tải cho động cơ điện phanh thuỷ lực. Nếu động cơ điện phanh thuỷ lực của cơ cấu bị quá tải do rơle nhiệt =4-F51 hay =4-F52sẽ tác động cắt aptomat F5(10A) tác động làm toàn bộ mạch động lực động cơ đó mất điện. - Bảo vệ quá tốc cho động cơ bằng công tắc ly tâm M1-B03 gắn trên trục đông cơ. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số có thể làm cho tốc độ động cơ vượt quá tốc độ định mức nên phải bảo vệ quá tốc cho động cơ. - Bảo vệ hành trình tầm với bằng các công tắc hạn vị hành trình loại cam có 2 mức báo: + Mức 1: cảnh báo trước tầm hoạt động trong khoảng từ 8 đến 27m gần đến mức này máy tính sễ thông báo lỗi và cơ cấu tầm với lại có thể hoạt động. + Mức2: khi ra ngoài khoảng giới hạn từ 8 dến 27m thì hạn vị mức 2 tác động, cơ cấu tầm với sẽ bị khoá cứng ngay lập tức hoặc dừng lại toàn bộ hệ thống. - Bảo vệ an toàn cho tầm với bằng chốt khoá an toàn 508 khi cơ cấu tầm với ngừng hoạt động. - Bảo vệ sự cố bằng các nút dừng khẩn cấp đưa tới K005. - Bảo vệ quá trọng tải khi nâng cần nhờ tiếp điểm K060. - Bảo vệ không chơ cơ cấu tầm với bằng K81, K1. 2.4. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU QUAY Cơ cấu quay của cần trục gồm 2 động cơ truyền động chính là động cơ dị bộ roto lồng sóc +D-M1 và +D-M2. Hai động cơ truyền động trụ quay và đối xứng qua tâm. Trong lúc quay phía trên trụ chính được định tâm nhờ con lăn và lò xo ép. Hai động cơ làm việc song song và được điều khiển bởi tay điều khiển trong bộ điều khiển, điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi thứ tự mở các van IGBT để thay đổi thứ tự các pha. Mỗi động cơ hãm sẽ được hãm bằng một phanh điện thuỷ lực dẫn động bộ hãm cơ khí. 2.4.1. Sơ đồ nguyên lý của cơ cấu quay. Cơ cấu quay của họ cần trục chân đế TUKAN được giới thiệu trong các bản vẽ trên các hình 2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15: Hình 2.4.1. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu quay Hình 2.4.2. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu quay Hình 2.4.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu quay Hình 2.4.4. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu quay 2.4.2. Chức năng các phần tử - +D-M1, +D-M2: động cơ truyền động chính. - +D-Y1, +D-Y2: Phanh thuỷ lực. - K1(3.5): Công tắc tơ chính đóng cấp nguồn cho mạch động lực. - K5(3.7): Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho phanh thuỷ lực. - 6SE70: bộ biến tần gián tiếp điều chỉnh độ rộng xung PWM. - A30: Bộ điều chỉnh hãm làm mịn tốc độ động cơ. - K0(3.6): Công tắc tơ điều khiển chính của bộ biến tần cơ cấu quay mâm. - K80(3.5): Công tắc tơ trung gian, có điện khi tay điều khiển ở vị trí “0”. Công tắc tơ này có nhiệm vụ bảo vệ không khi hệ thống mất điện trong thời gian làm việc. - F511(3.7) và F512(3.7): Tiếp điểm của rơle nhiệt có cảm biến nhiệt điện trở đặt trong các cuộn dây stator khi động cơ quá tải sẽ mở tiếp điểm trong mạch báo động và bảo vệ động cơ. - F11(3.6) và F12(3.7): là các rơle bảo vệ quá nhiệt trong mạch động lực của động cơ M1 và M2. - F51(2.3) và F52(2.6): Aptomat có thể đóng cắt bằng tay hoặc tự động bằng điện sử dụng rơle nhiệt có bảo vệ quá dòng đặt trên mạch động lực động cơ phanh Y1 và Y2. - H: Đồng hồ báo thời gian làm việc của cơ cấu. Trạm ET200 có nhiệm vụ truyền dữ liệu giữa CPU S7-318 và mạch điều