Nghiên cứu ,xây dựng hệ thống điều khiển cần trục 5 tấn bằng PLC ở TCT công nghiệp tàu thủy phà rừng

Đặc biệt các thiết bị nhập khẩu từ nước ngoài có nhiều tính năng ưu việt, đáp ứng tốt những yêu cầu vận hành như đáp ứng đủ công suất, mức độ tự động hoá cao, vận hành an toàn hiệu quả…

TỔNG QUAN VỀ NHÓM CẦN TRỤC Ở TỔNG CÔNG TY

LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA TỔNG CÔNG TY CNTT PHÀ RỪNG

Công ty CNTT Phà Rừng trước đây là công ty sửa chữa tàu biển Phà

Rừng, là công trình hợp tác giữa chính phủ Việt Nam và Cộng hòa Phần Lan đƣợc đƣa vào hoạt động từ ngày 25 tháng 3 năm 1984

Ban đầu, công ty được xây dựng để sửa chữa các loại tàu biển có trọng tải lên tới 15.000 tấn Trải qua hơn 20 năm hoạt động, công ty đã sửa chữa hàng trăm lượt tàu trong nước và nước ngoài, phục vụ các đối tác tại Liên bang Nga, Đức, Hy Lạp, Hàn Quốc và nhiều nước khác với chất lượng cao Công ty CNTT Phà Rừng là một trong những cơ sở hàng đầu ở Việt Nam, có thương hiệu và uy tín trong lĩnh vực sửa chữa tàu biển.

Hình 1.1: Hình ảnh mặt bằng Tổng CTCN tàu thủy Phà Rừng

Trong những năm gần đây, công ty đã mở rộng hoạt động trong ngành đóng mới tàu biển và đã bàn giao cho chủ tàu hàng chục tàu có trọng tải từ 6.500 đến 12.500 tấn Đáng chú ý là các loại tàu xuất khẩu đòi hỏi công nghệ cao, như tàu chở dầu hóa chất 6.500 tấn cho Hàn Quốc và tàu chở hàng vỏ kép 34.000 tấn cho Vương quốc Anh.

Đảng và Nhà nước đã triển khai chiến lược phát triển kinh tế biển và chủ trương phát triển ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam; Công ty đã trở thành Tổng Công ty Công nghiệp tàu thủy Phà Rừng Tổng Công ty bao gồm công ty mẹ, năm công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên, năm công ty cổ phần có vốn góp chi phối của công ty, và một trường dạy nghề, nhằm tăng cường năng lực sản xuất, mở rộng quy mô và đào tạo nguồn nhân lực phục vụ ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam.

Cùng với hệ thống cơ sở vật chất được đầu tư bài bản, công ty có đội ngũ nhân lực đông đảo gần 3000 cán bộ, công nhân viên, trong đó có 390 kỹ sư và cử nhân Đặc biệt, lực lượng hàng nghìn công nhân đã và tiếp tục được đào tạo về công nghệ đóng mới tàu biển tại các nước tiên tiến như Phần Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc và Na Uy, đảm bảo chất lượng và hiệu quả trong từng dự án đóng tàu biển.

CÁC YÊU CẦU VỀ NÂNG VẬN CHUYỂN CỦA TỔNG CTCN

1.2 CÁC YÊU CẦU VỀ NÂNG VẬN CHUYỂN CỦA TỔNG CTCN TÀU THỦY PHÀ RỪNG

Trong các nhà máy sản xuất công nghiệp như ngành cơ khí, luyện kim, đóng tàu, xây dựng và các cảng biển, công tác nâng hạ và vận chuyển là yếu tố then chốt quyết định năng suất và hiệu quả kinh tế Việc nâng vận chuyển được thực hiện an toàn, chính xác và linh hoạt giúp tối ưu quy trình sản xuất, giảm thiểu chi phí và tăng khả năng cạnh tranh cho doanh nghiệp Đầu tư đúng mức vào hệ thống nâng hạ phù hợp với đặc thù từng ngành sẽ nâng cao năng lực vận chuyển, đảm bảo an toàn cho người lao động và thúc đẩy hiệu quả sản xuất Vì vậy, tối ưu hóa hoạt động nâng vận chuyển là yếu tố quan trọng trong chiến lược sản xuất và logistics của các ngành công nghiệp.

Nhất là đối với một công ty đóng và sửa chữa tàu thủy như Tổng công ty CNTT Phà Rừng, việc nâng hạ và vận chuyển các mã hàng, tấm thép để gia công cũng như các thiết bị và chi tiết phục vụ lắp ráp là rất cần thiết Để đáp ứng nhu cầu này, công ty đã trang bị nhiều nhóm thiết bị cần trục, cầu trục với đa dạng chủng loại, phù hợp với đặc điểm công tác ở từng bộ phận sản xuất.

Trong các phân xưởng và kho vật tư, các mã hàng được đưa vào gia công, sửa chữa hoặc vận chuyển sang các công đoạn tiếp theo; công ty đã lắp đặt cầu trục chạy trên ray và cầu trục bán trục với trọng tải từ 5–40 tấn Thiết bị này có cấu tạo đơn giản, được điều khiển bằng công tắc tơ và rơ-le, do hãng Cranes của Phần Lan thiết kế hoặc Formach của Việt Nam hợp tác với nước ngoài (thường là Trung Quốc) chế tạo và lắp đặt Các cầu trục loại này có các cơ cấu điều khiển chính gồm nâng hạ, di chuyển xe con và di chuyển giàn, và được thiết kế để điều khiển tại chỗ hoặc từ xa.

