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

tator 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 hiệu chung cho toàn cần trục và những tín hiệu thuộc về riêng từng cơ cấu. Các tín hiệu chung gồm nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, nguồn điện chung của toàn cần trục... Các tín hiệu riêng của từng cơ cấu phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ của từng cơ cấu vi dụ với cơ cấu nâng hạ các tín hiệu được quan tâm chủ yếu gồm có tải trọng hàng, tốc độ và gia tốc nâng hạ, độ cao của hàng, các tín hiệu về giới hạn hành trình hàng hoá ... ; đối với cơ cấu thay đổi tầm với thì tín hiệu quan tâm lại là tầm với (hay bán kính vươn cần hoặc góc nâng hạ cần), tốc độ co /vươn cần, các tín hiệu hạn vị ...;đối với cơ cấu quay thì tín hiệu cần quan tâm lại là góc quay, tốc đọ gió, tốc độ quay, các tín hiệu hạn vị ... Các tín hiệu này có thể đo lường trực tiếp hoặc đo gián tiếp, đo bằng thiết bị phần cứng, hoặc kết hợp thiết bị phần cứng với phần mềm. Mục đích của việc đo lường là để phục vụ cho việc tính toán lượng giá trị diều khiển cần đặt cho hệ thống và để cảnh báo, bảo vệ củng như hiển thị. Chương 3.  ĐI SÂU NGHIÊN CỨU CƠ CẤU DI CHUYỂN  CẦN TRỤC TU KAN Bản vẽ cơ cấu di chuyển (travellingg gear) được thể hiện trong nhóm bản vẽ = 5. Ta có thể tóm lược nhóm bản vẽ này lại thành các bản vẽ động lực, điều khiển và tín hiệu vào/ra của PLC được thể hiện ở các hình sau: 3.1. CHỨC NĂNG CÁC PHẦN TỬ K1(=5/1.2): Tiếp điểm chính công tắc tơ cấp nguồn cho biến tần. L1(=5/1.2): Cuộn kháng 200A. A20: Biến tần 380%400V/50%60HZ, 90KW. L2: Cuộn kháng 186A. +PR-W03 Trục giao liên (hệ thống vành trượt chổi than). M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7:Các động cơ di chuyển. F11, F12, F13, F14, F15, F16, F17:Các aptomat cấp nguồn cho các động cơ di chuyển. Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6, Y7: Các phanh điện từ của các động cơ di chuyển. F51, F52, F53, F54, F55, F56, F57: Các aptomat cấp nguồn cho 7 phanh điện từ. A30: Khối phanh hãm 100KW. R1:Điện trở phanh 100KW. K5: Công tắc tơ cấp nguồn chung cho các phanh điện từ. TPM: Các nhiệt điện trở được gắn trong các động cơ di chuyển. F511(=5/6.3) và F512(=5/7.3): Khối quan sát nhiệt độ động cơ lai cơ cấu di chuyển. F511(95-96) vàF512(95-96): Là các tiếp điểm báo về PLC. K03: Quan sát trạng thái các aptomat F11÷F17 cấp nguồn cho các động cơ báo về PLC . Khi có ít nhất một trong các aptomat này bảo vệ thì tiếp điểm phụ của aptomat tương ứng tác động dẫn đến K03=0 khi đó báo về PLC qua tiếp điểm K03(=5/16.2). K04: Quan sát trạng thái các aptomat F51 ÷ F57 cấp nguồn cho các phanh điện từ và báo về PLC. Khi có ít nhất một trong các aptomat này bảo vệ thì tiếp điểm phụ của nó tác động dẫn đến K04=0 khi đó sẽ báo váo về PLC qua tiếp điểm K04( =5/16.3). K05: Báo trạng thái phanh của động cơ 1 và 2. K06: Báo trạng thái phanh của động cơ 3 và 4. K07: Báo trạng thái phanh của động cơ 5 và 6. K08: Báo trạng thái phanh của động cơ 7. K09: Báo trạng thái của các phanh. =16+EE7-K1(=5/9.7): Rơle trung gian truyền tín hiệu ra điều khiển động cơ lai tang cáp. K80: Rơle trung gian báo vị trí 0 của tay điều khiển. +KS-S1: Tay điều khiển của cơ cấu di chuyển. K1: Cuộn hút công tắc tơ cấp nguồn ba pha cho biến tần. F5: Tiếp điểm phụ của aptomat F5 cấp nguồn động lực chính cho cơ cấu di chuyển. =0+EE2-K0(=0/37.3): Tín hiệu từ rơle trung gian truyền tín hiệu xác nhận lỗi. K0(10.5): Công tắc tơ cấp nguồn cho hệ thống phanh điện từ, đèn, còi. K0(10.6): Tiếp điểm duy trì. K00: Rơle trung gian truyền tín hiệu điều khiển đóng nguồn điều khiển từ PLC. KX: Công tắc tơ dự phòng. K50: Rơle trung gian truyền tín hiệu ra của PLC điều khiển nâng phanh. K05: Tiếp điểm của rơle an toàn. K500(20.4): Rơle trung gian truyền tín hiệu báo động. H1: Chuông cảnh báo (signal alarm). H5, H6, H7, H8: Các đèn cảnh báo (đặt trên 4 chân đế cần trục) được cấp nguồn bởi công tắc tơ K5, Khi cần trục di chuyển, K5=1 dẫn tới phanh điện từ được cấp điện sẽ giải phóng trục động cơ đồng thời tiếp điểm thường mở K5(=5/11.5) đóng lại cấ nguồn cho các đèn flasch để cảnh báo rằng cần trục đang di chuyển. K0(15.3): Tiếp điểm báo trạng thái công tắc tơ cấp nguồn điều khiển K0. K1(15.3): Tiếp điểm báo trạng thái công tắc tơ chính cấp nguồn động lực K1. K5(15.4): Báo trạng thái phanh về PLC. Khi K5=5 thì các phanh được cấp nguồn nếu không có sự cố nên trạng thái của K5 có thể coi chính là trạng thái của phanh điện từ. K80(15.5):Báo vị trí 0 của tay điều khiển về PLC. A30: Báo lỗi khối phanh hãm về PLC. Khi mạch phanh hãm hoạt động thì tiếp điểm A30 đóng lại để báo tín hiệu về PLC qua địa chỉ E200.7. S01, S02, S03, S08: Các nút ấn dừng khẩn cấp đặt tại chân đế, bảng điện tại chân đế và tại dầm đỡ chân đế (gantry beam). =17-K17(=173.5): Báo tín hiệu kẹp ray đã mở về PLC. 2K1, 2K2: Báo trạng thái sẵn sàng hoạt động của hai động cơ 1 và 2 lai tang cáp cấp nguồn. 