Thực chất động cơ điều khiển cơ cấu nâng hạ chỉ có 2 hoạt động chính là quay thuận và quay ngược. Nhưng khi không tải thì động cơ có thể làm việc ở tốc độ cao, khi có tải hoặc khi chuẩn bị lấy tải, hạ tải động cơ phải làm việc ở tốc độ thấp để quá trình nâng tảI và hạ tảI được chính xác. Để thực hiện được công việc thay đổi tốc độ động cơ ta dùng phương pháp thay đổi điện trở phụ trong mạch phần ứng (Roto).
56 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2930 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án PLC s7-300 điều khiển cẩu trục, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ét s¸ng kiÕn khoa häc kü thuËt
- T¹o ra kh¶ n¨ng t duy nh¹y bÐn trong thiÕt kÕ s¸ng t¹o kü thuËt
3. Néi dung thùc hiÖn.
§Ó cho ra s¶n phÈm díi d¹ng m« h×nh em ph¶i nghiªn cøu vÒ cÊu t¹o, nguyªn lý ho¹t ®éng vµ c¸c chøc n¨ng cña cÇu trôc tõ ®ã tÝnh to¸n lùa chän vµ trang bÞ ®iÖn cho c¸c bé phËn cña hÖ thèng. §Ó tr¾c ch¾n sù lùa chän cña m×nh lµ tèi u hay kh«ng cÇn ph¶i cã sù kiÓm tra l¹i theo ®óng quy ®Þnh, tiªu chuÈn kü thuËt míi ®¹t yªu cÇu.
4. Ph¬ng ph¸p thùc hiÖn.
§Ó ®¹t ®îc nh÷ng môc ®Ých ®· nªu trªn em ph¶i thùc hiÖn nhng ph¬ng ph¸p sau:
Nghiªn cøu tµi liÖu.
§i th¨m quan thùc tÕ cÇu trôc ë nhµ m¸y bia NaDa, c¶ng biÓn Ninh Phóc ®Ó cã c¸i nh×n thùc tÕ h¬n vÒ cÇu trôc
Ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n, lùa chän vµ kiÓm tra. §©y lµ ph¬ng ph¸p rÊt quan träng, nã cho ta nhng th«ng sè chÝnh x¸c sau khi thiÕt kÕ.
Do vèn kiÕn thøc cßn h¹n chÕ. HiÓu biÕt thùc tÕ cßn Ýt kinh nghiÖm thiÕt kÕ cßn cha cã nªn sù t vÊn, gióp ®ì cña gi¸o vµ nh÷ng ngêi cã chuyªn m«n vÒ cÇu trôc lµ rÊt cÇn thiÕt.
5. CÊu tróc ®å ¸n.
Bè côc ®å ¸n gåm 3 phÇn.
- PhÇn më ®Çu: Tr×nh bµy lý do thùc hiÖn ®Ò tµi, môc ®Ých thùc hiÖn, ph¬ng ph¸p thùc hiÖn.
- PhÇn néi dung: §îc bè côc theo ch¬ng.
Ch¬ng 1: Kh¸i qu¸t vÒ cÇu trôc.
Ch¬ng 2 : Trang bÞ ®iÖn vµ tÝnh to¸n cho cÇu trôc.
Ch¬ng 3: ThiÕt kÕ vµ chän m« h×nh cho cÇu trôc.
PhÇn kÕt luËn: Nh÷ng kÕt qu¶ mµ ®å ¸n ®· ®¹t ®îc vµ cha ®¹t ®îc. Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi.
PhÇn néi dung
Ch¬ng 1:
Kh¸I qu¸t vÒ cÇu trôc
1.1. §Æc ®iÓm.
1.1.1. §Æc ®iÓm c¬ b¶n cña hÖ truyÒn ®éng vµ trang bÞ ®iÖn cho cÇu trôc.
PhÇn lín c¸c c¬ cÊu cÇu trôc ®îc trang bÞ bëi c¸c ®éng c¬ ®iÖn. Cung cÊp ®iÖn cho hÖ thèng cã 3 d¹ng.
Cung cÊp ®iÖn tõ líi qua c¸c thanh gãp ®iÖn cè ®Þnh. Lo¹i nµy thêng lµ cÇu trôc ph©n xëng.
Cung cÊp ®iÖn tõ líi qua c¸c cuén c¸p ®iÖn. Lo¹i nµy thêng dïng cho cÇu trôc dÞch chuyÓn theo ®êng ray trªn mÆt ®Êt.
Cung cÊp ®iÖn tõ m¸y ph¸t ®iÖn diezen. Lo¹i nµy thêng dïng cho cÇu trôc di chuyÓn trªn « t«.
PhÇn lín m«i trêng lµm viÖc cña cÇu trôc rÊt kh¾c nghiÖt. ThÝ dô trong nhµ m¸y luyÖn kim m«i trêng lµm viÖc cña cÇu trôc lµ nãng Èm vµ nhiÒu bôi. Trªn bÕn c¶ng cÇu trôc ph¶i lµm viÖc ngoµi trêi. ChÕ ®é lµm viÖc cña cÇu trôc lµ ng¾n h¹n lÆp l¹i, khëi ®éng vµ h·m thêng xuyªn.
TÊt c¶ c¸c truyÒn ®éng cho c¬ cÊu ph¶i ®iÒu chØnh tèc ®é, lùc vµ gia tèc. Hµng ho¸ ®îc dÞch chuyÓn theo quü ®¹o kh«ng gian nhÊt ®Þnh cho nªn thêng ph¶i phèi hîp 2 hoÆc 3 truyÒn ®éng cïng 1 lóc.
1.1.2. Kh¸i qu¸t c¸c yªu cÇu cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn truyÒn ®éng cÇu trôc.
- CÇn ®¶m b¶o tèc ®é n©ng chuyÓn víi t¶i träng ®Þnh møc.
Tèc ®é chuyÓn ®éng tèi u cña hµng ho¸ ®îc n©ng chuyÓn lµ ®iÒu kiÖn tríc tiªn ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt bèc xÕp hµng ho¸ ®a l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ kÜ thuËt cao nhÊt cho sù ho¹t ®éng cña cÇu trôc. NÕu tèc ®é n©ng h¹ thiÕt kÕ qu¸ lín sÏ ®ßi hái kÝch thíc, träng lîng cña c¸c bé truyÒn c¬ khÝ lín. ®iÒu nµy dÉn tíi gi¸ thµnh chÕ t¹o cao. MÆt kh¸c tèc ®é n©ng h¹ tèi u ®¶m b¶o cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn truyÒn ®éng cña c¬ cÊu tho¶ m·n c¸c yªu cÇu vÒ thêi gian ®¶o chiÒu, thêi gian h·m, lµm viÖc liªn tôc trong chÕ ®é qu¸ ®é “hÖ thèng liªn tôc ®¶o chiÒu theo chu k× bèc xÕp”. Gia tèc vµ ®é giËt tho¶ m·n yªu cÇu. Ngîc l¹i nÕu tèc ®é qu¸ thÊp sÏ ¶nh hëng tíi n¨ng suÊt bèc xÕp hµng ho¸. Th«ng thêng tèc ®é chuyÓn ®éng cña hµng ho¸ ë chÕ ®é ®Þnh møc thêng n»m trong ph¹m vi 0,2 ®Õn 1 m/s hay 12 ®Õn 60 m/ph. §iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cho c¸c c¬ cÊu cÇu trôc cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu tiÕp theo.
Cã kh¶ n¨ng thay ®æi tèc ®é trong ph¹m vi réng.
Ph¹m vi ®iÒu chØnh cña c¸c c¬ cÊu ®iÒu chØnh tèc ®é cña c¸c c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng lµ ®iÒu kiÖn cÇn thiÕt ®Ó n©ng cao n¨ng suÊt bèc xÕp hµng ®ång thêi tho¶ m·n c¸c yªu cÇu c«ng nghÖ bèc xÕp víi nhiÒu chñng lo¹i hµng ho¸. Cô thÓ lµ khi n©ng vµ h¹ mãc kh«ng t¶i hay t¶i träng nhÑ víi tèc ®é cao cßn khi cã yªu cÇu khai th¸c ph¶i cã tèc ®é thÊp vµ æn ®Þnh ®Ó h¹ hµng hãa vµo vÞ trÝ yªu cÇu (®iÒu nµy do kÜ thuËt bèc xÕp hoÆc kÜ thuËt l¾p m¸y ®ßi hái cô thÓ víi tõng lo¹i cÇu trôc).
Ngoµi c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng ph¶i cã c¸c t¸c ®éng trung gian sau.
Tèc ®é toµn t¶i V®m.
Tèc ®é n©ng 1/2 t¶i ( 1,5 ®Õn 1,7)V®m.
Tèc ®é n©ng mãc kh«ng ( 3®Õn 3,5)V®m.
Tèc ®é h¹ toµn t¶i (2 ®Õn 2,5)V®m.
Tèc ®é h¹ Ýt t¶i vµ kh«ng t¶i (2 ®Õn 2,5)V®m.
V× vËy sè cÊp tèc ®é cho c¸c c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cña cÇu trôc Ýt nhÊt lµ 3 cÊp tèc ®é. CÊp tèc ®é thÊp tho¶ m·n c«ng nghÖ n©ng h¹ hµng khi ch¹m ®Êt. CÊp tèc ®é cao lµ tèc ®é tèi u cho tõng c¬ cÊu, gi÷a 2 cÊp tèc ®é nµy thêng ®îc thiÕt kÕ thªm c¸c tèc ®é trung gian ®Ó tho¶ m·n c«ng nghÖ bèc xÕp hµng ho¸ còng nh sù lµm viÖc æn ®Þnh cña cÇu trôc.
Cã kh¶ n¨ng rót ng¾n thêi gian qu¸ ®é
C¸c c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng trªn cÇu trôc lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i, thêng hÖ sè ®ãng ®iÖn t¬ng ®èi %=40% v× vËy thêi gian qu¸ ®é chiÕm hÇu hÕt thêi gian c«ng t¸c. Do ®ã viÖc rót ng¾n thêi gian qu¸ ®é lµ biÖn ph¸p c¬ b¶n ®Ó n¨ng cao n¨ng suÊt. Thêi gan qu¸ ®é trong c¸c chÕ ®é c«ng t¸c lµ thêi gian khëi ®éng vµ thêi gian h·m trong qu¸ tr×nh t¨ng tèc, gi¶m tèc. §Ó rót ng¾n thêi gian qu¸ ®é cÇn sö dông biÖn ph¸p sau:
+ Chän ®éng c¬ cã m«men khëi ®éng lín.
+ Gi¶m m«men qu¸n tÝnh (GD)2 cña c¸c bé phËn quay
+ Dïng ®éng c¬ ®iÖn cã tèc ®é kh«ng cao tõ 1000- 1500vßng/phót.
§èi víi ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu m«men khëi ®éng phô thuéc vµo giíi h¹n dßng cña c¸c phiÕn gãp v× vËy thêng chän Ik® = 2-> 2,5 I®m. §èi víi ®éng c¬ diÖn xoay chiÒu m«men khëi ®éng phô thuéc vµo lo¹i ®éng c¬ . Víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to lång sãc m«men khëi ®éng cã thÓ ®¹t 1,5 M®m, cßn víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r«to d©y quÊn m«men khëi ®éng cã thÓ chän b»ng m«men tíi h¹n Mmax.ViÖc sö dông ®éng c¬ cã tèc ®é thÊp trong hÖ thèng ®iÖn mét mÆt rót ng¾n ®îc qu¸ tr×nh qu¸ ®é, mÆt kh¸c n©ng cao ®îc hiÖu suÊt, khi sö dông bé ®iÒu tèc c¬ khÝ cã tØ sè nhá.
Cã trÞ sè hiÖu suÊt vµ .