Tại các bãi làm việc ngoài trời, khu vực triền tàu và cầu tàu, công ty trang bị nhiều loại cần trục và cầu trục hiện đại phục vụ công tác lắp ráp và đóng mới tàu Trong đó có 5 cầu trục khung dầm hộp chạy trên đường ray, tải trọng 5 tấn, phục vụ bãi làm việc các tấm vỏ và thân tàu; các cầu trục này được điều khiển bằng công tắc tơ và rơ-le, với các cơ cấu chính là nâng hạ, di chuyển xe con và di chuyển giàn, thiết kế điều khiển tại cabin hoặc từ xa Để phục vụ việc lắp ráp đóng mới các con tàu, công ty lắp đặt bên cạnh âu tàu một số cẩu CQ của Trung Quốc và tại triền tàu một cầu trục 200 tấn của Phần Lan Đây là những loại cẩu hiện đại dùng hệ điều khiển biến tần và PLC cho tốc độ điều khiển linh hoạt, đáp ứng yêu cầu nâng hạ và lắp ráp các chi tiết và bộ phận tàu một cách chính xác.

Ngoài bến sửa chữa, có lắp đặt một số cẩu chân đế của Trung Quốc và KONE, các loại này sử dụng công tắc tơ và rơle điều khiển, với sức nâng từ 8 đến 25 tấn để nâng chuyển và lắp đặt máy móc phục vụ sửa chữa.

Ngoài ra công ty cũng lắp đặt 2 cẩu tháp phục vụ xây dựng có tải trọng

Các cẩu tự hành có khả năng nâng tải từ 6 đến 20 tấn và tầm với lên tới 60 mét, đáp ứng nhu cầu vận chuyển và nâng hạ vật tư trong các công đoạn gia công, sửa chữa và đóng mới tàu Bên cạnh đó, một số cẩu trên ôtô có tính linh hoạt cao, giúp vận chuyển nhanh chóng các vật tư và linh kiện liên quan đến quá trình sản xuất và bảo dưỡng tàu, tăng tính liên tục của công tác thi công Việc ứng dụng các loại cẩu này giúp nâng cao hiệu quả làm việc, liên kết các bước công đoạn một cách nhịp nhàng và tối ưu chi phí trong ngành công nghiệp đóng tàu và sửa chữa tàu biển.

Qua thống kê cho thấy nhu cầu nâng vận chuyển tại Tổng công ty CNTT Phà Rừng là rất lớn, hầu hết các công đoạn sản xuất đều đã có sự góp mặt của nhóm thiết bị nâng Công ty đã trang bị nhiều cần trục và cầu trục để phục vụ sản xuất, với đa dạng chủng loại và ngày càng hiện đại nhằm đáp ứng yêu cầu nâng hạ và chuyển tải vật liệu trong quá trình sản xuất.

XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CẦN TRỤC

Cần cẩu chân đế đóng vai trò then chốt trong nền công nghiệp hoá và hiện đại hoá, là thiết bị chủ lực nâng hạ và vận chuyển hàng hóa trong sản xuất và logistics Với khả năng làm việc liên tục, an toàn và hiệu quả, nó nâng cao năng lực bốc xếp tại cảng sông, cảng biển cũng như trong các nhà máy, xí nghiệp Việc đầu tư vào cần cẩu chân đế giúp tối ưu hóa chu trình vận tải, giảm thời gian xử lý hàng hóa và tăng tính linh hoạt của chuỗi cung ứng.

Các thế hệ cẩu từ năm 1986 sử dụng động cơ không đồng bộ 3 pha roto dây quấn, tốc độ được điều chỉnh bằng điện trở phụ trong mạch rotor Hệ thống điều khiển chủ yếu dựa trên rơ-le và tắc-tơ nên độ chính xác điều khiển còn yếu, và khi tần suất đóng cắt lớn sẽ gây mòn tiếp điểm, đòi hỏi bảo dưỡng thường xuyên Việc điều chỉnh tốc độ bằng điện trở phụ gây tổn thất năng lượng lớn trên các điện trở này Tín hiệu từ tay điều khiển được truyền đến các rơ-le trung gian, từ đó điều phối đóng/mở công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ và các cơ cấu; sự liên động giữa các cơ cấu được thực hiện bằng các tiếp điểm khống chế Như vậy, năng lượng điều khiển ở tay đã được khuyếch đại bởi hệ thống rơ-le - công tắc tơ để cung cấp nguồn năng lượng lớn cho hoạt động của động cơ thực hiện.

Trong thời kỳ đầu của các thiết bị điện tử công suất lớn, người ta dùng những thiết bị này để khởi động và điều khiển tốc độ động cơ Phần điều khiển được thực hiện chủ yếu bằng kỹ thuật tương tự với nhiều khối mạch ghép lại, mỗi khối đảm nhận một chức năng riêng, tạo thành một hệ thống điều khiển phức tạp Do cấu trúc như vậy, hệ thống đòi hỏi người vận hành, khai thác và bảo dưỡng phải có trình độ cao về công nghệ và điện tử công suất để vận hành hiệu quả và thực hiện sửa chữa khi cần.

Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là điện tử công suất và tin học, các hệ thống truyền động cho cần cẩu đã có nhiều thay đổi về ý tưởng và thiết kế Hệ thống được sử dụng cho động cơ không đồng bộ roto lồng sóc và điều chỉnh tốc độ bằng biến tần Thông thường, hệ thống được thiết kế với các hệ số và phần tử xử lý, điều khiển chính là PLC hoặc máy tính Hệ thống điều khiển là kín, được giám sát bằng máy tính với độ tin cậy cao, và việc kiểm tra các thông số đầu vào cùng điều khiển được thực hiện tập trung tại CPU, bảo vệ liên động giữa các cơ cấu bằng cả phần cứng và phần mềm Tín hiệu điều khiển từ tay vận hành, qua bộ mã hoá, chuyển thành tín hiệu số và được đưa tới đầu vào PLC PLC xử lý các tín hiệu đầu vào theo luật điều khiển đã được lập trình; tín hiệu đầu ra có thể được đưa tới biến tần hoặc microrơle để đóng/mở các công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ Tuỳ theo yêu cầu công nghệ, chất lượng bốc xếp và giá thành mà người ta chọn số cấp tốc độ cho động cơ, từ đó quyết định dùng biến tần hay rơ le, công tắc tơ Trong hệ thống này, năng lượng được khuếch đại nhờ hệ thống rơ le trung gian.

Cho dù thuộc thế hệ hay kiểu thiết kế nào, trục luôn được thiết kế với kỹ thuật tối ưu hóa biến điều khiển nhằm giảm thiểu số biến điều khiển mà vẫn đảm bảo khả năng điều khiển theo yêu cầu công nghệ Các chuyển động nâng hạ, quay và độ giật cần được tối ưu hóa để đáp ứng mục tiêu vận hành an toàn và hiệu quả Đồng thời, cấu trúc động học phải thỏa mãn các tham số điều khiển đã đề ra Hệ thống điều khiển tích hợp thiết bị điều khiển và thiết bị giám sát, đóng vai trò giao diện giữa người vận hành và hệ thống, với các chức năng báo động, báo lỗi và dừng khẩn cấp.

Trong quá trình nghiên cứu thiết bị điều khiển của cần trục, ta cần nhận diện hệ thống điều khiển là analog hay số (digital) và xác định các thiết bị điều khiển chính Việc nhận diện giúp phân tích chức năng và tầm quan trọng của từng thiết bị trong quá trình điều khiển, đồng thời dự báo và xử lý các sự cố có thể phát sinh khi vận hành Hiểu rõ cấu trúc và chức năng của hệ thống điều khiển sẽ nâng cao an toàn, hiệu suất và hiệu quả bảo trì của cần trục.

Quá trình biến đổi năng lượng ở cần trục chủ yếu được thực hiện bằng máy điện và các bộ biến đổi điện từ hoặc điện cơ Khi nghiên cứu, cần đặc biệt chú ý đến khả năng cung cấp công suất cũng như độ an toàn và độ tin cậy của các máy điện, kết cấu tổng thể của hệ thống và các chế độ làm việc của máy điện và của hệ thống.

Xuất phát từ các nguyên tắc cơ bản của hệ truyền động điện sử dụng trong thiết bị vận chuyển, nghiên cứu nhằm phân tích các đặc tính và từ đó vận dụng một cách thành thạo, linh hoạt trong công tác điều chỉnh hệ thống để đáp ứng các yêu cầu công nghệ Việc nghiên cứu có thể thực hiện bằng phương pháp kinh nghiệm hoặc các phương pháp lý thuyết cổ điển, nhưng các phương pháp này thường tốn nhiều thời gian Hiện nay, nghiên cứu hệ truyền động điện bằng máy tính mang lại nhiều ưu điểm: kết quả được tính toán dựa trên mô hình toán cho độ chính xác cao và thời gian ngắn, đáp ứng kịp thời mong muốn của ngành kỹ thuật.

Để đánh giá khả năng bốc xếp của cần trục, sau khi xác định đặc điểm và đặc tính của từng cơ cấu, cần khảo sát toàn diện hệ thống Đối với hệ thống nói chung, phương pháp nghiên cứu được áp dụng hiện nay là mô phỏng trên máy tính; tuy nhiên việc mô phỏng không hề dễ dàng vì hệ thống chứa nhiều tham số và chịu ảnh hưởng từ môi trường làm việc Trong thực tế, có hai phương pháp phổ biến được sử dụng để đánh giá năng lực của thiết bị nâng vận chuyển.

Để đánh giá khả năng hoạt động của thiết bị, có hai phương pháp chính Phương pháp thứ nhất là phương pháp thống kê khả năng hoạt động: ghi nhận số lần bốc hàng, chu kỳ vận hành trong một khoảng thời gian nhất định và từ đó rút ra kết luận về độ ổn định và hiệu suất làm việc Phương pháp thứ hai dựa trên đặc tính kỹ thuật và kết cấu của từng thiết bị, khí cụ điện, máy điện, đồng thời xem xét xuất xứ và nguồn gốc từ các hãng sản xuất để đánh giá độ tin cậy và chất lượng của thiết bị.