3K1: Báo lỗi động cơ lai tang cáp cấp nguồn. 4K1, 4K7: Hạn vị trái và phải cho động cơ lai tang cáp cấp nguồn. 4K8: Báo vị trí ở bên phải so với điểm giữa của cần trục. S10(1-2): Báo giới hạn hành trình bên phải. S11(3-4): Báo giới hạn hành trình bên trái. S10(3-4):Báo gần tới giới hạn hành trình bên trái. KY: Rơle dự phòng. =17-K3: Rơle trung gian điều khiển nở kẹp ray. =16-K1:Rơle trung gian điều khiển giải phóng động cơ lai tang cấp nguồn. 3.2. NGUYÊN LÝ 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 đó khởi động cần trục để bắt đầu ca làm việc. Đầu tiên người điều khiển mở khóa điện S1 để cấp nguồn cho toàn bộ cần trục (trừ các mạch đặc biệt và chiếu sáng cầu thang là được điều khiển riêng). Nếu không cố sự cố thì các tiếp điểm của S1và các aptomat cấp nguồn chính Q1 đóng. Qua cầu chì +EE1-F22, aptomat +EE2-F31, biến áp +EE1-T3, aptomat +EE-F40, nguồn điện được cấp cho: -Mạch điều khiển cấp nguồn điều khiển chính nhờ K1(=0/37.5). -Mạch điều khiển cấp nguồn động lực chính nhờ K02(=0/37-5). -Mạch điều khiển chọn chế độ vận hành (K71, K72, K73(=1/7.)). -Cấp nguồn cho các công tắc hành trình (limit switch) dùng để hạn vị của các cơ cấu, tín hiệu từ các công tắc hành trình (còn gọi là các hạn vị) được đưa về các modul tín hiệu vào 230VAC. -Khối quá tải A60. Qua cầu chì +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 có tín hiệu điều khiển bật công tắc tơ cấp nguồn chính từ PLC và không có sự cố thì K05 không 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 →công tắc tơ điều khiển của các cơ cấu. →K02 =1 → K02(0/6.6) =1 cấp nguồn động lực cho cơ cấp. Nếu cơ cấu di chuyển không có sự cố thì =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 các yếu tố trên được thõa mãn thì cơ cấu di chuyển sẵn sàng hoạt động. 3.2.2. 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 0 của tay điều khiển về PLC tại địa chỉ E200.3 của modul EB200 16×24 DVC. Đồng thời K80(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 ba 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 xác nhận lỗi thì PLC sẽ xuất tín hiệu ra tại địa chỉ A141.4 → K0(=0/37.3) =1. PLC sau khi thu thập các tín hiệu vào cần thiết, tiến hành sử lý theo chương trình đặt trước và suất tín hiệu ra tại địa chỉ A200.0 phát lệnh cấp nguồng 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 A200.6 để điều khiển đưa biến tần vào hoạt động. Tuy nhiên lúc này phanh vẫn đóng, kẹp ray chưa mở, động cơ lai tang cáp cấp nguồn chưa được phép 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 khóa liên động với các cơ cấu khác của cần trục chỉ được phép hoạt động khi các cơ cấu khác ngừng hoạt động, chỉ có thể điều khiển một cơ cấu tại một thời điểm. Chức năng này được thực hiện nhờ PLC. PLC thu thập tín hiệu điều khiển và tín hiệu trạng thái của các cơ cấu để quyết định có cho phép di chuyển hay không. 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 → K80(10.2) =0 →tiếp điểm K80(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 A200.1 → K50 =1 → tiếp điểm K50(11.3) =1. Nếu không có tín hiệu dừng khẩn cấp và không có sự cố thì K05 không tác động → K05(11.3) =1 →K5 =1 →K(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 A201.7 → 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 rải cáp khi di chuyển. Tín hiệu và vị trí của tay điều khiển được mã hóa thành tín hiệu 8 bít trong đó có 6 bít xác định độ lớn và 2 bít xác định chiều (như vậy ta sẽ có 2^6=64 cấp tốc độ ở mỗi chiều tiến/lùi). Tín hiệu và 8 bít này được truyền về PLC qua modul EB4 – 16*24VDC tại các địa chỉ E4.0, PLC thực hiện sử 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 tới vị trí yêu cầu. Khi cơ cấu di chuyển hoạt động các đèn flash H5, H6, H7, H8 sáng, chuông H1 được kích hoạt để cảnh báo. Các đèn cảnh báo và chuông cảnh báo này đều dược 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 duy nhất là ở chỗ tín hiệu điều khiển