C«ng t¸c khai th¸c hîp lÝ cÇu trôc trong bèc xÕp hµng ho¸ lµ mét yÕu tè ®Ó n©ng cao tÝnh kinh tÕ cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn. Nh chóng ta ®· biÕt hÖ thèng truyÒn ®éng cña cÇu trôc thêng kh«ng sö dông hÕt c«ng suÊt, hÖ sè t¶i thêng trong kho¶ng tõ 0,3-> 0,4. Do vËy khi chän c¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng ph¶i chän lo¹i cã hiÖu suÊt cao vµ æn ®Þnh trong ph¹m vi réng.
§¶m b¶o an toµn hµng ho¸.
§¶m b¶o an toµn cho hµng ho¸, cho thiÕt bÞ vµ ®¶m b¶o an toµn cho c«ng nh©n bèc xÕp lµ yªu cÇu cao nhÊt trong c«ng t¸c khai th¸c vËn hµnh cÇu trôc. §Ó thùc hiÖn ®îc ®iÒu ®ã cÇn chó ý tíi c¸c gi¶i ph¸p sau:
+ CÇn cã quy tr×nh an toµn cho c«ng t¸c vËn hµnh vµ ®iÒu khiÓn cÇu trôc trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng.
+ Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n thiÕt kÕ ph¶i chän c¸c hÖ sè dù tr÷ hîp lý
+ Kü thuËt ®iÒu khiÓn cÇu trôc cÇn cã c¸c hÖ thèng gi¸m s¸t b¶o vÖ tù ®éng cho c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng cÇu trôc. C¸c hÖ thèng cÇn cã c¸c b¶o vÖ nh b¶o vÖ mãc ch¹m ®Ønh, b¶o vÖ trïng c¸p cho c¸c c¬ cÊu n©ng h¹, ngoµi ra cßn cã c¸c hÖ thèng ®o lêng vµ b¶o vÖ qu¸ t¶i t¶i träng n©ng h¹ hµng.
HÖ thèng ®iÒu khiÓn b¾t buéc ph¶i cã c¸c b¶o vÖ sù cè, b¶o vÖ “0”, b¶o vÖ ng¾n m¹ch, b¶o vÖ qu¸ t¶i nhiÖt cho c¸c ®éng c¬ thùc hiÖn vµ dõng khÈn cÊp.
C¸c lo¹i phanh h·m cho c¸c hÖ thèng lµm viÖc cã tÝnh bÒn v÷ng cao.
C¸c gi¶i ph¸p ®¶m b¶o an toµn trªn ®©y trong qu¸ tr×nh khai thac cÇu trôc ph¶i kiÓm tra thêng xuyªn vµ ph¶i ®îc kiÓm tra t¹i c¸c c¬ quan ®¨ng kiÓm.
§iÒu khiÓn tiÖn lîi vµ an toµn.
§Ó ®¶m b¶o thuËn lîi cho ngêi ®iÒu khiÓn viÖc thiÕt kÕ cabin ®iÒu khiÓn cïng víi c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn ph¶i ®îc bè trÝ thuËn tiÖn vµ thèng nhÊt gi÷a c¸c lo¹i cÇu trôc ®ång thêi ngêi ®iÒu khiÓn cÇu trôc cã thÓ sö dông c¸c lÖnh khÈn cÊp mét c¸ch thuËn tiÖn vµ dÔ dµng.
æn ®Þnh nhiÖt c¬ vµ ®iÖn.
C¸c cÇu trôc th«ng thêng ®îc l¸p r¸p ®Ó vËn hµnh ngoµi trêi. C¸c khu vôc lµm viÖc th«ng thêng cã nhiÖt ®é lµm viÖc biÕn ®æi theo mïa râ rÖt. Ngoµi ra c¸c cÇu trôc c¶ng biÓn cßn chÞu ¶nh hëng cña h¬i níc mÆn v× vËy c¸c thiÕt bÞ ®iÖn kÕt cÊu ph¶i ®îc chÕ t¹o thÝch hîp víi m«i trêng c«ng t¸c.
1.2. CÊu t¹o cÇu trôc (cÇu trôc trong ph©n xëng).
CÇu trôc gåm cã gÇm cÇu di chuyÓn trªn ®êng ray l¾p ®Æt däc theo chiÒu dµi cña ph©n xëng c¬ cÊu n©ng h¹ hµng l¾p trªn xe con di chuyÓn däc theo gÇm cÇu theo chiÒu ngang cña nhµ xëng. C¬ cÊu bèc hµng cña cÇu trôc cã thÓ dïng mãc (®èi víi nh÷ng cÇu trôc cã c«ng suÊt lín cã 2 mãc hµng, cÈu mãc hµng chÝnh cã t¶i träng lín vµ cã cÈu mãc phô cã t¶i träng nhá) hoÆc dïng gÇu ngo¹m.
Trong mçi cÇu trôc cã 3 chuyÓn ®éng chÝnh lµ di chuyÓn xe cÇu, di chuyÓn xe con (xe trôc) vµ n©ng h¹ hµng (h×nh 1.1).
1
2
3
4
15
17
14
13
12
10
11
5
9
6
7
8
16
18
H×nh 1.1 CÊu t¹o vµ trang bÞ ®iÖn cho cÇu trôc
Trªn cÇu trôc ®îc trang bÞ 4 ®éng c¬ truyÒn chuyÓn ®éng c¬ di chuyÓn xe con 10. Phanh h·m ®iÖn tõ 6,11,14,18 l¾p hîp bé víi ®éng c¬ truyÒn ®éng. §iÒu khiÓn c¸c ®éng c¬ b»ng c¸c bé khèng chÕ 3 trong cabin ®iÒu khiÓn. Hép ®iÖn trë 8 dïng ®Ó khëi ®éng vµ ®iÒu chØnh tèc ®é c¸c ®«ng c¬ ®îc l¾p ®Æt trªn gÇm cÇu. B¶ng b¶o vÖ 2 ®Ó b¶o vÖ qu¸ t¶i, b¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊp, b¶o vÖ ®iÖn ¸p kh«ng ®îc l¾p ®Æt trong cabin ®iÒu khiÓn.
§Ó h¹n chÕ hµnh tr×nh di chuyÓn cña c¸c c¬ cÊu dïng c¸c c«ng t¾c hµnh tr×nh 4 vµ 5 cho c¬ cÇu di chuyÓn xe cÇu, 9 vµ 17 cho c¬ cÊu di chuyÓn xe con vµ 13 cho c¬ cÊu n©ng h¹ hµng.
Cung cÊp ®iÖn cho cÇu trôc b»ng hÖ thèng tiÕp ®iÖn chÝnh 1 gåm 2 bé phËn. Bé cÊp ®iÖn lµ 3 thanh thÐp gãc l¾p trªn c¸c gi¸ ®ì b»ng sø c¸ch ®iÖn l¾p ®Æt däc theo nhµ xëng vµ bé phËn tiÕp ®ien l¾p trªn cÇu trôc ®Ó cÊp ®iÖn cho thiÕt bÞ ®iÖn trªn c¸c c¬ cÊu xe con dïng bé tiÕp ®iÖn phô 15 l¾p däc theo chiÒu däc cña gÇm cÇu.
1.3. Ph©n lo¹i.
1. Ph©n lo¹i theo träng t¶i n©ng chuyÓn hµng ho¸.
- CÇu trôc cã t¶i träng nhá : T¶i träng n©ng chuyÓn tõ 1 -> 5 tÊn.
- CÇu trôc co t¶i träng trung b×nh: T¶i träng n©ng chuyÓn tõ 10 -> 30 tÊn.
- CÇu trôc co t¶i träng lín: T¶i träng n©ng chuyÓn tõ 30-> 60 tÊn.
- CÇu trôc co t¶i träng rÊt lín: T¶i träng n©ng chuyÓn tõ 80-> 120 tÊn.
2. Ph©n lo¹i theo ®Æc ®iÓm c«ng t¸c.
- CÇu trôc trang bÞ cho kho b·i nhµ xëng: Lµ cÇu trôc ch¹y trªn ray trang bÞ cho kho hµng, c¸c ph©n xëng c¬ khÝ. CÇu trôc lo¹i nµy cã c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng chÝnh lµ c¬ cÊu n©ng h¹ hµng, c¬ cÊu di chuyÓn xe con, c¬ cÊu di chuyÓn giµn, c¸c cÇu trôc nµy thêng ®îc thiÕt kÕ ®iÒu khiÓn t¹i chç vµ tõ xa.
- CÇu trôc khung giÇm ch¹y trªn ®êng ray. CÇu trôc khung giÇm thÐp d¹ng hép ch¹y trªn ®êng ray ®îc trang bÞ cho c¶ng biÓn, c¸c nhµ m¸y ®ãng tµu biÓn. Lo¹i nµy thêng ®îc thiÕt kÕ cã t¶i träng n©ng lín lµm viÖc trong ph¹m vi quy ®Þnh. Gåm 3 c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng: c¬ cÊu n©ng h¹ hµng, c¬ cÊu di chuyÓn xe con, c¬ cÊu di chuyÓn giµn.
- CÇu trôc bèc xÕp container.
CÇu trôc giµn b¸nh lèp bèc xÕp container co c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng chÝnh cña cÇu trôc giµn b¸nh lèp bao gåm : c¬ cÊu n©ng h¹ hµng, c¬ cÊu di chuyÓn xe con, c¬ cÊu di chuyÓn giµn. ViÖc cung cÊp nguån cho cÇu trôc ho¹t ®éng b»ng diezen lo¹i m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé. §Æc ®iÓm cña lo¹i cÇu trôc nµy lµ : Cã tÝnh c¬ ®éng, n¨ng suÊt cao.
- CÇu trôc giµn ch¹y trªn ®êng ray bèc xÕp container. C¸c c¬ cÊu ®iÒu khiÓn chuyÓn ®éng chÝnh cña lo¹i nµy lµ: c¬ cÊu n©ng h¹ hµng, c¬ cÊu di chuyÓn xe con, c¬ cÊu di chuyÓn giµn vµ co cÊu n©ng h¹ giµn. §Æc ®iÓm c«ng t¸c næi bËt cña lo¹i nµy lµ: cã tÇm víi vµ t¶i träng n©ng lín, n¨ng suÊt bèc xÕp cao ®îc trang bÞ cho c¸c cÇu c¶ng.
1.4. øng dông.
CÇu trôc ®îc øng dông rÊt réng r·i trong qu¸ tr×nh l¾p m¸y. Khi l¾p m¸y cho mét d©y truyÒn c«ng nghÖ lín, nh d©y truyÒn s¶n xuÊt xi m¨ng c¸c chi tiÕt m¸y víi kÝch thíc khæng lå, träng t¶i lín, vÞ trÝ l¾p ®Æt trªn cao. Nhê cã cÇu trôc mµ viÖc di chuyÓn chi tiªt m¸y vµ l¾p ®Æt trë nªn nhÑ nhµng h¬n.
T¹i c¸c c¶ng biÓn c«ng viÖc di chuyÓn hµng ho¸ co kÝch thíc vµ khèi lîng lín nhê cã cÇu trôc trë nªn dÔ dµng h¬n.
Ngoµi c«ng dông trªn cÇu trôc cßn ®îc sö dông trong nh÷ng m«i trêng kh¾c nghiÖt nh trong c¸c nhµ m¸y luyÖn kim, cÇu trôc di chuyÓn c¸c thïng kim lo¹i nãng ch¶y ®æ vµo khu«n. CÇu trôc con ®îc sö dông réng r·i trong viÖc di chuyÓn hµng ho¸ tõ vÞ trÝ nµy ®Õn vÞ trÝ kh¸c.
Nhê cã cÇu trôc mµ søc lao ®éng cña con ngêi ®îc gi¶i phãng, n¨ng suÊt vµ hiÖu qu¶ c«ng viÖc ®îc t¨ng lªn râ rÖt.