khiển cơ cấu quay mâm, cấu trúc trạm ET200 như sau: PS AS 0 1 SITOP IM153 DE DA 2A EB 160/ EB 161 16V-24V AB160 8V-25V Khối STOP có nhiệm vụ cấp nguồn 24VDC Khối IM153-1 đưa tín hiệu giao tiếp với mạch điều khiển. + Khối EB 160 nhận các tín hiệu vào như sau: - Tín hiệu công tắc tơ chính động lực K1(3.5). - Tín hiệu phanh thuỷ lực nhả K5(3.7). - Tín hiệu công tắc tơ điều khiển K0(3.6). - Tín hiệu Rơle trung gian của tay điều khiển ở vị trí 0 K80(3.5). - Tín hiệu động cơ phanh động cơ Y1 đã được đóng K01(3.4). - Tín hiệu động cơ phanh Y2 mở bằng tay hoặc tín hiệu phanh có lỗi K02(3.4). + Khối EB161 nhận tín hiệu như sau: - Aptomat của phanh đã đóng. - Tín hiệu báo động cơ số 1 quá nhiệt F51(3.6). - Tín hiệu báo động cơ số 2quá nhiệt F52(3.6). - Báo động cơ số 1 quay trái quá tải F11(3.6). - Báo động cơ số 2 quay trái quá tải F12(3.6). + Khối đầu ra AB160 đưa ra các tín hiệu điều khiển sau: - Công tắc tơ điều khiển chính K00. - Công tắc tơ điều khiển phanh thuỷ lực K50(3.2). - Tín hiệu khởi động bộ biến tần (ON-OFF). 2.4.2. Nguyên lý hoạt động Tay điều khiển một bộ giải mã hoá chuyển từ bộ điều khiển của tay điều khiển =3+KS-S1 sang tín hiệu nhị phân 8 bit và một cam phục vụ cho rơle trung gian. Vì hệ thống sử dụng bộ mã hoá 8 bit nên có thể coi việc điều chỉnh tốc độ rất láng. Tín hiệu điều khiển sau bộ mã hoá Encoder được đưa vào lần lượt 8 đầu vào số của khối EB2 từ E2.0 đến E2.7 và được chuyển tới CPU S7-318. Chuẩn bị đưa hệ thống vào làm việc: Hệ thống không có lỗi, cầu dao chính của cần trục =0+EE1-K02(=0/6.1) đóng cấp nguồn sẵn cho mạch điêu khiển và mạch động lực. Tay điều khiển ở vị trí 0: Nếu hệ thống không có sự cố tức là các tiếp điểm thường đóng trong mạch bảo vệ vẫn đóng. Tiếp điểm K80(3.5) ở vị trí 0. Tiếp điểm =0 +EE1-F3 (=0/7.2) của Aptomat cấp điện cho cơ cấu nâng, quay mâm đang hoạt động. Tiếp điểm của rơle xác nhận không có lỗi trong hệ thống =0-EE2-K0 (=0/34.3) đóng. Rơle điều khiển K00(3.1) có điện đóng các tiếp điểm của nó. - Công tắc tơ K0(3.6) có điện đóng cắt các tiếp điểm: K0(3.6) tự nuôi, K0(3.7) cấp nguồn cho phanh thuỷ lực, K0(3.2) tiếp điểm phản hồi đến PLC báo cho PLC biết công tắc tơ K0(3.6) đã có điện. Mạch điều khiển phanh thuỷ lực: Sau khi công tắc tơ K0(3.6) đóng cấp điện cho mạch điều khiển phanh thì PLC gửi tín hiệu đến ET200 cấp điện cho K50(3.2) đóng tiếp điểm K50(3.7) cho phép phanh làm việc. Phanh không làm việc nếu rơle =0-EE2-K005 mất điện, đây là rơle báo tín hiệu an toàn về quá tải mômem, quá tải trọng tầm với, sức gió. Hệ thống hoạt động: Giả sử tay điều khiển sang trái (tay điều khiển +KS –S1) qua bộ giải mã tín hiệu (binary coder) dịch chuyển được đưa vào CPU S7-318 qua khối EB2. Sau khi xử lý, CPU đưa ra tín hiệu điều khiển tới bộ biến tần của cơ cấu quay mâm. Contactor K1 đóng các tiếp điểm: K1(1.2) của mạch động lực cấp nguồn cho bộ biến tần. K1(3.6) mạch điều khiển phanh thuỷ lực cấp nguồn cho hai động cơ +D-Y1và +D-Y2 giải phóng trục động cơ. Động thời khi kéo tay điều khiển cam điều khiển làm rơle trung gian K80(3.5), tiếp điểm K80 mở cắt tín hiệu tới ET200. Tuỳ theo độ dịch chuyển của tay điều khiển thì tín hiệu tới CPU gửi đến điều khiển độ mở thyristor trong bộ biến tần gián tiếp thay đổi, tần số càng cao, tốc độ càng lớn. 2.4.3. Các bảo vệ của cơ cấu quay. Bảo