ở tay điều khiển được mã hoá với hai bít 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 đặt chiều di chuyển để xác định thứ tự và thời gian đóng mở các van bán dẫn nhằm tạo ra điện áp cấp cho động cơ để động cơ hoạt động với tốc độ và chiều như mong muốn. 3.3. QUÁ TRÌNH PHANH HÃM Trong cần trục thường có hai chế độ phanh : phanh dừng và phanh giảm tốc. Phanh dừng được thực hiện bởi các phanh điện từ (cơ cấu di chuyển) hoặc các phanh thuỷ lực (cơ cấu nâng hạ, thay đổi tầm với, quay). Phanh giảm tốc được thực hiện bởi khối phanh A30. Khi cần dừng nhanh hệ thống hoặc khi ngừng làm việc người vận hành sử dụng phanh điện từ hoặc phanh thuỷ 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 cần trục luôn nảy sinh quá trình giảm tốc độ. Khi thực hiện giảm tốc trong hệ thống sẻ 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 qúa trình hãm được tiêu tán trên điện trở hãm R1. Nguyên lý quá trình hãm này được mô tả 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 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 (CL là khối chỉnh lưu 3 pha cấu tạo bởi các Tiristor) và không cho phép khối này hoạt động. Đồng thời biến tần cho phép khối phanh A30 làm việc, phát xung điều khiển nghịch lưu NL bằng IGBT để biến khối này thành khối chỉnh lưu. Sức điện động 3 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 phanh R1. Như vậy năng lượng dư của động cơ đã 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 đến tốc độ đặt, biến tần cắt xung điều khiển chỉnh lưu cho khối IGBT, cắt khối A30, cho phép khối chỉnh lưu Tiristor làm việc phát xung điều khiển cho khối chỉnh lưu Tiristor. Lúc này năng lượng 3 pha từ nguồn được chỉnh lưu nhờ khối C1 thành nguồn một chiều đưa lên DC bus, sau đó nguồn một chiều này được khối NL chuyển thành nguồn 3 pha có biên độ và tần số phù hợp với tốc độ đặt để đưa tới cấp cho động cơ. Hệ thống trở lại hoạt động bình thường và ổn định ở tốc độ mới. 3.4. DỪNG KHẨN CẤP Khi có sự cố cần phải dừng khẩn cấp hệ thống , 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 → K05(=0/37.4)=1 và K05(=0/37.5) =1→ K1=1 → K1(=0/35.2) =1 →cấp nguồn điều khiển cho mạch rơle- công tắc tơ diều khiển của các cơ cấu→K02=1 → K02(=O/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. 3.5. CÁC BẢO VỆ Các bảo vệ được chai thành bảo vệ chung và bảo vệ công nghệ. Bảo vệ chung gồm các bảo vệ như: bảo vệ ngắn mạch, quá tải, thấp áp .... 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 thực hiện trực tiếp (với các bảo vệ có yêu cầu tác động nhanh như bảo vệ ngắn mạch, dừng khẩn cấp...) hoặc được thực hiện nhờ PLC. Tất cả các bảo vệ đều được báo vệ PLC và được hiển thi lên màn hình TP170B dưới dạng thông báo lỗi. -Bảo vệ ngắn mạch: được thực hiện nhờ cầu chì F22 , các aptomat F11 ÷ F17, F51÷ F57. -Bảo vệ thấp áp: thực hiện chung cho toàn cần trục bởi aptomat cấp nguồn chính có bảo vệ thấp áp Q1. -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 dược 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 khi gần tới gới hạn hành trình (prelimit) hoặc làm hệ thống dừng hẳn khi tới giới hạn hành trình (limit). -Ngoài ra hệ thống còn bảo vệ khi căng cáp nguồn, khi có lỗi kẹp ray, lỗi động cơ lai tang cáp cấp nguồn. Khi sảy ra những lỗi này ở cơ cấu di chuyển sẽ không được phép hoạt động. 3.6. CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ LAI TANG CÁP Sơ đồ nguyên lý và điều khiển của động cơ lai tang cáp được thể hiện ở nhóm bản vẽ = 16 được biểu diễn ở các hình vẽ sau: 3.6.1. Chức năng các phần tử P-1M1, P-2M2: Là hai động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính. 2K1,2K2: Báo trạng thái sẵn sàng hoạt động của hai động cơ P-M1, P-2M2 lai tang cáp cấp nguồn. 3K1: Báo lỗi động cơ lai tang cáp cấp nguồn. 4K4, 4K7: Hạn vị trái và hạn vị phải của hai động cơ lai tang cáp cấp nguồn. 4K8: Báo vị trí bên phải so với điểm giữa của cần trục. 4K6: Báo vị trí bên trái so với điểm giữa của cần trục. 16-K1:Rơ le trung gian điều khiển giải phóng động cơ lai tang cáp cấp nguồn. 