Ch¬ng 2:
Trang bÞ ®iÖn vµ tÝnh chän c¸c phÇn tö cho cÇu trôc
2.1. S¬ ®å khèng chÕ cÇu trôc ®iÓn h×nh :
§iÒu khiÓn cÇu trôc b»ng bé khèng chÕ ®éng lùc.
C¸c bé phËn khèng chÕ ®éng lùc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c ®éng c¬ chuyÓn ®éng c¸c c¬ cÊu cña cÇu trôc cã c«ng suÊt nhá vµ trung b×nh víi chÕ ®é lµm viÖc nhÑ nhµng. Bé khèng chÕ ®éng lùc cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n ®Ï dµng trong c«ng nghÖ chÕ t¹o, gi¸ thµnh kh«ng cao, ®iÒu khiÓn c¸c c¬ cÊu cÇu trôc mét c¸ch linh ho¹t døt kho¸t. Trªn h×nh 2.1 biÓu diÔn s¬ ®å ®iÒu khiÓn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé roto d©y quÊn b»ng bé khèng chÕ ®éng lùc H51.
§
KC1
KC3
KC5
KC7
KC2
KC4
KC6
KC8
KC10
KC9
KC11
KC12
M
§g
KT
KN
§g
KB
RC
§g
CC
§g
§g
§g
5
4
3
2
1
5
4
3
2
1
H¹ lïi
N©ng tiÕn
Rf
Hép ®iÖn trë phô
NCH
B¶ng b¶o vÖ
0
H×nh 2.1 S¬ ®å ®iÒu khiÓn cÇu trôc b»ng bé khèng chÕ
Cßn trªn h×nh 2.2 lµ hä ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ truyÒn ®éng cña c¬ cÊu n©ng h¹ hoÆc c¬ cÊu di chuyÓn.
TiÕn n©ng
100
50
50
100
0
50
100
150
200
250
M%
n1
1
2
3
4
5
n2
n3
100
H¹ h·m
H¹ ®éng lùc
H×nh 2.2 Hä ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ truyÒn ®éng n©ng h¹, di chuyÓn
Bé khèng chÕ ®éng lùc H51 lµ lo¹i ®èi xøng 5 vÞ trÝ bªn ph¶i ( 5-1) t¬ng øng víi chÕ ®ä lµm viÖc n©ng hµng (®èi víi c¬ cÊu n©ng h¹), vµ ch¹y lïi (®èi víi c¬ cÊu di chuyÓn). Bé khèng chÕ H51 cã 12 tiÕp ®iÓm, 4 tiÕp ®iÓm ®Çu lµ KC1, KC3, KC5 vµ KC7 dïng ®Ó ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi thø tù 2 trong 3 pha ®iÖn ¸p cÊp nguån cho d©y quÊn stato ®éng c¬. 5 tiÕp ®iÓm tiÕp theo lµ KC2, KC4, KC6, KC8, KC10 dïng ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b»ng c¸ch thay ®æi trÞ sè ®iÖn trë phô Rf trong m¹ch roto cña ®éng c¬. Cßn 3 tiÕp ®iÓm KC9, KC11, KC12, dïng cho m¹ch b¶o vÖ.
Khi më m¸y vµ ®iÒu chØnh tèc ®é ngêi vËn hµnh quay tõ tõ v« l¨ng cña bé khèng chÕ ®éng lùc tõ vÞ trÝ 1 sang vÞ trÝ 5 ®Ó tr¸nh hiÖn tîng dßng ®iÖn vµ momen quay cña ®éng c¬ t¨ng lªn mét c¸ch nh¶y vät qu¸ giíi h¹n cho phÐp. Hä ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ t¬ng øng víi c¸c vÞ trÝ cña bé khèng chÕ ®îc biÓu diÔn trªn h×nh 2.2. Hä ®Æc tÝnh 1 cã trÞ sè m« men rÊt bÐ (M1 khi tèc ®é ®éng c¬ b»ng 0) dïng ®Ó kh¾c phôc khe hë gi÷a c¸c b¸nh r¨ng trong c¬ cÊu truyÒn lùc (hép tèc ®é) kÐo c¨ng sîi c¸p khi khëi ®éng (tr¸nh cho c¸p kh«ng bÞ ®øt).
Khi khëi ®éng hoÆc khi cÇn dõng chÝnh x¸c (víi m« men M1 ta cã tèc ®é thÊp lµ n1).
§Ó h¹ hµng ë tèc ®é thÊp khi kh«ng t¶i víi bé khèng chÕ ®éng lùc thêng kh«ng thùc hiÖn ®îc. Tèc ®é h¹ thÊp nhÊt chØ cã thÓ thùc hiÖn ®îc ë chÕ ®é h·m (m¸y ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t). VÝ dô: víi phô t¶i M1 h×nh 2.2 tèc ®é h¹ thÊp nhÊt lµ n2.
NÕu bé khèng chÕ ®éng lùc dïng lo¹i kh«ng ®èi xøng. NÕu ®Æt bé khèng chÕ ë vÞ trÝ 1(h¹ hµng) ®éng c¬ lµm viÖc nh ®éng c¬ 1 pha vµ ta nhËn ®îc ®êng ®Æc tÝnh A(®êng nÐt ®øt trªn h×nh 2.2) Khi ®ã ta ®îc tèc ®é h¹ thÊp (víi phô t¶i b»ng M1).
2.2. Tù ®éng hãa cho cÇu trôc
Khi cÇu trôc míi ra ®êi ngêi ta tù ®éng hãa cho cÇu trôc b»ng hÖ thèng tiÕp ®iÓm nh ®iÒu khiÓn cÇu trôc b»ng v« l¨ng, b»ng nót bÊm, cÊp nguån cho cÇu trôc dïng c«ng t¾c t¬,cÇu dao...
V× ®Æc ®iÓm lµm viÖc cña cÇu trôc lµ ng¾n h¹n lÆp l¹i qu¸ tr×nh ®ãng më m¸y diÔn ra liªn tôc nªn c¸c tiÕp ®iÓm thêng xuyªn ph¶i lµm viÖc dÉn ®Õn tiÕp ®iÓm bÞ mµi mßn dÉn ®Õn kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn kh«ng tèt lµm cho kh¶ n¨ng lµm viÖc cña cÇu trôc gi¶m. V× vËy hÖ thèng tù ®éng hãa cho cÇu trôc sö dông vi ®iÒu khiÓn (kh«ng tiÕp ®iÓm) ®· ra ®êi thay thÕ vµ kh¾c phôc nh÷ng nhîc ®iÓm cña hÖ cã tiÕp ®iÓm. MÆc dï ®· kh¾c phôc ®îc nh÷ng nhîc ®iÓm cña hÖ cã tiÕp ®iÓm nhng vi ®iÒu khiÓn còng cã nh÷ng nhîc ®iÓm : Vi m¹ch phøc t¹p, muèn thay ®æi c«ng nghÖ rÊt khã kh¨n (ph¶i thiÕt kÕ l¹i bé vi ®iÒu khiÓn).
§Ó kh¾c phôc nhîc ®iÓm nµy bé ®iÒu khiÓn PLC-S7-300 ®· ra ®êi. Bé ®iÒu khiÓn PLC-S7-300 ®· kh¾c phôc ®îc nhîc ®iÓm cña hÖ cã tiÕp ®iÓm vµ bé vi ®iÒu khiÓn, ngoµi ra nã cßn cã u ®iÓm lµ :
- DÔ dµng thay ®æi thuËt to¸n ®iÒu khiÓn nhê thay ®æi phÇn mÒm thùc tÕ.
- Thêi gian l¾p ®Æt c«ng tr×nh ng¾n.
- Sè lîng vµo, ra lín.
- DÔ dµng thay ®æi c«ng nghÖ mµ Ýt g©y tæn thÊt vÒ kinh tÕ.
- Cã thÓ tÝnh to¸n ®îc chÝnh x¸c gi¸ thµnh ®Çu t vµo d©y truyÒn.
- ChuÈn ho¸ ®îc phÇn cøng ®iÒu khiÓn.
- §é tin cËy, ®é chÝnh x¸c cao.
- ThÝch øng ®îc trong m«i trêng kh¾c nghiÖt.
- Cã cÊu tróc ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn râ rµng, m¹ch l¹c, gióp ph¸t hiÖn vµ xö lý sù cè mét c¸ch nhanh chãng vµ dÔ dµng.
- §iÒu khiÓn tù ®éng, b¸n tù ®éng vµ ®iÒu khiÓn hoµn toµn b»ng tay.
VËy PLC-S7-300 cã cÊu t¹o nh thÕ nµo mµ cã tÝnh n¨ng u viÖt ®Õn thÕ ?
2.3. Giíi thiÖu chung PLC S7-300.
2.3.1.CÊu tróc chung cña mét bé ®iÒu khiÓn PLC(H×nh 2.3)
ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn logic kh¶ tr×nh (Progammable Logic Control), lµ lo¹i thiÕt bÞ cho phÐp thùc hiÖn linh ho¹t c¸c thuËt to¸n ®iÒu khiÓn sè th«ng qua ng«n ng÷ lËp tr×nh, thay cho viÖc ph¶i thÓ hiÖn thuËt to¸n ®ã b»ng m¹ch sè. Do ®ã PLC lµ mét bé ®iÒu khiÓn sè dÔ thay ®æi thuËt to¸n vµ dÔ trao ®æi th«ng tin víi m«i trêng xung quanh ( víi c¸c PLC kh¸c hoÆc víi m¸y tÝnh). Toµn bé ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn ®îc lu nhí trong bé nhí cña PLC díi d¹ng c¸c khèi ch¬ng trinh ( khèi OB, FC hoÆc FB) vµ ®îc thùc hiÖn lÆp theo chu kú cña vßng quÐt (scan).
S7-300 là PLC cì võa cña h·ng Siemens
Gåm CPU vµ c¸c modunle ®îc s¾p xÕp trªn c¸c rack
Mçi rack chøa 8 modunle max (trõ CPU vµ nguån). Mçi CPU lµm viÖc víi 4 rack max.
H×nh 2.3: CÊu tróc chung cña mét bé ®iÒu khiÓn PLC
§Ó cã thÓ thùc hiÖn ®îc mét ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn th× PLC ph¶i cã tÝnh n¨ng nh mét m¸y tÝnh.§ång thêi ®Ó thùc hiÖn ®îc mét ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn th× PLC ph¶i cã tÝnh n¨ng nh mét m¸y tÝnh bao gåm mét bé vi xö lý (CPU), mét hÖ ®iÒu hµnh, bé nhí ®Ó lu ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn, d÷ liÖu vµ c¸c cæng vµo ra ®Ó giao tiÕp víi ®èi tîng ®iÒu khiÓn vµ trao ®æi th«ng tin víi m«i trêng xung quanh. Ngoµi ra ®Ó phôc vô bµi to¸n ®iÒu khiÓn sè th× PLC cßn cÇn ph¶i cã thªm c¸c khèi chøc n¨ng ®Æc biÖt nh bé ®Õm (Counter), bé thêi gian (Timer)…vµ nh÷ng khèi hµm chuyªn dông kh¸c.