vệ quá tải: + Bảo vệ quá tải động cơ dẫn động: Động cơ +D-M1 và +D-M2 bị quá tải rơle F11, F12 tác động nhả tiếp điểm thường đóng F11(2.1), F12(2.4) cắt mạch động lực của động cơ. + Bảo vệ quá tải cho động cơ phanh thuỷ lực: Nếu động cơ điện phanh thuỷ lực cơ cấu quay mâm bị quá tải thì rơle nhiệt F51 và F52 sẽ tác động cắt Aptomat F51 hay F52 dẫn đến toàn mạch động lực của động cơ mất điện. Bảo vệ ngắn mạch: Cầu chì trong Aptomat =0 +EE1 –F3: khi ngắn mạch xảy ra toàn bộ cơ cấu quay mâm mất điện. Nếu động cơ phanh thuỷ lực bị ngắn mạch, rơle bảo vệ quá dòng trong aptomat F5 cắt bảo vệ mạch động lực của phanh. Bảo vệ quá nhiệt: Các nhiệt điện trở được đặt trong các cuộn dây stator của động cơ nên khi nhiệt độ của cuộn dây quá mực đặt thì rơle bảo vệ quá nhiệt, tuỳ theo động cơ nào bị quá nhiệt mà rơle nhiệt F511 hay F512 có điện nhả tiếp điểm thường đóng F511hay F512 gửi đến PLC qua khối ET200. PLC xử lý và gửi tín hiệu cắt điện công tắc tơ làm toàn bộ hệ thống mất điên đồng thời đèn ở buồng điều khiển sẽ báo. 2.5. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU NÂNG HẠ Bản vẽ cơ cấu nâng hạ được thể hiện trong nhóm bản vẽ = 1. Ta có thể tóm lược bản vẽ này thành các bản vẽ động lực và điều khiển, tín hiệu vào/ra của PLC. Quá trình nâng hạ được đóng mở bằng các tác động vào tay điều khiển để gia tốc cho động cơ thông qua biến tần và hệ thống điều khiển PLC. 2.5.1. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nâng hạ hàng Các bản vẽ động lực, điều khiển, tín hiệu vào ra của PLC cơ cấu nâng hạ hàng được biểu diễn trên hình 2.16, 2.17, 2.18, 2.19, 2.20, 2.21, 2.22: Hình 2.5.1. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.2. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.4. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.5. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.6. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.7. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng 2.5.2. Chức năng các phần tử TH ’ Tay điều khiển của cơ cấu nâng hạ hàng. K1(=1/1.3) Công tắc tơ chính cấp nguồn cho động cơ truyền động của cơ cấu nâng hạ hàng. K80(=1/3.4) Rơle trung gian kiểm tra vị trí của tay điều khiển. K08(=1/3.5) Rơle trung gian kiểm tra tốc độ động cơ đồng thời thực hiện cấp nguồn cho cuộn hút của công tắc tơ K1. K040(=1/4.2) Công tắc tơ chọn chế độ vận hành của cơ cấu nâng hạ hàng. K0(=1/6.7) Công tắc tơ cấp nguồn cho mạch điều khiển. K04(=1/4.5) Rơle bảo vệ cơ cấu nâng hạ hàng khi trùng cáp. S10(=1/13.3;13.6) Nút dừng khẩn cấp hành trình nâng hạ hàng được thực hiện bởi người giám sát điều khiển. K010(=1/4.6) Công tắc hành trình chống nâng hàng quá cao. K011(=1/4.7) Công tắc hành trình chống hạ hàng quá thấp. K71, K72, K73 Công tắc chọn lựa chế độ vận hành của cơ cấu nâng hạ hàng. K71(=1/5.3) Công tắc điều khiển đóng mở ngoạm. K72(=1/5.4) Công tắc điều khiển vận hành hàng hoá thông thường. K73(=1/5.5) Công tắc điều khiển vận hành tải nặng. K50(=1/7.6) Công tắc cấp nguồn cho phanh nâng của quạt thông gió. K05(=1/7.6) Tiếp điểm của rơle an toàn. K5(=1/7.6) Cuộn hút của công tắc tơ cấp nguồn cho cơ cấu phanh của động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng. SIM Biến tần cấp nguồn thực hiện điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu nâng hạ hàng. F5(=1/12.2) Công