3.6.2. Hoạt động của động cơ lai tang cáp Khi cầu dao tổng S1 và aptomat Q1 đóng điện thì cầu chì F15 có điện → F15(=0/2.2) =1 → cấp nguồn cho aptomat F16 có điện → F16(=0/2.3) =1 cấp nguồn động lực cho khối động cơ lai tang cáp → bảng điện ở chân đế PRE2 có điện → cấp nguồn cho hai động cơ lai tang cáp sẵn sàng hoạt động → 2K1=1, 2K2 =1. Tuy nhiên mặc dù hai động cơ lai tang cáp đã có nguồn cung cấp nhưng vẫn chưa được phép hoạt động vì chưa có tín hiệu điều khiển . Muốn hai động cơ này hoạt động thì PLC phải xuất tín hiệu điều khiển ra cổng ra có địa chỉ A201.7 → K1(21.7) =1 → tiếp điểm K1(9.7) =1 → = 16-K1(=5/9.7) =1 → cho phép hai động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính hoạt động để thực hiện rải cáp khi di chuyển. Trong quá trình di chuyển thì cần trục có lúc di chuyển nhanh hoặc di chuyển chậm do đó cáp nguồn rải ra cũng không đồng đều có lúc căng quá mức, lúc trùng quá mức cho phép hay dẫn tới hiện tượng rối cáp hoặc đứt cáp nguồn. Vì vậy trong khối lai tang cáp người ta trang bị thêm hai hạn vị trái và hạn vị phải để chánh tình trạng trên. Nếu cáp bị căng quá mức cho phép thì hạn vị trên tác động làm đóng tiếp điểm lại, khối A30 báo lỗi khối phanh hãm về PLC thông qua cổng giao tiếp A201.7 đồng thời PLC sử lý gửi tín hiêu điều khiển đến khối phanh hãm, làm quá trình di chuyển chậm lại. Nếu cáp rải ra nhiều quá mức cho phép thì hạn vị dưới tác động, báo về PLC sử lý ,PLC tính toán sau đó gửi thông tin điều khiển mở phanh hãm ra. Trong cần trục TUKAN ở đầu đầu và đầu cuối người ta còn trang bị các cảm biến chống va đập trong quá trình di chuyển khi cần trục va chạm với các vật bên ngoài hoặc trên quãng đường di chuyển gặp vật chắn ngang đường ray thì lập tức các cảm biến này tác động báo lỗi về PLC thông qua tiếp điểm 3K1. Lúc này PLC gửi tín hiệu điều khiển thông qua cổng giao tiếp A201.7 dừng quá trình di chuyển không cho làm việc tiếp nữa. Trong động cơ lai tang cáp còn có hai thiết bị đó là điện trở sấy động cơ nhưng với điều kiện khí hậu nước ta thì thiết bi này hầu như không hoạt động (không cần thiết sử dụng). 3.7. CHỨC NĂNG VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA KHỐI KẸP RAY Sơ đồ nguyên lý và điều khiển của động cơ kẹp ray được thể hiện trong nhóm bản vẽ = 17 được biểu diễn như sau: 3.7.1. Chức năng +PE11-M1, +PE12-M2: Động cơ kep ray. F1, F2: Hai aptomat cấp nguồn cho hai động cơ kẹp ray. -K1, -K2: Hai công tắc tơ cấp nguồn cho hai động cơ. =17-K17(=17/3.5): Báo tín hiệu kẹp ray về PLC. =17-K3: Rơle trung gian điều khiển mở kẹp ray. 3.7.2. Hoạt động khối kẹp ray Khi hết giờ làm việc người công nhân vận hành phải cắt nguồn điện của cần trục đồng thời khởi động đưa cơ cấu kẹp ray vào hoạt động nhằm tránh gió bão đảm bão cho cần trục không bị rung, giật, đỗ ngã làm hư hại về thiết bị và thiệt hại về kinh tế. Khi bắt đầu làm việc thì cầu dao tổng S1 và aptomat Q1 có điện → cầu chì F15(=0/2.2) =1 → =17/1.1 =1 → aptomat F1(=17/1.3)=1 và aptomat F2(=17/1.5)=1 cấp nguồn cho công tắc tơ K1, K2 → K1,K2=1. Lúc này hai động cơ mở kep ray chỉ cần có lệnh điều khiển từ PLC gửi xuống là làm việc. Qúa trình làm việc như sau: Khi PLC xuất tín hiệu ra cổng ra có địa chỉ A201.2 → K3(21.4)=1 điều khiển mở kẹp ray để thực hiện di chuyển. Chương 4. NGHIÊN CỨU BẢO VỆ QUÁ TẢI CẦN TRỤC TUKAN 4.1. MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC BẢO VỆ QUÁ TẢI Bảo vệ quá tải là vấn đề hết sức quan trọng đối với cần trục, mỗi khâu, mỗi thiết bị đều có thiết bị bảo vệ đi kèm nhằm bảo vệ cho người và thiết bị tránh những hỏng hóc, rủi ro không đáng có khi làm việc. 4.1.1. Các sơ đồ nguyên lý Các sơ đồ nguyên lý bảo vệ quá tải cần trục TUKAN được biểu diễn ở các hình vẽ dưới đây: 4.2. PHÂN TÍCH KHỐI BẢO VỆ CẦN TRỤC TUKAN. Bản vẽ khối bảo vệ được thể hiện trong nhóm bản vẽ = 60. Trong nhóm bản vẽ này chỉ thể hiện một số bảo vệ chính nằm trong khối PSV3 như: bảo vệ tải trọng, bảo vệ thu vươn cần, tầm với, tốc độ gió... Ngoài khối bảo vệ PSV3 ra, ở mỗi khâu, mỗi cơ cấu đều có các phần tử, các khối bảo vệ riêng cho từng cơ cấu, từng phần tử. 4.2.1. Chức năng các phần tử khối bảo vệ PSV3. +K-A62: các tín hiệu đèn báo, tín hiệu từ kabin, thu/ vươn cần. - Đồ thị biểu diễn khả năng tầm với của cần trục với khoảng cách từ 8÷3om thì: - Đối với chế độ gầu ngoạm trọng tải tối đa là 20 tấn. - Đối với chế độ quay móc trọng tải tối đa là 40 tấn. - MB-60, MB61: cảm biến tải trọng cần trục. =01/16.3, =01/16.4 tín hiệu báo tải trọng gửi về PLC. =01/16.4, =01/16.5 tín hiệu báo tầm với gửi về PLC. +L-B62: cảm biến tốc độ, cảm biến góc nghiêng (tầm với). +L-B63: Cảm biến tốc độ gió. =1-K72(=1/7.3): Công tắc hành trình điều khiển vận hành hàng hoá ở mức độ bình thường. =1-K73(=1/7.4): Công tắc hành trình điều khiển vận hành tải nặng. =1-K51(=01/14.2): Cho phép cần