Mét bé PLC S7-300 gåm c¸c mdule sau:
+ §¬n vÞ xö lý trung t©m CPU víi bé nhí ch¬ng tr×nh (Module CPU)
+ Module më réng
+ Module ho¹t ®éng vµ ®Ìn b¸o
+ HÖ thèng bus truyÒn tÝn hiÖu
+ Khèi cÊp nguån
Hinh 2.4 Khèi cÊp nguån
H×nh 2.4
2.3.2. Module CPU
Lµ lo¹i module cã chøa bé vi xö lý, hÖ ®iÒu hµnh, bé nhí, c¸c bé thêi gian, bé ®Õm, cæng truyÒn th«ng (RS485)… vµ cßn cã thÓ cã mét vµi cæng vµo/ ra sè. C¸c cæng vµo/ra sè cã trªn moudule P moudule CPU ®îc gäi lµ cæng vµo ra onboard. Trong hä PLC S7-300 cã nhiÒu lo¹i CPU kh¸c nhau nhng chóng thêng ®îc ®Æt tªn theo bé vi xö lý cã trong nã nh module CPU312, module CPU314, module CPU315…
Nh÷ng module cßn sö dông mét bé vi xö lý nhng kh¸c nhau vÒ cæng vµo ra onboard còng nh c¸c khèi hµm ®Æc biÖt ®îc tÝch hîp s½n trong th viÖc cña hÖ ®iÒu hµnh phôc vô viÖc sö dông c¸c cæng vµo/ra onboard nµy sÏ ®îc ph©n biÖt víi nhau trong tªn gäi b»ng thªm côm ch÷ c¸i IFM ( viÕt t¾t cña intergrated Function Module). VÝ dô nh module CPU312 IFM, module CPU314 IFM… ngoµi ra cßn cã c¸c lo¹i CPU víi hai cæng truyÒn th«ng, trong ®ã cæng truyÒn th«ng thø hai cã chøc n¨ng chÝnh lµ phôc vô viÖc nèi m¹ng ph©n t¸n. KÌm theo cæng truyÒn th«ng thø hai nµy lµ nh÷ng phÇn mÒm tiÖn dông thÝch hîp còng ®· ®îc cµi ®Æt s½n trong hÖ ®iÒu hµnh. C¸c lo¹i module CPU nµy ®îc ph©n biÖt víi c¸c module CPU b»ng thªm côm tõ ch÷ c¸i DP ( Distributed Port) trong tªn gäi, vÝ dô: module CPU314-2DP.
CPU 312 IFM : Bé nhí lµm viÖc 6 KB, chu kú lªnh 6ms, tÝch hîp s¾n 10DI/6DO
CPU 314: Bé nhí lµm viÖc 24 KB, chu ky lÖnh 0,3 ms
CPU 314C-2DP: Bé nhí lµm viÖc48 KB, chu kú lÖnh 0,1 ms tÝch hîp s½n 24DI/16DO, 5AI/2AO, 4 kªnh suÊt xung tèc ®é cao, 4 kªnh ®äc xung tèc ®é cao, 2 cæng giao tiÕp.
CPU 314C-2PtP: Bé nhí lµm viÖc 48KB, chu kú lÖnh 0,1 ms,tÝch hîp s½n24DI/16DO, 5AI/2AO, 4 kªnh xuÊt xung tèc ®é cao, 4 kªnh ®äc xung tèc ®é cao, 2 cæng giao tiÕp.
2.3.3. Module më réng
C¸c module më réng ®îc chia thµnh 5 lo¹i chÝnh:
a. PS (Power Supply): Module nguån nu«i cã 3 lo¹i lµ 2A, 5A vµ 10A.
H×nh 2-3
b. SM (Signal module): Module më réng cæng tÝn hiÖu vµo ra, bao gåm c¸c lo¹i sau:
- DI (Digital Input): Module më réng c¸c cæng vµo ra sè, sè c¸c cæng vµo sè më réng cã thÓ lµ 8, 16 hoÆc 32 tuú thuéc vµo tõng lo¹i module.
H×nh 2-4:
- DO (Digital Output): Module më réng c¸c cæng vµo ra sè, sè c¸c cæng ra sè më réng cã thÓ lµ 8,16 hoÆc 32 tuú thuéc tõng lo¹i module.
H×nh 2-5:
- DI/DO (Digital Input/ Digital Output): Module më réng c¸c cæng vµo/ra sè, sè c¸c cæng vµo/ ra sè më réng cã thÓ lµ 8 vµo/ 8 ra hoÆc 16 vµo/ 16 ra tuú thuéc tõng lo¹i module.
- AI (Analog Input): Module më réng c¸c cæng vµo t¬ng tù. VÒ b¶n chÊt chóng chÝnh lµ nh÷ng bé chuyÓn ®æi t¬ng tù sè 12 bit (AD). Sè c¸c cæng vµo t¬ng tù cã thÓ lµ 2, 4 hoÆc 8 tuú thuéc tõng lo¹i module.
(AI)
H×nh 2-5
- AO (Analog Output): Module më réng c¸c cæng ra t¬ng tù. VÒ b¶n chÊt chóng chÝnh lµ bé chuyÓn ®æi t¬ng tù sè 12 bÝt (AD). Sè c¸c cæng vµo t¬ng tù cã thÓ lµ 2, 4 hoÆc 8 tuú tõng lo¹i module.
H×nh 2-6:
- AI/AO (Analog Input/Analog Output): Module më réng c¸c cæng vµo/ra t¬ng tù. Sè c¸c cæng vµo/ra t¬ng tù cã thÓ lµ 4 vµo/ 2 ra hoÆc 4 vµo/ 4 ra tuú tõng lo¹i module.
c. IM (Interface Module): Hay Module ghÐp nèi
§©y lµ lo¹i module chuyªn dông cã nhiÖm vô nèi tõng nhãm c¸c module më réng l¹i víi nhau thµnh mét khèi vµ ®îc qu¶n lý chung bëi mét module CPU. Th«ng thêng c¸c module më réng ®îc g¸ liÒn víi nhau trªn mét thanh ®ì gäi lµ Rack. Trªn mçi mét Rack chØ g¸ nhiÒu nhÊt 8 module më réng ( kh«ng kÓ module CPU, module nguån nu«i). Mét module CPU S7-300 cã thÓ lµm viÖc trùc tiÕp ®îc víi nhiÒu nhÊt 4 Rack vµ c¸c Rack nµy ®îc nèi víi nhau b»ng module IM.
d. FM (Function Mouule): Module cã chøc n¨ng ®iÒu khiÓn riªng, vÝ dô nh module ®iÒu khiÓn ®éng c¬ bíc, module ®iÒu khiÓn ®éng c¬ servo, module PID, module ®iÒu khiÓn vßng kÝn…
H×nh 2-7:
e. CP (Communication Module): Module phôc vô truyÒn th«ng trong m¹ng gi÷a c¸c PLC víi nhau hoÆc gi÷a PLC víi m¸y tÝnh.
H×nh 2-8:
*) Quan hÖ gi÷ CPU vµ c¸c modunle më réng.
H×nh 2.9 Quan hÖ gi÷a CPU víi c¸c modunle më réng
2.3.4. Module ho¹t ®éng vµ ®Ìn b¸o
H×nh 2-10
a) Module ho¹t ®éng
RUN_P: Ch¹y ch¬ng tr×nh, ®äc ghi ®îc tõ m¸y lËp tr×nh.
RUN: Ch¹y ch¬ng tr×nh, kh«ng ®äc ghi.
STOP: Dõng ch¬ng tr×nh.
MRES: Reset hÖ thèng
b) §Ìn b¸o tr¹ng th¸i
SF: Lçi hÖ thèng
BATF: lçi hÕt pin hoÆc kh«ng cã pin.
DC5V: B¸o nguån 5 V
FRCE: B¸o lçi chøc n¨ng 1 trong c¸c I/O
RUN: NhÊp nh¸y khi khëi ®éng vµ s¸ng khi ho¹t ®éng.
STOP: s¸ng khi dõng, chíp khi reset vµ chíp nhanh khi dang reset.
2.3.5. HÖ thèng bus truyÒn tÝn hiÖu
- Bus A (Address bus): Chän ®Þa chØ trªn c¸ khèi kh¸c nhau
- Bus D (Data bus): Mang d÷ liÖu tõ khèi nµy ®Õn khèi kh¸c
- Bus C (Control bus): ChuyÓn,truyÒn c¸c tÝn hiÖu ®Þnh th× vµ ®iÒu khiÓn ®Ó ®ång bé c¸c ho¹t ®éng trong PLC
2.3.6. Ng«n ng÷ lËp tr×nh cña PLC S7-300.
§Ó biÓu diÔn ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trªn PLC, cã ba ph¬ng ph¸p biÓu diÔn lµ:
- Ng«n ng÷ h×nh thang, kÝ hiÖu lµ LAD (Ladder logic)
- Ng«n ng÷ h×nh khèi, kÝ hiÖu lµ FBD (Function block diagram)
- Ng«n ng÷ kiÓu liÖt kª, kÝ hiÖu STL (Statement list)
a) Ng«n ng÷ “liÖt kª lÖnh” ký hiÖu lµ STL(statement List). §©y lµ d¹ng ng«n ng÷ lËp tr×nh th«ng thêng cña m¸y tÝnh. Mét ch¬ng tr×nh ®îc ghÐp bëi nhiÒu c©u lÖnh theo 1 thuËt to¸n nhÊt ®Þnh, mçi lÖnh chiÕm 1 hµng vµ cÊu tróc chung lµ “tªn lÖnh “ + “to¸n h¹ng”.
VÝ dô
b) Ng«n ng÷ “h×nh thang”, ký hiÖu LAD (Ladder Logic). §©y lµ d¹ng ng«n ng÷ ®å ho¹ thÝch hîp víi ngêi quen thiÕt kÕ m¹ch logic.
VÝ dô:
c) Ng«n ng÷ “h×nh khèi” ký hiÖu FBD (Function Block Diagram). §©y lµ d¹ng ng«n ng÷ thÝch hîp víi ngêi quen thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn sè.
Ví duï:
Qua c¸c vÝ dô trªn cho thÊy, ba ph¬ng ph¸p biÓu diÔn ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn trªn PLC ®Ó dµnh cho ngêi sö dông thuéc ba lÜnh vùc :
Ngµnh ®iÖn c«ng nghiÖp thêng dïng ph¬ng ph¸p LAD
Ngµnh ®iÖn tö thêng dïng ph¬ng ph¸p CSF (hay FBD)
Ngµnh tin häc thêng dïng ph¬ng ph¸p STL
Cã lo¹i PLC cã thÓ sö dông c¶ ba ph¬ng ph¸p biÓu diÔn (Simatic S7-300), cã lo¹i chØ sö dông hai ph¬ng ph¸p biÓu diÔn (Simatic S7-200) hay cã lo¹i chØ sö dông mét ph¬ng biÓu diÔn (Logo).
Víi chuyªn nghµnh cña em ®Ó thuËn tiªn cho viªc lËp tr×nh trong ®å ¸n nµy em chän ng«n ng÷ LAD ®Ó lËp tr×nh.
2.3.7. Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn lËp tr×nh S7-300
Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn lËp tr×nh ®îc thùc hiÖn theo c¸c bíc sau:
X¸c ®Þnh yªu c©u c«ng nghÖ
ThiÕt kÕ thuËt gi¶i
So¹n th¶o ch¬ng tr×nh
N¹p ch¬ng tr×nh vµo bé nhí
Ch¹y thö - KiÓm tra
B1: X¸c ®Þnh yªu c©u c«ng nghÖ (X¸c ®Þnh c¸c cæng vµo, ra cho hÖ thèng cÇn ®iÒu khiÓn)
* Cæng vµo: ghÐp nèi víi c¸c thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch, c¶m biÕn, tay ®iÒu khiÓn.v.v.
- Sè lîng cæng vµo sè, c¸c yªu cÇu kü thuËt.
- Sè lîng cæng vµo t¬ng tù, c¸c yªu cÇu kü thuËt.
* Cæng ra: ghÐp nèi víi nh÷ng thiÕt bÞ nh van ®iÖn tõ, ®Ìn chØ b¸o, r¬le trung gian …
- Sè lîng cæng ra sè, c¸c yªu cÇu kü thuËt.
- Sè lîng cæng ra t¬ng tù, c¸c yªu cÇu kü thuËt.
Þ X¸c ®Þnh c¸c sè lîng module vµo, ra cho hÖ thèng.
B2: ThiÕt kÕ thuËt gi¶i (Lùa chän thuËt to¸n ®iÒu khiÓn)
- LuËt ®iÒu khiÓn PI, PD, PID.