tăc tơ bảo vệ động cơ của cơ cấu phanh nâng. K411(=1/17/2) Công tắc thực hiện giảm tốc giai đoạn 1. K00(=1/7.5) Rơle trung gian xác nhận lỗi của hệ thống. K060 Rơle trung gian chống hạ thấp khi hoạt động quá tải. 2.5.3. Nguyên lý hoạt động Quá trình thực hiện cơ cấu nâng hạ hàng được thực hiện tại cabin chính. Cơ cấu nâng hạ hàng được sự điều khiển và giám sát của người vận hành, đặc biệt có chế độ khoá liên động với các cơ cấu khác do đó chỉ cho phép nâng hạ khi các cơ cấu khác dừng hoạt động. Trước khi vận hành, người vận hành bắt buộc phải thao tác cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. khi cầu dao tổng S1 = 1 thực hiện cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống điều khiển và mạch động lực chuẩn bị hoạt động. S1 =1 Các hệ thống khác như điều hoà không khí, hệ thống chiếu sáng và còi báo động chuẩn bị đưa hệ thống cần trục vào vận hành. Việc vận hành cơ cấu cầm đảm bảo trước khi vận hành tay điều khiển phải ở vị trí “0” tương ứng với rơle trung gian K80 = 1 báo hiệu cơ cấu đã sẵn sàng hoạt động. Sau khi đã kiểm tra các điều kiện hoạt động của hệ thống, nếu đủ điều kiện làm ciệc thì PLC đưa tín hiệu đến điều khiển cho biến tần hoạt động (SIM=1). Để thực hiện nâng hạ hàng hoá người điều khiển trong cabin thực hiện điều khiển tay trang, tín hiệu điều khiển qua bộ mã hoá 8 bit từ E0.0…E0.7 truyền tới PLC, PLC thu nhận tín hiệu từ bộ mã hoá bắt đầu điều khiển các công tắc tơ cấp nguồn cho hệ thống phụ như phanh, quạt làm mát… chuẩn bị làm việc. PLC xác nhận tín hiệu từ tay điều khiển để điều khiển biến tần cung cấp tần số, điện áp để điều khiển tốc độ động cơ nâng hạ hàng. Tín hiệu từ PLCđiều khiển cấp nguồn cho công tắc tơ K08, tiếp điểm K08 = 1 để điều khiển cấp nguồn cho động cơ hoạt động. Việc gia tốc cho cơ cấu nâng hạ hàng cũng thực hiện tại tay trang điều khiển trên cabin điều khiển chính, khi đưa tay điều khiển lên tốc độ cao hơn, bộ mã hoá nhận tín hiệu điều khiển tốc độ, mã hoá và truyền tín hiệu tới PLC, PLC thu nhận tín hiệu và gia công điện áp điều khiển thích hợp để điều chỉnh tốc độ nâng hạ hàng. Giai đoạn điều khiển nâng hạ hàng được thực hiện như sau: Khi K08 =1 " K1 = 1 làm cho tiếp điểm thường đóng của nó đóng lại thực hiện cấp nguồn cho biến tần để chuẩn bị đưa động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng vào vận hành. Khi kiểm tra các điều kiện hoạt động của hệ thống qua rơle trung gian xác nhận lỗi nếu K00 = 0 PLC đưa tín hiệu điều khiển cho biến tần hoạt động ’ SIM =1 truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng. Việc điều khiển tốc độ nâng hạ hàng được thực hiện bởi tay trang điều khiển TH dưới sự tác động của người điều khiển. Cuối hành trình nâng hạ người điều kiển thực hiện giảm tốc độ, công tắc K411 =1 thực hiện giảm tốc giai đoạn 1 và K412 = 1 thực hiện giảm tốc giai đoạn 2, tín hiệu từ PLC truyền tới đèn báo việc thực hiện giảm tốc đã được thực hiện và đưa cơ cấu phanh vào làm việc. 2.5.4. Bảo vệ quá tốc cho động cơ. K08 được nối với trục của động cơ truyền động. Khi động cơ hoạt động quá tốc cho phép " K08 = 0 nên K1 = 1 cắt nguồn cấp cho động cơ của cơ cấu nâng hạ hàng. + F511(=1/3.3) Rơle bảo vệ quá nhiệt cho động cơ. + K08: Rơle trung gian bảo vệ quá tốc cho động cơ. + K04 Rơle bảo vệ chống trùng cáp Rơle K04 được đặt trên thanh cái cấp nguồn nuôi 24V. Khi quấn cáp của cơ cấu nâng hạ bị trùng " chạm vào thanh cái " K04 = 1 đưa tín hiệu đến PLC " PLC điều khiển dừng hoạt động quấn cáp của cơ cấu nâng hạ hàng. + F5 Rơle bảo vệ quá tải nhiệt và bảo vệ dòng cực đại cho phanh của cơ cấu nâng hạ hàng. + K010, K011 Công tắc bảo vệ hành trình nâng hạ. 2.6. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA CẦN TRỤC TUKAN Chúng ta biết rằng mỗi sản phẩm đều mang những đặc điểm riêng về công nghệ của từng thời kỳ phát triển của xã hội và thể hiện sự phát triển của khoa học kỹ thuật thời kỳ đó. Cần trục TU KAN ra đời trong những năm gần đây đã tiếp thu được nhiều thành tựu mới của khoa học kỹ thuật đặc biệt là có những ứng dụng thành tựu đó trong điều khiển và giám sát. Hệ thống điều khiển và giám sát của cần trục TU KAN có mức độ hiện đại và tự động hoá khá cao, giúp 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 công nghệ mạng của kỹ thuật truyền tin. Toàn bộ các tín hiệu, thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát đều được truyền đi qua mạng Profibus với chuẩn truyền thông riêng. Điều này làm giảm đi rất nhiều số lượng và chiều dài dây tín hiệu, việc nối dây trở nên dễ dàng hơn. Việc điều khiển và giám sát cho cần trục TUKAN được thực hiện nhờ hệ thống mạng PLC. Tín hiệu điều khiển do người điều khiển đưa vào hệ thống bằng tay điều khiển hoặc các nút ấn được mã hoá (bằng các bộ chuyển đổi ADC hoặc đơn giản là quy chuẩn về mức tín hiệu chuẩn của đầu vào nhận thông tin) và đưa tới các modul tín hiệu vào của các trạm ET200. Sau đó các tín hiệu này được truyền về trung tâm sử lý (CPU 318 2DP) qua mạng profibus . Tại đây tín hiệu điều khiển được sử lý theo chương trình đặt trước kết hợp với tín hiệu về trạng thái hiện tại của hệ thống để đưa ra quyết định điều khiển hệ thống thích hợp. Các tín hiệu điều khiển này lại truyền qua mạng đến các trạm trung gian ET200, tai đây qua các modul vào ra tín hiệu điều khiển được gửi tới các phần tử chấp hành là các rơ le hay biến tần. Riêng có tín hiệu đặt tốc độ được truyền tới biến tần qua mạng profibus va card giao tiếp CBP (Communication Board Profibus) của biến tần. Cuối cùng các phần tử chấp hành thực hiện lệnh điều khiền từ CPU gửi xuống để đưa hệ thống đến trạng thái có thể yêu cầu. Trong quá trình hoạt động tín hiệu về trạng thai của hệ thống được các khâu quan sát thu thập. Sau đó được PLC đọc các tín hiệu từ các khâu quan sát gửi về để phục vụ cho việc điều khiển giám sát. Việc giám sát các thông số, phần tử, cơ cấu hay hệ thống của cần trục TUKAN được thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp. Sự hoạt động của cơ cấu hay phần tử có thể được quan sát trực tiếp bởi các khâu quan sát đặt tại phần tử hoặc có thể được giám sát thông qua các rơle điều khiển hay công tắc tơ cấp nguồn cho phần tử. Ví dụ như để quan sát trạng thái quá tốc của cơ cấu nâng hạ người ta sử dụng công tắc ly tâm gắn trực tiếp ở cơ cấu, khi có quá tốc tiếp điểm của công tắc sẽ đóng lại và báo về PLC; ở cơ cấu di chuyển để quan sát trạng thái hoạt động của các phanh người ta sử dụng các tiếp điểm hành trình gắn trực tiếp ở phanh, các tiếp điểm này đóng mở theo trạng thái của phanh và báo tín hiệu về PLC ; ở cơ cấu thay đổi tầm với, để quan sát trạng thái hoạt động của các phanh người