trục nâng hàng. =2-K51(=01/14.3): Không cho phép cần trục nâng hàng. K60: Rơle trung gian bảo vệ quá tải cho cơ cấu nâng hạ, cơ cấu gầu ngoạm, cơ cấu thay đổi tầm với. =01/11.2: Tiếp điểm báo trạng thái làm việc K60 về PLC. =01/11.3: Tín hiệu báo về PLC cảnh báo trước tốc độ. =01/11.4: Tín hiệu báo về PLC báo tốc độ nguy hiểm. - K61: Rơle trung gian báo tải trọng cơ cấu nâng hạ, đóng mở gầu ngoạm. - K5: Tiếp điểm báo gần tới mức tải trọng chưa. 4.2.2. Hoạt động khối bảo vệ PSV3. Khi đóng cầu dao S1, aptomat Q1 → cầu chì +EE-F22 có điện → +EE-F22(=0/5.2) =1 → cấp nguồn cho aptomat F30 và MBA +EE-T1 → aptomat F81 → F81(=0/34.3) =1 → cấp nguồn cho khối bảo vệ PSV3. Khi cần trục làm việc ở điều kiện bình thường thì khối bảo vệ PSV3 không tác động. Nhưng vì một lý do nào đó, trong quá trình làm việc của cần trục bị lỗi thì khối bảo vệ PSV3 sẽ tác động, cụ thể như sau: - Cần trục nâng hạ hàng quá tải trọng cho phép thì cảm biến tải trọng MB-60, MB-61 sẽ tác động → gửi tín hiệu cảnh báo về PLC qua tiếp điểm =01/16.3 va =01/16.4 → PLC sử lý thông tin và gửi tín hiệu tới các cơ cấu. - Khi cần trục làm việc ở độ nghiêng quá lớn rất dễ bị đổ vì vậy cảm biến góc nghiêng +L-B62 sẽ tác động → báo tín hiệu trạng thái về PLC qua tiếp điểm =01/16.4 và =01/16.5 → PLC ra lệnh dừng hệ thống. - Khi làm việc ở điều kiện thời tiết xấu thì cảm biến tốc độ gió +L-B63 sẽ tác động : với tốc độ gió ≥ 18m/s thì tiếp điểm K3 (khối bảo vệ A60) từ vị trí 1→ vị trí 3 → báo tín hiệu về PLC =01/11.3 → PLC gửi tín hiệu cảnh báo tới người điều khiển bằng tín hiệu đèn còi. Với tốc độ gió ≥ 20m/s thì tiếp điểm K4 tác động → gửi tín hiệu về PLC(=01/11.4) → PLC ra lệnh đưa cần trục về vị trí chống bão. - Khi có quá tải thì rơle trung gian K60 sẽ tác động: Các cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu đóng mở gầu ngoạm, cơ cấu thay đổi tầm với nếu bị quá tải thì tiếp điểm thường đóng 14, 24, 34 của rơle trung gian K60 sẽ mở ra → tiếp điểm K1 chuyển trạng thái từ vị trí 2 sang vị trí 3 → gửi tín hiệu về PLC (=01/11.3) thông qua cổng giao tiếp EB13, → PLC gửi tín hiệu tới các cơ cấu chấp hành ra lệnh dừng hệ thống. - Khi quá tải cơ cấu nâng hạ, cơ cấu thay đổi tầm với thì rơle trung gian K61 tác động → tiếp điểm K5 chuyển trạng thái → gửi tín hiệu về PLC(=01/11.3) → PLC gửi tín hiệu đến các cơ cấu dừng hệ thống. 4.3. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU CẤP NGUỒN • Bảo vệ thấp áp: Khi cần trục có dấu hiệu sụt điện áp thì công tắc tơ động lực Q1 sẽ tác động vì thiết bị này có gắn cảm biến chênh lệch điện áp, thiết bị này sẽ cắt toàn bộ hệ thống cung cấp điện của cần trục do đó các thiết bị sẽ được bảo vệ. • Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì. - F1: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho cơ cấu tời giữ (holding mechaním). - F2: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho cơ cấu đóng mở gầu (closing gear). - F3: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho cơ cấu quay (slewing gear). - F4: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho cơ cấu thay đổi tầm với(luffing gear). - F5: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho cơ cấu di chuyển (travelling gear). - F9: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho cơ cấu khung ngoạm containor tự động (spreader). - F11: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho thiết bị quay móc (hook rotating device). - F14: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho khung ngoạm tự động, cơ cấu lai tang cáp. - F15: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho cơ cấu lai tang cáp, cơ cấu kẹp ray. - F19: Cầu chì cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho đầu nối ra X21 (outlet) là đầu nối 32A/380V. - F22: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho các điều hoà, khối nguồn 24DVC. - F20: Bảo vệ ngắn mạch cho tời điện buồng máy, thông gió nhà tời. - F23: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho đầu nối X22 là đầu nối 380V/32A đặt trong buồng máy. • Bảo vệ quá tải và ngắn mạch bằng các aptomat. - F04: Aptomat cấp nguồn, bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho hệ thống chiếu sáng cầu thang và các mạch đặc biệt. - F16: Aptomat cấp nguồn, bảo vệ quá tải ,ngắn mạch cho động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính (motor cable drum). - F18, F40, +PR-T2: Aptomat F18, Aptomat F40, Biến ap +PR-T2 là