- LuËt ®iÒu khiÓn mê.
- LuËt ®iÒu khiÓn mê lai.
- LuËt ®iÒu khiÓn mê thÝch nghi.
Ngoµi ra cßn cã mét c¸ch kh¸c lµ ®i x©y dùng m¹ch logic theo quan hÖ gi÷a c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo vµ ®Çu ra. ViÕt hµm chøc n¨ng tõ m¹ch logic sau ®ã cã thÓ thùc hiÖn ®¬n gi¶n ho¸ hµm trong trêng hîp cô thÓ ®Ó t×m ra hµm tèi u.
C¸c ph¬ng ph¸p tèi thiÓu ho¸ hµm logic:
- Tèi thiÓu ho¸ hµm logic b»ng ph¬ng ph¸p Quine Mc. Cluskey.
- Ph¬ng ph¸p dïng b¶ng Karnaugh.
- Ph¬ng ph¸p biÕn ®æi ®¹i sè.
Þ Tõ c¸c bíc trªn ta sÏ x¸c ®Þnh ®îc lo¹i CPU cÇn thiÕt cho hÖ thèng ®iÒu khiÓn.
B3: So¹n th¶o ch¬ng tr×nh: so¹n Th¶o trªn phÇn mÒn STEP 7
B4: N¹p ch¬ng tr×nh vµo bé nhí
B5: Ch¹y thö – kiÓm tra ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn:
§Ó ®¶m b¶o ch¬ng tr×nh phÇn mÒm ho¹t ®éng tèt, c¸c tham sè cµi ®Æt chÝnh x¸c tríc khi ®a vµo ®iÒu khiÓn hÖ thèng thùc th× ta ph¶i ch¹y thö ch¬ng tr×nh. NÕu cã lçi hoÆc cha hîp lý th× ph¶i söa ngay. Cuèi cïng, sau khi ®· ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ còng nh c¸c chÕ ®é b¶o vÖ th× ta ghi ch¬ng tr×nh vµo bé nhí, ghÐp nèi víi ®èi tîng. NÕu cã thÓ ta tiÕn hµnh ch¹y thö trªn thiÕt bÞ thùc.
2.3.8 CÊu tróc bé nhí
Bé nhí PLC chia lam 3 vïng chÝnh.
a) Vïng ch¬ng tr×nh øng dông: Vïng chøa ch¬ng tr×nh ®îc chia thµnh 3 miÒn:
- OB (Organisation block) : MiÒn nhí ch¬ng tr×nh tæ chøc
- FC (Function): MiÒn chøa ch¬ng tr×nh con. §îc tæ chøc thµnh hµm vµ cã biÕn h×nh thøc ®Ó trao ®æi d÷ liÖu.
- FB (Function block): MiÒn chøa ch¬ng tr×nh con, ®îc tæ chøc thµnh hµm vµ cã kh¶ n¨ng trao ®æi d÷ liÖu víi bÊt cø mét ch¬ng tr×nh nµo kh¸c. C¸c khèi d÷ liÖu nµy ph¶I ®îc x©y dùng thµnh khèi d÷ liÖu riªng (Data Block khèi DB)
b) Vïng chøa tham sè cña hÖ ®iÒu hµnh: Chia thµnh 7 miÒn kh¸c nhau.
- I (Process image input ) : MiÒn d÷ liÖu c¸c cæng vµo sè, tríc khi b¾t ®Çu thùc hiÖn ch¬ng tr×nh PLC sÏ ®äc gi¸ trÞ logic cña tÊt c¶ c¸c cæng ®Çu vµo vµ c¾t gi÷ chóng trong vïng nhí I. Th«ng thêng ch¬ng tr×nh øng dông kh«ng ®äc trùc tiÕp tr¹ng th¸I logic cña c¸c cæng vµo sè mµ chØ lÊy d÷ liÖu ®Çu vµo tõ bé ®Öm I.
- Q (Process Image Output): MiÒn bé ®Öm c¸c d÷ liÖu cæng ra sè. KÕt thóc giai ®o¹n thùc hiÖn ch¬ng tr×nh, PLC sÏ chuyÓn gi¸ trÞ logic cña bé ®Öm Q tíi c¸c cæng ra sè. Th«ng thêng ch¬ng tr×nh kh«ng trùc tiÕp gi¸n gi¸ trÞ tíi tËn cæng ra m¸ chØ chuyÓn chóng tíi bé ®Öm Q.
-M (MiÒn c¸c biÕn cê): Ch¬ng tr×nh øng dông sö dông nh÷ng biÕn nµy®Ó lu gi÷ c¸c sè liÖu cÇn thiÕt vµ truy nhËp nã theo Bit (M), byte (MB), tõ (MW) hay tõ kÐp (MD).
-T (Timer): MiÒn nhí phôc vô bé thêi gian bao gåm viÖc l gi÷ thêi gian ®Æt tríc( PV-Preset Value ), gi¸ trÞ ®Õm thêi gian tøc thêi( CV- current Value) còng nh gi¸ trÞ logic cña bé thêi gian.
- C (Counter): MiÒn nhí phôc vô bé ®Õm bao gåm viÖc lu gi÷ gi¸ tri ®Æt tríc(PV Preset Value), gi¸ trÞ ®Õm tøc thêi (CV _Current Value) vµ gi¸ trÞ logic cña ®Çu ra bé ®Öm.
-PI : MiÒn ®Þa chØ ®Çu vµo cña c¸cc¸c Modunle t¬ng tù(I/O Externalinput )C¸c gi¸ trÞ t¬ng tù t¹i cæng vµo cña Modunle t¬ng tù sÏ ®îc module ®äc vµ chuyÓn tù ®éng theo nh÷ng ®Þa chØ. Ch¬ng tr×nh øng dông cã thªtruy cËp miÒn nhí PI theo tøng Byte ( PIB), tõng tõ PIW hoÆc tõng tõ kÐp PID.
-PQ: MiÒn ®Þa chØ cæng ra cho c¸c module t¬ng tù (I/O External Output). C¸c gi¸ trÞ theo nh÷ng ®Þa chØ nµy sÏ ®îc module t¬ng tù chuyÓn tíi c¸c cæng ra t¬ng tù. Ch¬ng tr×nh øng dông cã thÓ truy nhËp miÒn nhí PI theo tõng byte(PQB) tõng tõ (PQW) hoÆc theo tõng tõ kÐp (PQD)
c) Vïng chøa c¸c khèi d÷ liÖu: §îc chia lµm 2 lo¹i.
-DB (Data Block): MiÒn chøa d÷ liÖu ®îc tæ chøc thµnh khèi. KÝch thíc còng nh khèi lîng do ngêi dïng quy ®Þnh phï hîp víi tõng bµi to¸n ®iÒu khiÓn. Ch¬ng tr×nh cã thÓ truy nhËp miÒn nµy theo tõng bit (DBX), byte (DBB), tõ (DBW), tõ kÐp (DBD).
-L (Local data block) : MiÒn d÷ liÖu ®Þa ph¬ng: §îc c¸c khèi ch¬ng tr×nh OB, FC, FB tæ chøc vµ sö dông cho c¸c biÖn ph¸p tøc thêi vµ trao ®æi d÷ liÖu cña biÕn h×nh thøc víi nh÷ng khèi ch¬ng trinh gäi nã. Néi dung cña mét khèi d÷ liÖu trong miÒn nhí nµy sÏ bÞ xo¸ khi kÕt thóc ch¬ng tr×nh t¬ng øng trong OB, FC, FB. MiÒn nµy cã thÓ ®îc truy nhËp tõ ch¬ng tr×nh theo bit (L), byte (LB) tõ (LW) hoÆc tõ kÐp (LD).
2.4. TÝnh chän c«ng suÊt cña ®éng c¬ truyÒn ®éng c¸c c¬ cÊu chÝnh cña cÇu trôc
2.4.1 C¬ cÊu di chuyÓn xe cÇu vµ xe con
§èi víi c¬ cÊu di chuyÓn, lùc c¶n tÜnh phô thuéc vµo khèi lîng hµng (G) vµ khèi lîng cña c¬ cÊu. Tr¹ng th¸i ®êng ®i cña c¬ cÊu di chuyÓn trªn nã, cÊu t¹o vµ chÕ ®é b«i tr¬n cho c¬ cÊu (cæ trôc, khíp nèi, b¶n lÒ…). §èi víi cÇu trôc l¾p ®Æt ngoµi trêi cßn chÞu t¸c ®éng phô cña giã. H×nh vÏ díi ®©y biÓu diÏn lùc t¸c dông lªn c¬ cÊu t¸c dông lªn ®êng ray.
G + G0
F
H×nh 2.11 s¬ ®å lùc cña c¬ cÊu di chuyÓn.
Trong trêng hîp nµylùc c¶n chuyÓn ®éng ®îc tÝnh theo biÓu thøc sau:
(2.1)
Trong ®ã: G lµ khèi lîng hµng ho¸, kg.
G0 lµ khèi lîng cña c¬ cÊu bèc hµng, kg.
Gx lafkhoois lîng cña xe, kg.
G Gia tèc träng trêng, m/s2.
Rb B¸n kÝnh b¸nh xe, m.
HÖ sè ma s¸t trît (8.10-415.10-4).
rct b¸n kÝnh cæ trôc b¸nh xe, m.
f HÖ sè ma s¸t l¨n (5.10-4 m).
kms HÖ sè cã tÝnh ®Õn ma s¸t gi÷a mÐp b¸nh xe vµ ®êng ray, (kms=1,21,5).
Momen ®éng c¬ sinh ra th¾ng lùc canrchuyeenr ®éng ®ã b»ng:
(2.2)
Trong ®ã F ®îc tÝnh theo biÓu thøc (2.1).
i -Tû sè truyÒn tõ ®éng c¬ ®Õn b¸nh xe.
HiÖu suÊt c¬ cÊu.
C«ng suÊt ®éng c¬ khi truyÒn cã t¶i trong chÕ ®é x¸c lËp b»ng:
(2.3)
Trong ®ã: v lµ tèc ®é di chuyÓn, m/s.
C«ng suÊt cña ®éng c¬ khi di chuyÓn kh«ng t¶i b»ng:
(2.4)
Trong ®ã F0 ®îc tÝnh theo biÓu thøc (2.1) khi cho G = 0.
2.4.2 C¬ cÊu n©ng h¹.
1
G
G0
6
5
4
3
2
7
A
H×nh 2.12 S¬ ®å ®éng häc cña c¬ cÊu n©ng h¹ hµng víi c¬ cÊu bèc hµng dïng mãc.
Trôc vÝt.
B¸nh vÝt.
TruyÒn ®éng b¸nh r¨ng.
Tang n©ng.
Bé phËn mãc hµng.
Mãc.
§éng c¬.
A- §iÓm cè ®Þnh c¸p.
§éng c¬ truyÒn ®éng c¬ cÊu n©ng h¹ ®ãng vai trß quan träng trong c¸c m¸y n©ng vËn chuyÓn nãi chung vµ trong m« h×nh cÇu trôc nãi riªng. Trªn h×nh 2. m« t¶ s¬ ®å ®éng häc cña c¬ cÊu n©ng h¹ hµng víi c¬ cÊu bèc hµng dïng mãc.
Lùc ®Æt trªn c¸p n©ng ®îc tÝnh theo biÓu thøc sau:
(2.5)
Trong ®ã: m- lµ béi sè cña rßng räc
Khi n©ng kh«ng t¶i (G=0), lùc ®Æt trªn c¸p n©ng b»ng:
(2.6)
M« men ®Æt lªn tang n©ng t¬ng øng cho 2 trêng hîp b»ng:
(2.7)
Trong ®ã - lµ hiÖu suÊt cña tang n©ng.
Momen ®Æt trªn trôc ®éng c¬ b»ng:
(2.8)
Trong ®ã i vµ -lµ tû sè truyÒn vµ hiÖu suÊt cña c¬ cÊu truyÒn lùc.