Phương pháp này cho kết quả nhanh, nhưng đòi hỏi người đánh giá có trình độ chuyên gia để đảm bảo độ tin cậy cao Do tính chủ quan có thể vẫn tồn tại trong quá trình đánh giá, cần thực hiện một cách tỉ mỉ và thận trọng để hạn chế sai lệch và nâng cao độ chính xác.

Từ kết quả đánh giá, xây dựng quy trình khai thác vận hành hợp lý nhằm tối ưu hóa năng lực của thiết bị và nâng cao hiệu quả vận hành Quy trình được thiết kế để khai thác tốt nhất tiềm năng của thiết bị, giảm thiểu thời gian chết và rút ngắn thời gian thu hồi vốn Nhờ đó, doanh nghiệp có thể tăng tích lũy vốn, cải thiện lợi nhuận và đảm bảo an toàn trong vận hành Việc liên tục đánh giá và điều chỉnh quy trình khai thác giúp tối ưu chi phí, tăng năng suất và kéo dài vòng đời thiết bị.

CÁC YÊU CẦU VÀ CẤU TẠO CHUNG CỦA CẦN TRỤC

1.4.1 Các yêu cầu chung của hệ thống cần trục

- Cần đảm bảo tốc độ nâng chuyển với tải trọng định mức

Tốc độ chuyển động tối ưu của hàng hoá được nâng chuyển là điều kiện tiên quyết để nâng cao năng suất bốc xếp và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho hoạt động của cần trục Nếu tốc độ thiết kế quá lớn sẽ đòi hỏi kích thước và khối lượng của các bộ truyền động cơ khí lớn, từ đó làm tăng chi phí chế tạo.

Mặt khác, tốc độ nâng hạ tối ưu của hệ thống điều khiển chuyển động đảm bảo các cơ cấu thỏa mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều và thời gian hãm, đồng thời cho phép làm việc liên tục ở chế độ quá độ với gia tốc và độ giật được kiểm soát để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu vận hành.

Ngược lại tốc độ quá thấp sẽ ảnh hưởng đến năng xuất bốc xếp hàng hoá

Thông thường tốc độ chuyển động của hàng hoá ở chế độ định mức nằm trong phạm vi (0,2-1)m/s hay (12-60)m/p

- Có khả năng thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng

Phạm vi điều chỉnh tốc độ của các cơ cấu điều khiển chuyển động là điều kiện cần thiết để nâng cao năng suất bốc xếp đồng thời đáp ứng yêu cầu của công nghệ bốc xếp với nhiều loại hàng hóa Cụ thể, khi nâng và hạ móc ở chế độ không tải hoặc tải trọng nhẹ với tốc độ cao nhằm tăng hiệu suất làm việc, còn khi có yêu cầu khai thác thì hệ thống phải duy trì tốc độ thấp và ổn định để hạ hàng hóa vào đúng vị trí mong muốn.

Do đó, số cấp tốc độ cho các cơ cấu điều khiển chuyển động của cần trục tối thiểu là ba cấp Cấp tốc độ thấp nhằm đáp ứng công nghệ khi nâng và hạ hàng chạm đất, cấp tốc độ cao là tốc độ tối ưu cho từng cơ cấu; giữa hai cấp tốc độ này thường có các cấp tốc độ trung gian để đáp ứng công nghệ bốc xếp hàng hóa và đảm bảo sự ổn định của cần trục.

- Có khả năng rút ngắn thời gian quá độ

Trong chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của các cơ cấu điều khiển chuyển động trên cần trục, hệ số đóng điện ε% thường khoảng 40%, khiến thời gian quá độ chiếm hầu hết thời gian công tác Do đó rút ngắn thời gian quá độ là biện pháp cơ bản để nâng cao năng suất Thời gian quá độ gồm thời gian khởi động và thời gian hãm trong quá trình tăng tốc và giảm tốc Để rút ngắn thời gian quá độ, cần áp dụng các biện pháp như: chọn động cơ có mômen khởi động lớn; giảm mômen quán tính của các bộ phận quay; dùng động cơ điện có tốc độ không quá cao (1000–1500 vòng/phút) Đối với động cơ điện một chiều, mômen khởi động phụ thuộc giới hạn của các phiến góp, vì vậy thường chọn dòng khởi động Ikđ = (2–2,5)Idm Đối với động cơ xoay chiều, mômen khởi động phụ thuộc vào loại động cơ: ở động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc mômen khởi động có thể đạt 1,5 Idm; còn với động cơ không đồng bộ rotor dây quấn, nguyên tắc mômen khởi động có thể chọn bằng mômen tới hạn Mmax.

- Có trị số hiệu suất cosφ cao

Việc khai thác hợp lý cần trục trong bốc xếp hàng hóa là yếu tố then chốt nâng cao tính kinh tế của hệ thống điều khiển Như đã biết, hệ thống truyền động điện của các cần trục thường không khai thác hết công suất, với hệ số tải thực tế chỉ khoảng 0,3–0,4 Vì vậy, khi chọn động cơ truyền động cho cần trục, cần ưu tiên loại có hiệu cosφ cao và ổn định trên phạm vi tải trọng rộng Sự lựa chọn này giúp tối ưu hiệu suất, giảm tiêu hao năng lượng và nâng cao độ ổn định của hệ thống điều khiển.