những thiết bị bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho bộ phận chiếu sáng chân đế. - F20: Aptomat bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho đầu nối X21 (outlet) là đầu nối 380V/32A. - F35, F36, F37: Các aptomat cấp nguồn , bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho tời điện trong buồng máy, bơm mỡ ổ bi, thông gió nhà tời. - F30, F50: bảo vệ ngắn mạch ,quá tải cho hệ thống chiếu sáng phần quay, điều hoà nhiệt độ ở ca bin và buồng điện, hệ thống liên lạc. - F31, F40: Bảo vệ ngắn mạch, quá tải cho các phanh cơ cấu di chuyển, đưa tín hiệu từ các hạn vị về PLC. - F34: Aptomat bảo vệ cho cấp nguồn chính 24VDC .Biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều cấp cho PLC và một số thiết bị khác. - F24: Bảo vệ cho đầu nối X22là đầu nối 380V/32A trong buồng máy. • Bảo vệ không bằng công tắc tơ K1của 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 các cơ cấu của cần trục. Trên cần trục TUKAN có tất cả 9 nút dừng sự cố đặt ở các vị trí khác nhau trong đó : hai nút đặt ở chân đế, một nút 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, một ở ca bin điều khiển, và một đặt ở cơ cấu hạ cần. 4.4. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU THAY ĐỔI TẦM VỚI Các bảo vệ trong cơ cấu thay đổi tầm với được chia làm hai loại: bảo vệ chung và bảo vệ công nghệ. * Bảo vệ chung gồm có: • Bảo vệ quá tải, ngắn mạch: Được thực hiện nhờ các aptomat, cầu chì. - Cầu chì F4(=0/8.2) cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch cho toàn bộ cơ cấu thay đổi tầm với. - Aptomat F5, F51, F52,Q1: Bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho các phanh Y1, Y2. • Bảo vệ quá tải cho động cơ: Khi các động cơ bị quá tải thì việc bảo vệ các động cơ này được thực hiện bởi các nhiệt điện trở đặt trong các động cơ và các khối quan sát nhiệt độ F511. Ngày nay với việc các hãng sản xuất động cơ thường chế tạo động cơ có các nhiệt điện trở đặt trong các cuộn dây của động cơ, thì việc quan sát nhiệt độ động cơ rất thuận lợi và dễ dàng. • Bảo vệ thấp áp: Được thực hiện chung cho toàn bộ cần trục bởi aptomat tổng Q1. • Bảo vệ 0: Được thực hiện bởi tay điều khiển +KS-S, rơle trung gian K80 và công tắc tơ K0. * Bảo vệ công nghệ gồm có: • Bảo vệ quá tốc độ: Được thực hiện bởi công tắc ly tâm K03. Khi tốc độ vượt quá giới hạn cho phép đặt trước thì tiếp điểm B03(A1-B1) =0 → báo tình trạng quá tốc về PLC tại địa chỉ E184.7 đồng thời lúc này tiếp điểm K08 sẽ đóng lại → K08=0 → K08(2.6) =0 → K1=0 → K1(1.2) =0 → cắt nguồn chính cấp cho biến tần → động cơ không được cấp nguồn sẽ giảm tốc dần và nhanh chóng dừng hẳn. Song song với lúc nguồn chính cấp cho biến tần bị cắt thì PLC nhận được tín hiệu báo quá tốc sẽ phát lệnh dừng hệ thống. • Bảo vệ hành trình thu/vươn cần: Được thực hiện bởi khối công tắc hành trình =4+D-S10. Khi vượt quá giới hạn hành trình cho phép thì lúc này khối công tắc hành trình =4+D-S10 sẽ tác động gửi tín hiệu đến PLC → PLC ra lệnh dừng hệ thống → động cơ sẽ bị cắt nguồn, các phanh thuỷ lực giữ chặt trục động cơ làm hệ thống dừng hoạt động. → cơ cấu tầm với không thể tiếp tục hoạt động trừ khi người điều khiển ra lệnh bỏ qua tín hiệu từ các hạn vị. Khối S10 còn có các tiếp điểm báo trạng thái gần tới hạn hành trình, khi tiếp điểm này tác động nó sẽ báo về PLC để PLC điều khiển giảm tốc độ động cơ. • Bảo vệ quá tải: Thực hiện bởi khối A60. Khi có quá tải các tiếp điểm của khối này mở ra làm tiếp điểm K60 = 1, K61 = 0 → phanh bị cắt nguồn → guốc phanh hạ xuống giữ chặt trục động cơ. • Thực hiện thu cần về vị trí chống bão: Đây là một chức năng riêng của cơ cấu tầm với. Khi có mưa bão sảy ra, người vận hành thực hiện thu cần về vị trí chống bão, để giảm tối đa về thiệt hại tới cần trục. Để thực hiện được điều này, người vận hành điều khiển tác động vào +KS-S010 → K03 =1 → K03(3.7) =1→ làm vô hiệu hóa các tín hiệu hành trình → cho phép mở phanh Y1, Y2 để thực hiện thu cần về vị trí chống bão. 4.5. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU DI CHUYỂN Các bảo vệ trong cơ cấu di chuyển cũng được chia thành hai loại đó là bảo vệ chung và bảo vệ công nghệ. * Bảo vệ chung gồm có: • Bảo vệ ngắn mạch và quá tải nhờ các cầu chì và aptomat. - F5: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho toàn bộ cơ cấu di chuyển. - F15: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho động cơ kẹp ray, động cơ lai tang cáp cấp nguồn chính. - Các aptomat F11 ÷ F17, F51 ÷ F57 bảo vệ quá tải và ngắn mạch cho các động cơ di chuyển và các phanh điện từ. Khi các động cơ bị quá tải thì các rơle nhiệt (có sẵn trong aptomat) sẽ tác động cắt aptomat động cơ di chuyển F11 ÷ F17 hay cắt aptomat động cơ phanh điện từ F51 ÷ F57 tùy theo động cơ nào bị quá tải mà aptomat tương ứng sẽ tác động. • Bảo vệ thấp áp được thực hiện chung cho toàn bộ cần trục nhờ aptomat cấp nguồn chính Q1có gắn cảm biến chênh lệch điện áp. • Bảo vệ quá nhiệt: Khi các động cơ bị quá nhiệt, thì các nhiệt điện trở được đặt trong các cuộn dây Stator của động cơ nên khi nhiệt độ cuộn dây quá mức đặt thì rơle bảo vệ quá điện, tùy theo động cơ nào bị quá nhiệt mà rơle nhiệt F511 hay F512 có điện nhả tiếp điểm thường đóng F511 hay F512 ra, gửi tín hiệu về PLC qua địa chỉ E200.7. PLC sử lý và gửi tín hiệu cắt điện contactor K1 làm cắt điện toàn bộ hệ thống và đèn báo hiệu ở buồng điều khiển sẽ báo. * Bảo vệ công nghệ gồm có: • Bảo vệ hành trình di chuyển: được thực hiện bởi các công tắc hành trình+P-S10 và +P-S11. Trong quá trình di chuyển nếu vượt quá giới hạn hành trình cho phép thì các công tắc hành trình sẽ tác động → +P-S10, +P-S11 gửi tín hiệu về PLC thông qua rơle trung gian K03,K04 → PLC ra lệnh dừng hệ thống khi tới giới hạn hành chình hoặc sẽ giảm tốc độ khi gần tới giới hạn hành chình . • Bảo vệ động cơ lai tang cáp: - Khi di chuyển nếu cần trục di chuyển quá nhanh thì sẽ xảy ra hiện tượng căng cáp nguồn khi đó hạn vị trái, phải 4K4, 4K7 của động cơ lai tang cáp cấp nguồn sẽ tác động → khối phanh hãm A30 hoạt động → tiếp điểm A30 đóng lại báo tín hiệu về PLC qua địa chỉ E200.7. - Khi có lỗi kẹp ray, hoặc có lỗi động cơ lai tang cáp cấp nguồn thì cơ cấu di chuyển sẽ không được phép hoạt động. - Khi quá trình di chuyển gặp sự cố hoặc các cơ cấu khác bị sự cố thì người điều khiển có thể tác động trực tiếp vào các nút S01, S02, S03, S08 là các nút ấn dừng khẩn cấp đặt tại chân đế, bảng điện tại chân đế và tại dầm đỡ chân đế. 4.6. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU QUAY Bảo vệ ngắn mạch bằng cầu chì trong aptomat =0 + EE – F3: Khi có ngắn mạch sảy ra thì cầu chì F3 tác động làm cắt điện toàn bộ cơ cấu quay mâm. • Bảo vệ quá tải động cơ dẫn động: Động cơ + D - M2 bị quá tải thì rơle F11, F12 tác động nhả tiếp điểm thường đóng F11(2.1), F12(2.4) cắt mạch điện động lực của động cơ. • Bảo vệ quá tải cho động cơ điện phanh thủy lực: Nếu động cơ điện phanh thủy lực bị quá tải thì rơle nhiệt F51 hay F52 (có sẵn trong aptomat) sẽ tác động cắt aptomat F51 hay F52 dẫn đến toàn bộ mạch động lực của động cơ mất điện. • Bảo vệ quá nhiệt: Các điện trở được đặt trong các cuộn dây Stator của động cơ nên khi nhiệt độ động cơ quá mức đặt thì rơle bảo vệ quá điện sẽ tác động, tuỳ theo động cơ nào bị quá nhiệt mà rơle nhiệt F511 hay F512 có điện nhả tiếp điểm thường đóng F511 hay F512 ra đồng thời gửi tín hiệu báo lỗi về PLC qua khối ET200. PLC xử lý và gửi tín hiệu cắt contactor K1 làm toàn bộ hệ thống mất điện và đèn ở buồng điều khiển sẽ báo. 4.7. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG - Cầu chì F2(=0/7.2) bảo vệ ngắn mạch cho toàn bộ cơ cấu nâng hạ hàng. • Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ: Được thực hiện nhờ rơle F511(=1/3/3) rơle này hoạt động như sau: F511(=1/3/3) được nối với cảm biến nhiệt đặt trong các pha dây của động cơ. Trong quá trình làm việc vì một lý do nào đó làm cho độnh cơ nóng lên khi đó cảm biến nhiệt đặt trong động cơ sẽ truyền đến F511(=1/3/3), tín hiệu từ F511(=1/3/3) gửi về PLC → PLC đưa tín hiệu đến dừng hoạt động của động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ. • Bảo vệ quá tốc cho động cơ: Được thực hiện nhờ rơle trung gian bảo vệ quá tốc độ động cơ K08. Rơle này hoạt động như sau: K08 được nối với trục của động cơ truyền động → khi hoạt động, động cơ bị vượt quá tốc độ cho phép đã đặt trước thì rơle trung gian K08 = 0 → công tắc tơ chính cấp nguồn cho cơ cấu nâng hạ hàng K1 = 1 → cắt nguồn cấp cho động cơ của cơ cấu nâng hạ hàng. • Bảo vệ chống trùng cáp: Được thực hiện nhờ rơle bảo vệ K04 hoạt động của rơle này như sau: Rơle này được đặt trên thanh cái cấp nguồn nuôi 24V. Khi cáp cuốn của cơ cấu nâng hạ bị trùng → chạm vào thanh cái → K04 =1 đưa tín hiệu đến PLC → PLC điều khiển dừng hoạt động cuốn cáp của cơ cấu nâng hạ hàng. • Bảo vệ quá tải nhiệt và bảo vệ dòng cực đại cho cơ cấu