= bv. br
Trong ®ã: bv -HiÖu suÊt cña b¸nh vÝt.
br - HiÖu suÊt cña c¸p b¸nh r¨ng.
C«ng suÊt cña ®éng c¬ truyÒn ®éng phô thuéc vµo tèc ®é n©ng:
(2.9)
Trong ®ã: v- tèc ®é n©ng hµng.
c - HiÖu suÊt cña toµn bé c¬ cÊu truyÒn lùc.
c= bv. br. t (2.10)
2.5 TÝnh to¸n vµ chän c¬ cÊu phanh h·m.
Phanh h·m lµ mét bé phËn kh«ng thÓ thiÕu trong c¬ cÊu chÝnh cña cÇu trôc. Phanh h·m dïng trong cÇu trôc thêng cã 3 lo¹i phanh guèc, phanh ®Üa vµ phanh ®ai. Nguyªn lý ho¹t ®éng c¬ b¶n cña c¸c lo¹i phanh nãi trªn vÒ c¬ b¶n lµ gièng nhau. Khi ®éng c¬ cña c¬ cÊu ®ãng vµo líi ®iÖn th× ®ång thêi cuén d©y nam ch©m phan h·m còng cã ®iÖn. Khi c¾t ®iÖn cuén d©y nam ch©m còng mÊt ®iÖn, lùc c¨ng cña lß xo sÏ Ðp trÆt vµo m¸ phanh vµo trôc ®éng c¬ ®Ó h·m.
Phanh h·m ®iÖn tõ thêng ®îc chÕ t¹o theo 2 kiÓu: Hµnh tr×nh phÇn øng dµi (hµng chôc mm) vµ hµnh tr×nh phÇn øng ng¾n (vµi mm). Lo¹i hµnh tr×nh dµi yªu cÇu lùc hót nhá nhng kÕt cÊu c¬ khÝ cång kÒnh vµ phøc t¹p. Thùc tÕ dïng phanh h·m hµnh tr×nh ng¾n.
2.5.1. TÝnh to¸n vµ lùa chän phanh cho c¬ cÊu n©ng h¹.
Lùc t¸c dông lªn trôc ®éng c¬ khi phanh phô thuéc vµo trÞ sè momen cña c¬ cÊu phanh vµ chÕ ®é lµm viÖc cña c¬ cÊu n©ng h¹.
Momen c¶n tÜnh khi h¹ t¶i víi t¶i ®Þnh møc:
(2.11)
Trong ®ã: G®m -Lµ t¶i träng ®Þnh møc, N.
G0 -Lµ träng lîng cña c¬ cÊu bèc hµng, N.
Rt -Lµ b¸n kÝnh cña tang, m.
i -Tû sè truyÒn.
u -Sè m¹ch nh¸nh cña rßng räc
- HiÖu suÊt cña c¬ cÊu.
Tuú chÕ ®é lµm viÖc cÇn thªm hÖ sè dù tr÷ k. HÖ sè dù tr÷ nµy phô thuéc vµo chÕ ®é lµm viÖc nh trong b¶ng sau.
ChÕ ®é lµm viÖc
HÖ sè k
NhÑ nhµng (Nh)
Trung b×nh (Tb)
NÆng nÒ (Ng)
RÊt nÆng nÒ (RNg)
1,5
1,75
2,0
2,5
Tõ ®ã momen cña c¬ cÊu phanh:
Mph=k.Mch (2.12)
2.5.2. tÝnh to¸n vµ lùa chän phanh cho c¬ cÊu di chuyÓn xe cÊu vµ xe con.
Trong tÝnh to¸n vµ chän lo¹i phanhcho c¬ cÊu nµy, cÇn chó ý lµ momen do phanh h·m t¹i ra kh«ng ®îc lín h¬n trÞ sè m«men mµ b¸nh xe cã thÓ trît trªn ®êng ray.
TrÞ sè gia tèc lín nhÊt cho phÐp khi phanh lóc c¬ cÊu di chuyÓn thuËn theo chiÒu giã:
(2.13)
Trong ®ã: - HÖ sè träng lîng b¸n.
-HÖ sè nh¸m gi÷a b¸nh xe vµ ®êng ray.
- HÖ sè ma s¸t trît, (35).10-4
rct- B¸n kÝnh cæ trôc, m.
Rb – B¸n kÝnh b¸nh xe, m.
f – HÖ sè ma s¸t l¨n, (810).10-4 m.
Fg- Lùc c¶n giã trªn 1m2 , N/m2
S – DiÖn tÝch c¶n giã cña c¬ cÊu m2.
G –Träng lîng cña c¬ cÊu khi kh«ng mang t¶i, N.
Víi trÞ sè a, tèc ®é di chuyÓn v x¸c ®Þnh, cã thÓ tÝnh ®îc thêi gian phanh tph, vµ momen phanh Mph:
(2.14)
Trong ®ã: J®c – Momen qu¸n tÝnh cña ®äng c¬ truyÒn ®éng, (kgm2).
®c – tèc ®é quay cña ®éng c¬, (rad/s).
J- Momen qu¸n tÝnh cña toµn hÖ t¸c dông lªn b¸nh xe, kgm2
i- Tû sè truyÒn cña hép gi¶m tèc.
2.6. TÝnh chän nam ch©m ®iÖn cña c¬ cÊu phanh.
Lùc cÇn thiÕt ®Æt lªn m¸ phanh (lùc híng t©m) b»ng:
(2.15)
Trong ®ã: - HÖ sè ma s¸t (nÕu m¸ phanh lµm b»ng chÊt liÖu amiang vµ puli h·m b»ng gang th× =0,35)
Lùc hót nam ch©m Fnc, hµnh tr×nh cña phÇn øng yªu cÇu h, ®îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau: (2.16)
Trong ®ã: Fnc- lùc hót cña nam ch©m
h- hµnh tr×nh phÇn øng
h- hµnh tr×nh khi h·m
k- hÖ sè dù tr÷ (0,75 – 0,85)
- hiÖu suÊt
Nam ch©m h·m ph¶i cã tÝch sè (Fnc.h) > (Fnc.h)yc
2.7. TÝnh chän nam ch©m ®iÖn lÊy t¶i cña cÇu trôc tõ
CÇu trôc tõ kh¸c víi cÇu trôc th«ng thêng ë c¬ cÊu lÊy t¶i: tahy cho mãc hoÆc gÇu lµ mét nam ch©m ®iÖn. H×nh d¹ng kÝch thíc cña nam ch©m ®iÖn ®îc chÕ t¹o thµnh c¸c lo¹i h×nh nh sau.
a) Nam ch©m lÊy t¶i h×nh trßn, dïng ®Ó vËn chuyÓn c¸c chi tiÕt b»ng gang, s¾t cã kÝch thíc kh«ng lín, h×nh d¹ng kh¸c nhau (s¾t thÐp vôn, phoi, ®inh…).
Nam ch©m trßn lâm mÆt cÇu, dïng ®Ó vËn chuyÓn c¸c vËt thÓ h×nh cÇu lín.
Bµn t¶i h×nh ch÷ nhËt, dïng ®Ó vËn chuyÓn c¸c vËt dµi nh: thÐp tÊm, ®êng ray, èng thÐp dµi…
Xµ nam ch©m, dïng ®Ó vËn chuyÓn c¸c vËt liÖu siªu trêng, siªu träng. Khi thiÕt kÕ cÇu trôc tõ, cÇn chó ý hµng ®Çu lµ vÊn ®Ò cung cÊp ®iÖn (hé tiªu thô lo¹i 1) ®Ó lo¹i trõ sù cè vµ nh÷ng trêng hîp kh«ng may do t¶i träng r¬i tù do. ChÕ ®é lµm viÖc cña nam ch©m lÊy t¶i lµ chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i, cã hÖ sè tiÕp ®iÖn t¬ng ®èi b»ng 50%, chu kú lµm viÖc kh«ng l¬n h¬n 10 phót. NÕu cêng ®é lµm viÖc cña nam ch©m nÆng nÒ vµ hÖ sè tiÕp ®iÖn lín h¬n 50% th× cÇn gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt lªn cùc nam ch©m.
(2.17)
Trong ®ã: Ucp- ®iÖn ¸p cho phÐp ®Æt lªn cuén nam ch©m khi TD50% = 50%
TDth%- hÖ sè tiÕp ®iÖn thùc
2.8. TÝnh chän ®êng d©y tiÕp ®iÖn cho cÇu trôc.
C¸c c¬ cÊu cña cÇu trôc lµ nh÷ng thiÕt bÞ kh«ng cè ®Þnh, cho nªn viÖc cÊp ®iÖn ®Õn c¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng, ®Õn c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn dïng mét hÖ thèng tiÕp ®iÖn ®Æc biÖt gäi lµ ®êng trolay. Cã thÓ dïng hai hÖ tiÕp ®iÖn: hÖ tiÕp ®iÖn cøng vµ hÖ tiÕp ®iÖn b»ng d©y mÒm. §êng tiÕp ®iÖn b»ng d©y mÒm chØ ®îc phÐp dïng khi dêng di chuyÓn cña c¬ cÊu kh«ng qu¸ lín. §êng tiÕp ®iÖn cøng thêng dïng thÐp gãc (50 x 50 x 5) vµ (75 x 75 x 10) mm. H×nh 2.13
2
b
1
3
4
2
a
H×nh 2.13 KÕt cÊu cña hÖ thèng tiÕp ®iÖn cøng
KÕt cÊu cña ®êng tiÕp ®iÖn.
KÕt cÊu cña bé lÊy ®iÖn.
ThÐp gãc 1 ®îc g¸ trªn gi¸ ®ì ®êng tiÕp ®iÖn n»m díi cÇu trôc vµ c¸ch ®iÖn b»ng sø ®ì 2
Bé lÊy ®iÖn bao gåm thÐp gãc 1 g¸ lªn ®Çu nèi c¸p b»ng gang 3. C¸p mÒm 4 sÏ cÊp ®iÖn ®Õn c¸c ®éng c¬ vµ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn b»ng cÇu trôc.
C¸c ®éng c¬ truyÒn ®éng c¸c c¬ cÊu cña cÇu trôc cã hÖ tiÕp ®iÖn kh¸c nhau, nªn qu¸ tr×nh tÝnh chän ®êng tiÕp ®iÖn nªn thùc hiÖn theo c¸c bíc sau:
TÝnh tæng dßng ®Þnh møc cña c¸c ®éng c¬.
(2.18)
TÝnh tæng dßng ®Þnh møc cña c¸c ®éng c¬ cïng cã hÖ sè tiÕp ®iÖn nh nhau.
øng víi T§I% (2.19)
T¬ng tù nh vËy tÝnh cho øng víi T§II%...
TÝnh hÖ sè tiÕp ®iÖn trung b×nh.
T§tb% = T§I% + T§II%+… (2.20)
TÝnh dßng ®iÖn cùc ®¹i trong 30 phót theo hÖ sè hiÖu dông k1.
Imax30 = k1. (2.21)
Theo trÞ sè cña Imax30 ta cã thÓ chän ®îc tiÕt diÖn cña ®êng d©y tiÕp ®iÖn
KiÓm tra ®é sôt ¸p trªn ®êng d©y tiÕp ®iÖn cho d©y dÉn b»ng ®ßng vµ nh«m theo c«ng thøc:
§èi víi dßng ®iÖn mét chiÒu:
(2.22)
§èi víi dßng ®iÖn xoay chiÒu:
(2.23)
Trong ®ã: Imax – dßng ®iÖn cùc ®¹i (A).
L – chiÒu dµi ®êng tiÕp ®iÖn (m).