ta lại sử dụng tiếp điểm phụ của các aptomat, công tắc tơ. Nhìn chung trạng thái hoạt động hay sẵn sàng hoạt động của cơ cấu hay phần tử thường được quan sát nhờ việc quan sát các tiếp điểm phụ cua aptomat hay công tắc tơ cấp nguồn của phần tử hay cơ cấu để xem phần tử hay cơ cấu có được cấp nguồn hay không ; vị trí gới hạn hành trình được quan sát nhờ công tắc hành trình.... Ngoài ra các tín hiệu điều khiển xuất ra cũng được giám sát thông qua việc giám sát các rơle trung gian xuất tín hiệu. Ta thấy trong hệ thống có nhữnh rơle nhận tín hiệu điều khiển từ PLC và truyền đến các phần tử thực hiện nhưng đồng thơi củng truyền tín hiệu về đầu vào của PLC. Tín hiệu từ các rơle chung gian này gưi về PLC chính là để giám sát xem tín hiệu điều khiển đã được gưi ra hay chưa . Việc chỉ thị của hệ thống, phần tử không những được thực hiện bằng các đèn như ở các cần trục thế hệ cũ mà còn được hiển thị với các thông báo trên màn hình để người điều khiển dễ dàng nhận biết. Người điều khiển củng có thể giao tiếp linh hoạt với màn hình này do đây là màn hình cảm ứng có thể nhận lệnh điều khiển ngay trên màn hình. Việc trao đổi thông tin trong hệ thống được thực hiện theo nguyên tắc địa chỉ. Mổi thiết bị, phần tử trong hệ thống đều được gán cho một địa chỉ nhất định, thiết bị sẽ được truy xuất theo địa chỉ này. Mạng PLC gồm có một trạm chủ và các trạm tớ . Trạm chủ của hệ thống có cấu trúc chính gồm một CPU318 2DP và các modul giao diện vào ra. Các trạm tớ là các trạm ET200 có cấu trúc gồm modul giao diện IM, modul ET200 và các modul vao ra số, tương tự. Trạm chủ và trạm tớ được nối mạng với nhau theo tiêu chuẩn mạng Profibus. Ta thấy rằng mỗi cơ cấu được cung cấp một trạm ET200. Tổng cộng trong mạng có 4 trạm ET200 trong đó: một trạm dành cho cơ cấu tời giữ (holding mechanism), một trạm dành cho cơ cấu đóng 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 còn có 2 khối OP170P đặt tại ca bin và buồng điện (electric container) là các màn hình giám sát kiểu màn hình cảm ứng; có 5 khối CBP là các card giao tiếp của 5 biến tần của 5 cơ cấu để kết nối biến tần với mạng PLC ; có 2 khối CE65 (compact encoder) là hai khối giớ hạn hành trình của cơ cấu tời đóng mở và cơ cấu tời giữ (nhiệm vụ chính của hai khối này là kết nối các encoder của hai cơ cấu tời giữ và đóng mở với hệ thống mạng PLC đồng thời tính toán để đưa ra các tín hiệu về vị trí hành trình của hai cơ cấu). Tất cả các trạm, phần tử trong mạng được kết nối với nhau theo tiêu chuẩn mạng Profibus đặt dưới sự kiểm soát của CPU 318-2DP. Mạng được chia làm hai nhánh nối vào hai cổng DP của CPU. Việc sử dụng biến tần trong hệ thống đã làm cho việc điều khiển động cơ dễ dàng, thu được đặc tính tốt hơn. Vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ đã được giải quyết tương đối tốt nhờ có biến tần do tốc độ của động cơ trong khi làm hàng có thể được điều chỉnh rất trơn ,chất lượng làm hàng được nâng lên rõ dệt. Biến tần được kết nối với PLC nhờ có card giao tiếp CBP. Tín hiệu đặt cho biến tần được gửi tới biến tần hoàn toàn qua mạng dưới dạng các byte dữ liệu. Riêng có tín hiệu bật tắt biến tần (Simovert on/off) thì được đưa tới khối CUCV của biến tần thông qua các modul đầu ra của trạm ET200. Ở cần trục TUKAN có nhiều tín hiệu được đo lường, giám sát gồm cả những tín hi._.