Đảm bảo an toàn cho hàng hóa, thiết bị và công nhân bốc xếp là yêu cầu cao nhất trong công tác khai thác vận hành cần trục Để đạt được mục tiêu này, các bộ truyền động phải tuân thủ quy trình an toàn cho công tác vận hành và quy trình điều khiển cần trục được xây dựng và thực hiện xuyên suốt quá trình làm việc.

Trong quá trình tính toán thiết kế, cần xác định các hệ số dự trữ hợp lý để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống Kỹ thuật điều khiển chuyển động của cần trục phải được trang bị các hệ thống giám sát và bảo vệ tự động nhằm đảm bảo vận hành an toàn, ổn định và tin cậy Đồng thời, cần có các hệ thống đo lường và bảo vệ quá tải cho cơ cấu nâng hạ để ngăn ngừa quá tải và đảm bảo độ bền của thiết bị.

Hệ thống điều khiển bắt buộc phải có đầy đủ các lớp bảo vệ nhằm đảm bảo an toàn và vận hành ổn định cho động cơ Cụ thể, hệ thống cần bảo vệ sự cố để ngăn ngừa thiệt hại, bảo vệ ngắn mạch và quá tải cho động cơ để duy trì hiệu suất, và bảo vệ dừng khẩn cấp để có thể ngừng thiết bị nhanh chóng khi có sự cố.

Các loại phanh hãm cho các hệ thống làm việc phải có tính bền vững cao

Điều khiển tiện lợi và đơn giản là yếu tố cốt lõi giúp vận hành an toàn và hiệu quả Để đảm bảo thuận lợi cho người điều khiển, thiết kế thiết bị điều khiển cần được bố trí hợp lý và thống nhất giữa các loại cần trục Đồng thời, người vận hành có thể sử dụng các lệnh khẩn cấp một cách thuận tiện và nhanh chóng khi cần thiết, nâng cao tính an toàn và đáp ứng nhanh các tình huống phát sinh.

- Ổn định nhiệt cơ và điện

Các cần trục thông thường được thiết kế và lắp ráp để vận hành hiệu quả ở những khu vực có nhiệt độ và độ ẩm cao Trong các khu vực làm việc, nhiệt độ thường biến đổi theo mùa rõ rệt, đòi hỏi các biện pháp vận hành và bảo trì phù hợp để đảm bảo an toàn, hiệu suất làm việc và tuổi thọ của hệ thống.

Vì vậy các thiết bị điện phải được chế tạo thích hợp với môi trường công tác

- Tính kinh tế và kỹ thuật cao

Thiết bị chắc chắn, kết cấu đơn giản, trọng lượng và kích thước nhỏ, giá thành hạ, chi phí bảo quản và chi phí năng lƣợng hợp lý

1.4.2 Ứng dụng, vai trò, cấu tạo chung của cần trục

Các loại cần trục có thiết kế khác nhau từ nhiều hãng, nhưng nhìn chung được phân thành hai khu vực ứng dụng chính: bốc xếp hàng hóa và xây dựng Nhóm cần trục dùng để bốc xếp hàng hóa hoạt động trong nhà máy, bến bãi, kho chứa và cảng biển, với phạm vi công suất từ vừa đến lớn Nhóm còn lại dùng cho xây dựng và lắp đặt máy móc, có phạm vi công suất từ vừa đến lớn nhưng yêu cầu điều chỉnh tốc độ phải rất tốt Tại nước ta hiện nay, các loại cần trục phổ biến gồm KYPOB của Nga, KONDOR, SOKOL, TAKAN của Đức, KONE của Phần Lan và CQ523 của Trung Quốc.

Sự ra đời của cần trục đã đem lại những thay đổi to lớn trong sản xuất

Cần trục đã giải phóng sức lao động của con người, nâng cao năng suất và làm giảm giá thành sản xuất, từ đó kéo giảm giá cả hàng hóa và dịch vụ và thúc đẩy tự động hóa trong quá trình sản xuất Ngày nay cần trục xuất hiện ở hầu như mọi khu vực sản xuất với nhiều mức tải trọng khác nhau, đáp ứng cả những yêu cầu về nâng chuyển vật liệu siêu trường và siêu trọng bằng các loại cần trục lớn Nhờ vai trò của cần trục, con người đã đạt được những tiến bộ to lớn trong sản xuất.

Phân loại: có nhiều cách để phân loại cần trục trong đó người ta phân loại theo hai yếu tố chính sau đây để phân loại cần trục:

- Theo vị trí đặt: ta có các loại cần trục đặt tại cảng biển, cảng sông, đặt trong các nhà máy, đặt trên các thiết bị vận chuyển…

- Theo hệ điều khiển truyền động điện cần trục đƣợc chia thành 3 nhóm sau:

Nhóm 1: Được ra đời và sản xuất trước năm 1996 Cần trục nhóm này có hệ điều khiển chủ yếu đƣợc thiết kế trên nguyên tắc tay điều khiển kết hợp với trạm từ Do đó kỹ thuật khai thác bão dƣỡng phức tạp, cần nhiều nhân công, cần có trình độ cao sâu sắc nhƣng mức độ tự động hoá yêu cầu không cao Hệ truyền động điện nhóm này thường dùng là hệ máy phát động cơ (F – D) hệ máy phát động cơ kích từ bằng khuyếch đại từ Nếu sử dụng động cơ dị bộ roto lồng sóc có nhiều cuộn dây thì thường khởi động trực tiếp Nếu sử dụng động cơ 1 chiều hay động cơ roto dây quấn thì thường khởi động và điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ

Nhóm 2: Các cần trục nhóm này đƣợc sản xuất trong khoảng từ năm

1996-2000 đánh dấu sự chuyển tiếp từ hệ thống điều khiển rơ-le và công tắc tơ sang sử dụng phần mềm và thiết bị điện tử được tích hợp từng phần Hệ điều khiển có thể gồm nhiều khối bảng mạch ghép lại, mỗi bảng mạch đảm nhận một chức năng riêng, khiến cấu trúc hệ thống tương đối phức tạp và đòi hỏi người vận hành có trình độ chuyên môn cao về điện tử công suất và các tổ hợp điện tử Các cần trục thuộc nhóm này thường sử dụng các bộ khởi động mềm và hệ thống điều chỉnh tốc độ bằng thyristor.

THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG PLC OMRON

Về cơ bản, PLC có thể đƣợc chia làm 5 phần chính nhƣ sau :

- Phần giao diện đầu vào (Input)

- Phần giao diện đầu ra (Output)

- Bộ xử lý trung tâm (CPU)

- Bộ nhớ dữ liệu và chương trình (Memory)

- Nguồn cung cấp cho hệ thống (Power Supply)

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc cơ bản của một bộ Plc

Nguồn cấp điện (Power supply) nhận nguồn từ bên ngoài và biến đổi điện áp sao cho phù hợp với các mạch điện tử bên trong PLC Thường gặp trường hợp nguồn từ 220 VAC được chuyển đổi xuống các mức DC như 5 VDC hoặc 12 VDC, nhằm đảm bảo PLC hoạt động ổn định và an toàn cho hệ thống điều khiển.

- Phần giao diện đầu vào biến đổi các đại lƣợng điện đầu vào thành các mức tín hiệu số (digital) và cấp vào cho CPU xử lý

Bộ nhớ máy tính (Memory) là nơi lưu trữ chương trình điều khiển do người dùng thiết kế và các dữ liệu khác như cờ, thanh ghi tạm thời, trạng thái đầu vào và lệnh điều khiển đầu ra Nội dung của bộ nhớ được mã hóa dưới dạng nhị phân để máy có thể xử lý và điều khiển hệ thống một cách hiệu quả.

Bộ xử lý trung tâm (CPU) tuần tự thực thi các lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ, xử lý các đầu vào và đưa ra kết quả xử lý, đồng thời điều khiển phần giao diện đầu ra để hiển thị kết quả hoặc điều phối các thiết bị xuất.

- Phần giao diện đầu ra thực hiện biến đổi các lệnh điều khiển ở mức tín hiệu số bên trong PLC thành mức tín hiệu vật lý thích hợp bên ngoài nhƣ đóng mở rơle, biến đổi tuyến tính số-tương tự,

Thông thường PLC có kiến trúc module hóa, cho phép các thành phần chính được đặt trên các module riêng biệt và có thể ghép nối với nhau để tạo thành một hệ thống PLC hoàn chỉnh Kiến trúc này mang lại sự linh hoạt trong thiết kế tự động hóa, giúp dễ mở rộng, nâng cấp và bảo trì khi cần thiết mà không ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống.

- Riêng loại Micro PLC nhƣ CPM1/2(A) và CP1L/1H là loại tích hợp sẵn toàn bộ các thành phần trong một bộ

2.1.2 Hoạt động của PLC OMRON

Hình 2.2 minh họa lưu đồ hoạt động bên trong PLC, cho thấy ba khối chức năng quan trọng nhất là Thực hiện chương trình, Cập nhật đầu vào/ra và Phục vụ yêu cầu từ cổng truyền thông Quá trình này được thực hiện liên tục theo một vòng kín gọi là scan, cycle hoặc sweep, đảm bảo PLC luôn cập nhật tín hiệu và xử lý dữ liệu một cách thời gian thực Phần Thực hiện chương trình (program scan) được thực thi liên tục cho đến khi PLC chuyển sang chế độ PROGRAM, lúc đó phần này bị bỏ qua để cho phép lập trình viên can thiệp.

Hình 2.2: Lưu đồ thực hiện bên trong PLC

2.1.3 Các bit đầu vào trong PLC Omron và các tín hiệu điện bên ngoài

Hình 2.3: Các bit đầu vào plc omron

Trong PLC, các bit phản ánh trạng thái đóng hoặc mở của các công tắc điện bên ngoài Khi trạng thái của đầu vào thay đổi (đóng/mở), các bit tương ứng sẽ thay đổi theo (1/0) Các bit này được tổ chức thành từng word; như trong ví dụ, các khóa đầu vào được nối tương ứng với word 000 Việc hiểu mối liên hệ giữa bit và word giúp thiết kế và vận hành hệ thống PLC đọc, giám sát và điều khiển tín hiệu từ các công tắc ngoại vi một cách hiệu quả.