- suÊt ®iÖn dÉn cña vËt liÖu lµm ®êng tiÕp ®iÖn (®ång =57, nh«m = 35 )
S – tiÕt diÖn ®êng tiÕp ®iÖn (mm2)
U - ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña líi (V)
§èi víi ®êng tiÕp ®iÖn lµm b»ng s¾t, ®é sôt ¸p cÇn tÝnh ®Õn c¶ hai thµnh phÇn: thuÇn trë vµ ®iÖn kh¸ng.
(2.24)
Trong ®ã: R,X - ®iÖn trë thuÇn vµ ®iÖn kh¸ng cña ®êng tiÕp ®iÖn trªn ®é dµi 1m, (/m)
Khi tÝnh to¸n, cÇn chän: = 0,65 0,7 vµ = 0,75 0,7
2.9. B¶ng b¶o vÖ.
C¸c khÝ cô cÇu trôc ®îc bè trÝ trªn mét b¶ng riªng ®Æt trong buång l¸I gäi lµ b¶ng b¶o vÖ. Chøc n¨ng cña b¶ng b¶o vÖ:
B¶o vÖ ng¾n m¹nh vµ qu¸ t¶I (I >2,25I®m).
B¶o vÖ ®iÖn ¸p thÊpkhi ®iÖn ¸p líi th¸p h¬n 0.85U®m.
B¶o vÖ ®iÖn ¸p “kh«ng” nghÜa lµ kh«ng cho phÐp ®éng c¬ tù më m¸ykhi cã ®iÖn ¸p trë l¹i sau thêi gian mÊt ®iÖn (chØ ®îc phÐp më m¸y khi c¸c bé khèng chÕ n»m ë vÞ trÝ “0”).
C¾t ®iÖn cÊp cho cÇu trôc khi cã ngêi lµm viÖc trªn giÇm cÇu b»ng c«ng t¾c hµnh tr×nh liªn ®éng víi cöa cabin ®iÒu khiÓn.
Ta cã thÓ dïng b¶ng b¶o vÖ mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu.
Ch¬ng 3:
thiÕt kÕ tÝnh chän m« h×nh cÇu trôc.
3.1. Kh¸i qu¸t chung vÒ m« h×nh cÇu trôc.
3.1.1. TÝnh kü thuËt.
§iÒu khiÓn hÖ truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng tù ®éng ho¸ sö dông trong cÇu trôc hiÖn nay thêng ®îc x©y dùng theo nguyªn t¾c hÖ kÝn. Tèc ®«. C«ng nghÖ ®îc thiÕt kÕ nh»m môc ®Ých tho¶ m·n yªu cÇu bèc xÕp mäi lo¹i hµng ho¸. Tríc ®©y kü thuËt ®iÒu khiÓn cÇu trôc ®îc x©y dùng theo d¹ng SISO. Ngµy nay kü thuËt ®iÒu khiÓn víi sù trî gióp cña m¸y tÝnh, c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn kh¶ tr×nh PLC ®îc øng dông phæ biÕn. ThiÕt bÞ biÕn ®æi c«ng suÊt ph¸t triÓn víi mét kü thuËt ®iÒu khiÓn tiªn tiÕn,. M« h×nh to¸n ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ®îc nhËn d¹ng µ øng dông trong c¸c ®éng c¬ biÕn tÇn ®iÒu chÕ theo ®é réng xung P(WM). HÖ ®iÒu khiÓn x©y dùng lµ hÖ thèng nhiÒu ®Çu vµo ra (MOMI).
C¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®îc tæng hîp thùc hiÖn theo yªu cÇu c«ng nghÖ bèc xÕp hµng ho¸. TÝn hiÖu ®iÒu chØnh momen cho c¸c hÖ thèng truyÒn ®éng ®iªn tù ®éng mµ hÖ thèng sö dông biÕn tÇn PWM- ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, hÖ sè sö dông phô t¶i ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ro to d©y quÊn hoÆc ®éng c¬ ®iÖn 1 chiÒu cã cu«n nèi tiÕp kÝch tõ ®éc lËp nhÊt thiÕt ph¶i ®îc tæng hîp ®Ó ®iÒu khiÓn momen ®éng c¬ cho cÊu tróc cô thÓ cña cÇu trôc.
3.1.2. TÝnh s ph¹m.
- M« h×nh cÇu trôc ph¶i ®Ñp, ph¶i a nh×n. Trªn m« h×nh ta dÔ dµng nhËn ra ®îc c¸c bé phËn cña cÇu trôc.
- Ho¹t ®éng cña m« h×nh lµ hoËt ®éng tæng qu¸t nhÊt c¶u cÇu trôc, mäi chuyÓn ®éng ph¶i nhÞp nhµng, tèc ®é võa ph¶i ®ñ ®Ó ngêi quan s¸t n¾m b¾t ®îc nguyªn lý ho¹t ®éng cña nã.
- M« h×nh cÇu trôc ®îc thiÕt kÕ theo ý tëng cña t¸c gi¶ nhng kh«ng ®îc tr¸I ngîc hoÆc kh¸c xa so víi cÇu trôc trong thùc tÕ.
- Sau khi quan s¸t m« h×nh cÇu trôc ngêi quan s¸t ph¶i h×nh dung ®îc cÇu trôc trong thùc tÕ vµ n¾m b¾t ®îc nguyªn lý ho¹t ®éng vµ nh÷ng ®iÓm quan träng khi vËn hµnh cÇu trôc.
3.1.3. TÝnh kinh tÕ
Cã 2 c¸ch ®Ó thiÕt kÒ m« h×nh cÇu trôc:
C¸ch thø nhÊt: ThiÕt kÕ m« h×nh thùc.
C¸ch thø hai: ThiÕt kª m« h×h b»ng c¸c phÇn mªn m« pháng.
§èi víi c¸ch thø nhÊt ®ßi hái ngêi thiÕt kÕ ph¶i cã tong tay nguyªn vËt liÖu nh c¸c ®éng c¬, ®êng ray, d©y c¸p, c«ng t¾c hµnh tr×nh… Ngoµi ra ®ßi hái ngêi thiÕt kÕ ph¶i cã ph¶i cã kü n¨ng vÒ c¬ khÝ, cã kh¶ n¨ng l¾p r¸p vËn hµnh mét m¹ch ®iÖn phøc t¹p hoµn chØnh.
Nhîc ®iÓm:
Tèn kÐm nhiÒu tiÒn, c«ng søc, thêi gian.
- Ngêi thiÕt kÕ ph¶i cã kü n¨ng l¾p r¸p c¶ vÒ c¬ khÝ vµ vÒ ®iÖn.
§èi víi c¸ch thø hai ®· kh¸c phôc hoµn toµn nh÷ng nhîc ®iÓm trªn. ChØ cÇn cã nh÷ng kü n¨ng sö dông thµnh th¹o nh÷ng phÇn mÒm m« pháng th× trong mét thêi gian ng¾n ngêi thiÕt kÕ sÏ thùc hiÖn ®îc ý ®å cña m×nh mµ hiÖu qu¶ do m« h×nh nµy mang l¹i còng rÊt cao kh«ng kÐm g× m« h×nh.
V× vËy dïng phÇn mÒn m« pháng ®Ó thùc hiÖn c«ng viÖc thiÕt kÕ m« h×nh cÇu trôc.
3.2. T×nh to¸n m« h×nh cÇu trôc.
3.2.1. M« h×nh cÇu trôc (h×nh 3.1)
H×nh 3.1 M« h×nh cÇu trôc.
C¸c th«ng sè chÝnh:
Lo¹i cÇu trôc b¸nh lèp tù hµnh, lo¹i cã xe con di chuyÓn.
Søc nÆng lín nhÊt khi dïng cÈu la 35,6 tÊn.
ChÕ ®é thö t¶i: 125%.
Khung cÇu kiÓu èng lång: 20’,40’.
Hµnh tr×nh xe con: 19,07 m.
ChiÒu cao n©ng: 15,24 m
Kho¶ng c¸ch trôc b¸nh xe: 6,04 m
Sè lîng b¸nh xe cÇu trôc: 8 b¸nh.
¸p lôc lªn b¸nh xe: - Víi t¶i träng danh ®Þnh (35,6 tÊn ) lµ xÊp xØ 26,9 tÊn / b¸nh
- Khi kh«ng t¶i: xÊp xØ 18,8 tÊn/ b¸nh.
-Tèc ®é vËn hµnh. -Víi t¶i lín nhÊt 20m/phót.
- ChØ víi khung cÇu 45m/phót.
-Tèc ®é di chuyÓn xe con 70m/phót
- Tèc ®é di chuyÓn giµn135 m/phót
- Nguån ®iÖn : - CÇu trôc ®îc cung cÊp bëi hÖ thèng diezen-m¸y ph¸t ®iÖn.
- §éng c¬ dezen chÝnh : CUMMINS
- Lo¹i ®éng c¬ : KiÓu NTA 855- G2
- Lo¹i vËn hµnh: 4 kú, lµm m¸t b»ng níc vµ qu¹t giã.
- M¹ch ®éng c¬ xoay chiÒu AC 400V,60 Hz, 3 pha.
- M¹ch ®iÒu khiÓn AC 220V, 60Hz, 1 pha.
- §iÖn ¸p sù cè vµ chiÕu s¸ng: AC 220 V, 60Hz, 1 pha.
- Nguån n¨ng lîng dù phßng AC 220V, 50Hz, 1pha.
- Ta chän khèi lîng xe con 1,4 tÊn.
- Tû sè truyÒn i=75.
- Béi sè cña hÖ thèng truyÕ rång räc u = 1.
- HiÖu suÊt cña c¬ cÊu =0,82.
- B¸n kÝnh b¸nh xe con Rt= 0,4 m.
- §êng kÝnh b¸nh xe cÇu D=0,4 m.
- Khèi lîng cña c¬ cÊu bèc hµng 1 tÊn.
- B¸n k×nh cæ trôc b¸nh xe rct=0,05.
3.2.2. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ.
1) C«ng suÊt cña ®éng cá di chuyÓn xe cÇu, xe con.
Lùc c¶n chuyÓn ®éng:
M«men cña ®éng c¬ sinh ra ®Ó th¾ng lùc c¶n chuyÓn ®éng ®ã.
C«ng suÊt cña ®éng c¬ khi truyÒn t¶I trong chÕ ®é x¸c lËp lµ:
VËy ®éng c¬ di chuyÓn xe cÇu, xe con co P®m 0.7 KW vµ M 3.3 Nm
2) Chän c«ng suÊt ®éng c¬ cho c¬ cÊu n©ng h¹.
Lùc dÆt lªn c¸p n©ng.
Ta chän m=2, t=0.9, Rt=0,1
Thay sè vµo ta cã :
Khi kh«ng t¶i :
M« men ®Æt lªn tang n©ng khi cã t¶i vµ khi kh«ng t¶i lµ :
M«men ®Æt lªn trôc ®éng c¬ b»ng:
C«ng suÊt cña ®éng c¬:
3) Chän phanh cho c¬ cÊu n©ng h¹.
M« men c¶n khi h¹ t¶i víi t¶i ®Þnh møc.
VËy momen cña c¬ cÊu phanh:
Mph=k.Mch=2.157=314 (Nm).
VËy chän phanh cã momen M 314 Nm.
3.3. C¸c bµi tËp trªn m« h×nh.
3.3.1. §iÒu khiÓn ®¶o chiÒu quay trªn xe cÇu vµ xe con.
Xe cÇu vµ xe con ®Òu cã nguyªn lý ho¹t ®éng gièng nhau. Xe cÇu cã chuyÓn ®éng däc theo ®êng ray vµ ®îc kh«ng chÕ giíi h¹n ®êng ®i b»ng c«ng t¾c hµnh tr×nh. Xe con co chuyÓn ®éng ngang ®êng ray trªn xe cÇu vµ cïng ®îc giíi h¹n ®êng ®i b»ng c«ng t¾c hµnh tr×nh.