phanh nâng hạ hàng nhờ áptomat F5 có gắn cảm biến nhiệt độ. • Bảo vệ chống nâng hàng quá cao: Được thực hiện nhờ công tắc hành trình K010(=1/6.7) khi làm việc, ứng với từng mức tải trọng khác nhau thì khả năng nâng hàng cũng khác nhau, nếu trong quá trình làm việc động cơ nâng quá cao so với quy định thì công tắc hành trình K010(=1/6.7) sẽ tác động báo lỗi về PLC thông qua cổng giao tiếp A120.2 → PLC gửi tín hiệu ra lệnh dừng hệ thống. • Bảo vệ chống hạ quá thấp. Được thực hiện nhờ công tắc hành trình K011(=1/4.7) khi cơ cấu nâng hạ làm việc quá tải thường hay sảy ra tình trạng hạ hàng thấp quá mức cho phép lúc này công tắc hành trình sẽ tác động → báo tín hiệu về rơle trung gian K060 → K060(=1/6.4) = 0 → gửi tín hiệu điều khiển cắt nguồn công tắc tơ phanh K5 → K5(=1/2.6) = 0 → guốc phanh hạ xuống ôm chặt trục động cơ. • Khi cần trục có sự cố người điều khiển có thể ấn vào nút ấn S10(=1/13.3; 13.6) là nút dừng khẩn cấp hành chình nâng hạ hàng. 4.8. CÁC BẢO VỆ CƠ CẤU ĐÓNG MỞ GẦU NGOẠM • Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ : Được thực hiện nhờ rơle trung gian F511(=2/9.4). Rơle này hoạt động như sau: F511(=2/9.4) được nối với cảm biến nhiệt đặt trong các pha dây của động cơ. Khi nhiệt độ động cơ vượt quá mức cho phép → F511(=2/9.4) =0 → tín hiệu từ PLC gửi tới cơ cấu đóng mở gầu ngoạm báo dừng làm việc đảm bảo an toàn cho thiết bị. - Bảo vệ ngắn mạch cho toàn bộ cơ cấu đóng mở gầu ngoạm nhờ cầu chì cấp nguồn F2(=0/7.4). - Bảo vệ quá tải động cơ bằng rơle trung gian K60(=60/4.2). - Bảo vệ quá tốc cho động cơ nhờ rơle trung gian K08. - Bảo vệ chống hạ quá thấp thực hiện nhờ K060. - Bảo vệ chống nâng quá cao nhờ công tắc hành trình S10(.3). Ta thấy rằng cơ cấu đóng mở gầu ngoạm và cơ cấu nâng hạ hàng có quy trình hoạt động và bảo vệ là tương đối giống nhau. Tuy hai cơ cấu này lại là hai cơ cấu độc lập thực hiện công nghệ trong bốc xếp khác nhau. Nếu hoạt động ở chế độ gầu ngoạm thì chỉ 1 trong 2 cơ cấu hoạt động. KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian 12 tuần nghiên cứu về trang bị điện – điện tử cần trục chân đế TUKAN, cùng với sự giúp đỡ rất nhiệt tình của thầy giáo TS. Trần Sinh Biên đến nay em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp với 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" Trong quá trình thực hiện bản đồ án tốt nghiệp này, em đã nắm vững các kiến thức về cần cẩu TUKAN nói riêng và cần cẩu chân đế nói chung. Cùng với đó là khả năng đọc bản vẽ của em cũng nhanh hơn so với trước đây. Cũng qua việc nghiên cứu trang bị điện cần trục TUKAN, em đã biết được cách làm việc độc lập dựa trên những tài liệu sẵn có, biết ghép nối những khối kiến thức từ những môn học vào một hệ thống làm việc cụ thể. Việc tìm hiểu trang bị điện cần trục TUKAN này còn giúp em tìm hiểu, nghiên cứu trang bị điện của các loại cần cẩu khác như: Cẩu KONE, cẩu QC523, cẩu KYPOB... một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn. Vì thời gian nghiên cứu phân tích trang bị điện cần trục TUKAN chỉ gói gọn trong 12 tuần nên bản đồ án khó tránh những mặt hạn chế. Nếu thời gian cho phép thì em sẽ nghiên cứu sâu thêm các cơ cấu khác của cần trục, tìm phân tích ưu nhược điểm cần trục TUKAN so với các loại khác như QC523, KONE, KONDOR, KYPOB.... Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân, nhưng do kiến thức còn hạn hẹp, thời gian có hạn, tài liệu tham khảo không nhiều nên bản đồ án khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em kính mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo cùng các bạn đồng nghiệp để bản đồ án hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Cảng Hải Phòng - Hồ sơ kỹ thuật của cần trục TUKAN. 2. TS. Hoàng Xuân Bình - Điện tử các máy công nghiệp dùng chung. 3. Hoàng Minh Sơn (2007), Mạng truyền thông công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội. 4. Vũ Gia Hạnh (2009), Phan Tử Thụ, Trần Khánh Hà, Nguyễn Văn Sáu, Máy Điện Tập 1, 2, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 5. Nguyễn Bính (2000), Điện tử công suất, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 6. Phạm Hồng Thái (2000), Phần tử tự động trong hệ thống điện, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật 7. Phạm Thượng Hán (2003), Nguyễn Trọng Quế, Nguyễn Văn Hoà, Nguyễn Thị Vấn, Kỹ thuật đo lường các đại lượng vật lý, Nhà xuất bản giáo dục. 8. Vũ Quang Hồi (2000), Trang bị điện, Nhà xuất bản giáo dục.