2.1.4 Các bit đầu ra trong PLC Omron và các thiết bị điện bên ngoài

Hình 2.4: Các bit đầu ra và thiết bị điện bên ngoài

Trong hình là ví dụ về các bit điều khiển đầu ra của PLC, cho thấy cách các bit thuộc word 100 (từ 100.00 đến 100.15) tạo thành 16 bit và điều khiển việc bật tắt các đèn tương ứng với trạng thái 1 hoặc 0 của từng bit.

2.1.5 Các địa chỉ bộ nhớ trong CP1L/1H

Các địa chỉ dạng bit trong trong PLC được biểu diễn dưới dạng như sau :

Hình 2.5: Địa chỉ dạng bit trong PLC

Hình 2.6 : Các bộ phận của Plc Omron CP1L

Tên các bộ phận và chức năng của chúng:

1, Khe cắm card nhớ (memory cassette)

Thẻ nhớ gắn cho PLC CP1L/1H được dùng để lưu chương trình, các tham số và bộ nhớ dữ liệu, giúp quản lý dữ liệu hệ thống và tối ưu hóa vận hành Nó cũng có thể sao chép và nạp chương trình sang các PLC CP1L/1H khác mà không cần kết nối máy tính, mang lại sự linh hoạt và tiết kiệm thời gian khi thao tác trên hiện trường.

-Dùng để nối với máy tính cho việc lập trình

3, Núm chỉnh chiết áp(Analog adjuster)

-Khi quay chiết áp này,giá trị của bộ nhớ trong Plc ở địa chỉ A642 sẽ thay đổi trong khoảng 0-255

4,Đầu nối vào chiết áp analog

Đầu nối này được thiết kế để kết nối với tín hiệu đầu vào từ 0-10 VDC nhằm điều chỉnh giá trị của thanh ghi bộ nhớ A643 ở phạm vi từ 0 đến 255 Tín hiệu đầu vào này không được cách ly về điện.

-Dùng để đặt các thông số hoạt động như cấm ghi vào vùng nhớ chương trình,tự động nạp dữ liệu từ card nhớ…

-Lưu nội dung Ram và đồng hồ khi nguồn tắt

7, Các đèn báo hoạt động

-Dây nguồn điện cung cấp cho Plc(Power Supply Input Terminal)

-Đầu nối đất tín hiệu (Functional Earth Terminal) (chỉ đối với loại AC nhắm tăng khả năng chống nhiễu và tránh điện giật

-Đầu nối đất bảo vệ (Protective Earth Terminal) để tránh điện giật.Plc có thể đƣợc cung cấp bằng nguồn điện xuay chiều 100-240 VAC hoặc 24 VDC(tùy loại)

-Đầu nối tín hiệu vào (Input Terminal)

9,Các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào ( Input Indicator)

-Đèn LED trong nhóm này sẽ sáng khi đầu vào tương ứng lên On

10, Khe cắm các card truyền thống mở rộng tùy chọn

-Dùng để cắm thêm các card RS-232C(16) hay RS-422A/485(17).Model với 14/20 I/O có 1 khe cắm có thể lắp đƣợc 2 card truyền thông mở rộng

11, Đầu nối với module vào ra mở rộng (Expansion I/o Unit)

Đây là giải pháp kết nối hiệu quả giữa module có CPU (là module chính chứa bộ xử lý trung tâm, CPU, và User program) với Expansion I/O Unit (mở rộng đầu vào/ra) nhằm bổ sung và mở rộng các tín hiệu đầu vào, đầu ra cho module chính, tăng khả năng xử lý và giao tiếp I/O của hệ thống.

12, Các đèn chỉ thị trạng thái đầu ra (Output Indicator)

-Đèn LED trong nhóm này sẽ sáng khi đầu ra tương ứng lên ON

13, Đầu nối nguồn cấp Dc ra từ PLC(DC Power Supply Output Terminal và đầu nối cho đầu ra

-Điện áp ra ở đầu nối nguồn cấp DC chuẩn là 24 VDC với dòng định mức là 0,3A có thể đƣợc dùng cấp cho các đầu vào số DC

14, Chốt gắn trên thanh ray DIN

15, Card nhớ (Memory cassette) (tùy chọn)

-Dùng để lưu trữ dữ liệu từ bộ nhớ flash trong CPU.Cắm vào khe cắm Card nhớ (1)

16, Card truyền thông RS-232C (tùy chọn)

-Cắm vào khe cắm truyền thông(10)

17, Card truyền thông RS-422A/485 (tùy chọn)

Cắm vào khe cắm truyền thông (10)

Các đèn LED chỉ thị trạng thái của PLC (PLC Status Indicators)

2.1.5 Các thành phần bên trong bộ CP1L Đèn Trạng thái

Bật PLC đang được cấp điện bình thường

Tắt PLC không được cấp điện bình thường (không có điện, điện yếu, )

Bật PLC đang hoạt động ở chế độ RUN hay

Tắt PLC đang ở chế độ PROGRAM hoặc bị dừng

Sáng PLC gặp lỗi nghiêm trọng (chương trình PLC ngừng chạy), bao gồm cả lỗi FALS hay lỗi phần cứng (WDT) Tất cả các đầu ra sẽ tắt

PLC gặp một lỗi không nghiêm trọng (PLC tiếp tục chạy ở chế độ RUN)