§éng c¬ ®iÒu khiÓn xe cÇu vµ xe con cã c¸c ho¹t ®éng quay thuËn (theo hêng tiÕn), vµ quay ngîc (theo híng lïi).
§iÒu khiÓn ®¶o chiÒu quay ®éng c¬ ®iÒu khiÓn xe cÇu, xe con ta cã thÓ ®iÒu khiÓn tù ®éng dïng PLC hoÆc b»ng tay (dïng hÖ tiÕp ®iÓm).
§iÒu khiÓn ®¶o chiÒu quay ®éng cë xe cÇu, xe con b»ng hÖ tiÕp ®iÓm (v× nguyªn lý ho¹t ®éng cña xe cÇu vµ xe con lµ gièng nhau nªn ta chØ cÇn ®iÒu khiÓn cho xe con cßn xe cÇu t¬ng tù).
M¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn (h×nh 3.1).
§
ATM
CC
D
KH
MT
KT
KH
MN
KN
KN
KT
RN
O
380V
KT
KN
RN
KT
KN
H×nh 3.1 M¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn
C¸c ký hiÖu:
KT: C«ng t¾c t¬ quay thuËn.
KN : C«ng t¾c t¬ quay ngîc.
KH : C«ng t¾c hµnh tr×nh.
MT : Nót më ch¹y thuËn.
MN : Nót më ch¹y ngîc.
D : Nót dõng ho¹t ®éng.
RN : R¬ le nhiÖt.
§iÒu khiÓn xe con dïng PLC- S7-300
Gi¸n ®Þa chØ:
I4.0: Nót dõng hÖ thèng.
I4.1: Nót më thuËn.
I4.2: Nót më ngîc.
I4.3: C«ng t¾c hµnh tr×nh ë ®Çu hµnh tr×nh.
I4.4: C«ng t¾c hµnh tr×nh ë cuèi hµnh tr×nh.
Q8.0: Cuén d©y cÊp tÝn hiÖu cho ®éng c¬ quay thuËn.
Q8.1: Cuén d©y cÊp tÝn hiÖu cho ®éng c¬ quay ngîc.
KÕt nèi phÇn cøng PLC (h×nh 3.2).
PLC
D
MT
MN
KT
KN
24V
220V
H×nh 3.2 KÕt nèi phÇn cøng PLC
ViÕt ch¬ng tr×nh.
3.3.2 §iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ cña c¬ cÊu n©ng h¹.
Thùc chÊt ®éng c¬ ®iÒu khiÓn c¬ cÊu n©ng h¹ chØ cã 2 ho¹t ®éng chÝnh lµ quay thuËn vµ quay ngîc. Nhng khi kh«ng t¶i th× ®éng c¬ cã thÓ lµm viÖc ë tèc ®é cao, khi cã t¶i hoÆc khi chuÈn bÞ lÊy t¶i, h¹ t¶i ®éng c¬ ph¶i lµm viÖc ë tèc ®é thÊp ®Ó qu¸ tr×nh n©ng t¶I vµ h¹ t¶I ®îc chÝnh x¸c. §Ó thùc hiÖn ®îc c«ng viÖc thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ ta dïng ph¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn trë phô trong m¹ch phÇn øng (Roto).
§
ATM
CC
D
KH
MT
KH
MN
KN
KT
RN
O
380V
KT
KN
RN
K2
R2
K1
R1
K2
K1
KN
KT
KN
MTb
KT
K2
K1
KT
KN
K2
K1
M§m
K1
K2
§iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ cña c¬ cÊu n©ng h¹ b»ng hÖ cã tiÕp ®iÓm (H×nh 3.2).
H×nh 3.3 M¹ch ®éng lùc vµ ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ n©ng h¹
C¸c ký hiÖu:
KT, KN: C«ng t¾c t¬ ®êng d©y (cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ quay thuËn, quay ngîc).
K1:C«ng t¸c t¬ ®ãng 1 cÊp ®iÖn trë phô ®éng c¬ lµm viÖc víi tèc ®é trung b×nh
K2: C«ng t¾c t¬ ®ãng 2 cÊp ®iÖn trë phô ®éng c¬ lµm viÖc víi tèc ®é ®Þnh møc.
D: Nót dõng hÖ thèng
MN: Nót më ngîc (h¹ mãc xuèng)
MT: Nót më thuËn (n©ng mãc lªn)
MTb: Nót bÊm t¨ng tèc ®é ®éng c¬ lªn trung b×nh.
M§m : Nót bÊm t¨ng tèc ®é ®«ng c¬ lªn ®Þnh møc.
RN: R¬ le nhiÖt.
2) §iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ cña c¬ cÊu n©ng h¹ b»ng PLC S7-300.
G¸n ®Þa chØ:
Q8.0; Q8.1: CÊp tÝn hiÖu ®iÓu khiÓn ®éng c¬ quay thuËn ngîc.
Q8.2: §a tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®éng c¬ lµm viÖc víi tèc ®é trung b×nh.
Q8.3: §a tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®éng c¬ lµm viÖc víi tèc ®é ®Þnh møc.
I4.0: Nót dõng hÖ thèng.
I4.1: Nót më ®éng c¬ quay thuËn.
I4.2: Nót më ®éng c¬ quay ngîc.
I4.4: Nót t¨ng tèc ®é ®éng c¬ lªn tèc ®é trung b×nh.
I4.5: Nót t¨ng tèc ®é ®éng c¬ lªn tèc ®é ®Þnh møc.
I4.6; I4.7: C«ng t¾c hµnh tr×nh giíi h¹n hµnh tr×nh nh¶ c¸p hoÆc quËn c¸p.
PLC
D
MT
MN
KT
KN
24V
220V
M§m
MTb
K1
K2
KÕt nèi phÇn cøng.(h×nh 3.4 )
H×nh 3.4 KÕt nèi phÇn cøng
Ta cã ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn sau:
3.3.3. LËp tr×nh ®iÒu khiÓn cho cÇu trôc.
§iÒu khiÓn cho cÇu trôc dïng PLC.
G¸n ®Þa chØ:
I0.0: Nót dõng xe cÇu.
I0.1: Nót më thuËn xe cÇu (ch¹y tiÕn).
I0.2: Nót më ngîc xe cÇu (ch¹y lïi).
I0.3; I0.4: C«ng t¾c hµnh tr×nh giíi h¹n ®êng ®I cho xe cÇu.
I1.0: Nót dõng xe con.
I1.1: Nót më thuËn xe con (ch¹y sang tr¸i).
I1.2: Nót më ngîc xe con (ch¹y sang ph¶i).
I1.3; I1.4: C«ng t¾c hµnh tr×nh giíi h¹n ®êng ®I cho xe con.
I4.0: Nót dõng c¬ cÊu n©ng h¹.
I4.1: Nót më thuËn (n©ng mãc).
I4.2: Nót më ngîc (h¹ mãc).
I4.3: Nót më tèc ®é trung b×nh cho c¬ cÊu n©ng h¹.
I4.4: Nót më tèc ®é ®Þnh møc cho c¬ cÊu n©ng h¹.
I4.5 vµ I4.6: C«ng t¾c hµnh tr×nh giíi h¹n ®iÓm trªn vµ díi cña mãc khi n©ng h¹.
Q8.0: CÊp tÝn hiÖu cho ®éng c¬ xe cÇu quay thuËn.
Q8.1: CÊp tÝn hiÖu cho ®éng c¬ xe cÇu quay ngîc.
Q8.2: CÊp tÝn hiÖu cho ®éng c¬ xe con ch¹y sang tr¸i.
Q8.3: CÊp tÝn hiÖu cho ®éng c¬ xe con ch¹y sang ph¶i.
Q8.4 ; Q8.5 : CÊp tÝn hiÖu ®Ó n©ng h¹ c¸p cho ®éng c¬ n©ng h¹.
Q8.6 : CÊp tÝn hiÖu ®ãng mét cÊp ®iÖn trë phô ®a tèc ®é n©ng h¹ lªn tèc ®é trung b×nh.
Q8.7 :CÊp tÝn hiÖu ®ãng hai cÊp ®iÖn trë phô ®a tèc ®é n©ng h¹ lªn tèc ®é ®Þnh møc.
Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn cÇu trôc.
PhÇn KÕt luËn
Sau khi thùc hiÖn song ®Ò tµi em thÊy m×nh ®· gÆt h¸i ®îc nh÷ng kÕt qu¶ sau :
Cã ®îc nh÷ng kiÕn thøc nhÊt ®Þnh vÒ tÝnh to¸n thiÕt kÕ trang bÞ ®iÖn cho m¸y c«ng nghiÖp.
Trang bÞ thªm cho m×nh nh÷ng kiÕn thøc vÒ nghiªn cøu, thùc hiÖn mét ®Ò tµi khoa häc.
Lùa chän ®éng c¬ ®iÒu khiÓn xe cÇu, xe con, c¬ cÊu n©ng h¹, c¬ cÊu phanh h·m, b¶ng b¶o vÖ.
Lùa chän ®îc m¹ch trang bi ®iÖn cho cÇu trôc.
LËp tr×nh ®iÒu khiÓn ®îc cho cÇu trôc.
ThiÕt kÕ ®îc m« h×nh ho¹t ®éng cho cÇu trôc b»ng phÇn mÒn.
¦u nhîc ®iÓm.
¦u ®iÓm: - §· hoµn thµnh ®å ¸n ®óng thêi gian quy ®Þnh.
§· tÝnh vµ chän ®îc ®éng c¬, trang bÞ ®iÖn vµ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn ®îc cho cÇu trôc mét c¸ch tèi u.
Lµm ra ®îc m« h×nh cÇu trôc h×nh ¶nh ®Ñp mang tÝnh s ph¹m cao.
Nhîc ®iÓm: - Do thêi gian vµ ®iÒu kiÖn kinh tÕ cã h¹n nªn s¶n phÈn chØ díi d¹ng m« h×nh ch¹y trªn phÇn mÒm, kh«ng ph¶i lµ m« h×nh thùc.
Do kiÕn thøc cã h¹n vµ tÝnh thùc tÕ cßn Ýt nªn viÖc thiÕt kÕ gÆp kh«ng Ýt khã kh¨n v× vËy c¸c ph¬ng ¸n trong ®å ¸n cha hoµn toµn tèi u.
Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi.
T×nh to¸n vµ thiÕt kÕ ra m« h×nh cÇu trôc díi d¹ng m« h×nh thùc tõ ®ã cã thÓ thiÕt kÕ ®îc nh÷ng cÇu trôc øng dông trong thùc tÕ.
TÝnh to¸n thiÕt kÕ trang bÞ ®iÖn cho cÇn trôc vµ c¸c m¸y c«ng nghiÖp kh¸c.
- §îc sù híng dÉn tËn t×nh cña ThÇy NguyÔn §øc Hç vµ sù gãp ý tËn t×nh cña c¸c b¹n trong líp, ®Õn nay ®å ¸n ®· ®îc hoµn thµnh ®óng tiÕn ®é vµ ®¹t ®îc nh÷ng kÕt qu¶ nhÊt ®Þnh nhng còng kh«ng tr¸nh khái nh÷ng h¹n chÕ.
Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n !
Nam §Þnh, ngµy 18 th¸ng 5 n¨m 2009
Sinh viªn thùc hiÖn:
TrÇn Quang V¨n
Tµi liÖu tham kh¶o.
1 Gi¸o tr×nh trang bÞ ®iÖn.
NguyÔn V¨n ChÊt.
2 Trang bÞ ®iÖn, ®iÖn tö m¸y c«ng nghiÖp dïng chung.
Vò Quang Håi.
3 trang bÞ ®iÖn, ®iÖn tö tù ®éng ho¸ cÇu trôc, cÇn trôc.
Bïi Quèc Kh¸nh.
4 Tù ®éng ho¸ víi Simatic S7- 300.
NguyÔn Do·n Phíc.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- PLC s7-300 điều khiển cẩu trục.doc