Tắt PLC hoạt động bình thường không có lỗi

Sáng Đang truyền thông qua cổng USB

Tắt Hiện không có truyền thông qua cổng USB

Sáng Bit tắt đầu ra (A500.15) bật

Lúc này tất cả các đầu ra trên PLC sẽ tắt, bất kể chương trình điều khiển

Tắt Hoạt động như bình thường

Sáng • Chương trình, thông số hay bộ nhớ dữ liệu đang được ghi vào bộ nhớ flash hay card nhớ

• Chương trình, thông số hay bộ nhớ dữ liệu đang được đọc lại từ bộ nhớ ngòai sau khi bật điện

Lưu ý: không tắt điện trong khi đèn này đang sáng

Tắt Hoạt động như bình thường

Khi gặp một sự cố trầm trọng,các đèn chỉ thị trạng thái đầu vào sẽ thay đổi nhƣ sau:

- Khi có lỗi CPU hay lỗi với Bus vào/ra (CPU Error/ I/O Bus Error): các LED đầu vào sẽ tắt

Trong trường hợp gặp lỗi bộ nhớ hoặc lỗi hệ thống (Memory Error / System Error), các LED đầu vào vẫn giữ nguyên trạng thái trước khi xảy ra lỗi, bất chấp sự thay đổi của trạng thái thực tế của đầu vào.

2.1.6 Ví dụ về đấu dây PLC Omron (CP1L-20) a) Nối dây đầu vào (24VDC)

Trong hệ thống địa chỉ bộ nhớ, tiền tố là ký hiệu cho loại địa chỉ tương ứng Ví dụ: SR đại diện cho Special Relay, LR đại diện cho Link Relay và IR đại diện cho Internal Relay Riêng vùng nhớ Internal Relay và CIO là các bit I/O, khi tham chiếu không cần có tiền tố IR hay CIO Special Relay cũng thường được coi là Internal Relay và không cần có tiền tố.

Ví dụ : 000.00 là bit thứ nhất của word 000 000.01 là bit thứ hai của word 000

000.15 là bit thứ 16 của word 000

Chú ý: Dấu chấm phân cách giữa địa chỉ word và bit đôi khi có thể bỏ qua, nhưng khi nhập dữ liệu thì dấu chấm vẫn nên được nhập đầy đủ để tránh nhầm lẫn và sai lệch địa chỉ Việc ghi nhận đúng dấu chấm giúp phân biệt rõ ràng giữa phần địa chỉ word và bit, từ đó nâng cao độ chính xác khi xử lý và lưu trữ thông tin.

Sau đây là ví dụ về 2 trong số những bộ nhớ đặc biệt trong PLC của OMRON:

Hình 2.7 : Sơ đồ đấu dây đầu vào PLC b) Nối dây đầu ra:

Hình 2.8: Sơ đồ đấu dây đầu ra của Plc

2.1.7.1 Định địa chỉ bộ nhớ các đầu ra

Các đầu vào/ra trên PLC được gán một địa chỉ bộ nhớ xác định trong vùng nhớ IR để tham chiếu trong chương trình Các đầu nối vào ra này được đánh số sẵn và được định địa chỉ theo bảng dưới đây.

Bảng 2.1: Địa chỉ bộ nhớ vào ra của các loại PLC họ CP1L/1H

Số lƣợng đầu vào ra trên module CPu Đầu nối trên module CPU

24 đầu 100.00 đến 100.07 và 101.00 đến 101.07 102.00 đến 102.07

2.1.7.2 Địa chỉ bộ nhớ trên module mở rộng a Module mở rộng

BIẾN TẦN YASKAWA G5

2.2.1 Cài đặt thông số của biến tần

Bảng 2.9 Hướng dẫn cài đặt thông số của biến tần

Số tt Ý nghĩa chức năng

Môtả Phạm vi cài đặt Đơn vị cài đặt

Phương thức thiết lập ban đầu

A1-00 Lựa chọn ngôn ngữ hiển thị

A1-01 Mức truy cập thông số

0 : chỉ cho phép giám sát

1 : chỉ dung để chọn các hằng số

2 : di chuyển lên phía trên

A1-02 Lựa chọn phương pháp điều khiển

0 : điều khiển đặc tính V/f không có PG

1 : điều khiển đặc tính V/f có PG

2 : điều khiển vector vòng lập hở 1

4 : điều khiển vector vòng lập hở 2

Mật khẩu được thiết lập ở A1-05; khi mật khẩu đã được thiết lập, bất kỳ thông số nào từ A1-01 đến A1-03 và từ A2-01 đến A2-32 đều không thể đọc hoặc thay đổi, trừ khi có giá trị thiết lập đặc biệt ở A1.

Thiết lập các hằng số

Các thông số này có thể để đọc hoặc thiết lập

Có hiệu lực khi truy nhập A2-01 đƣợc thiết lập để dùng trong chương trình (1) b-01 -> o3-021

Chọn chế độ hoạt động b1-01 Chọn lựa tham chiếu

0 : Từ bộ giao diện điều khiển (Digital Operator)

1 : Từ cực nối điều khiển từ xa (remote)

2 : Từ mạng truyền thông MEMOBUS

3 : Từ card truyền thông (tùy chọn)

0 - 4 1 1 b1-02 Chọn lựa phương pháp hoạt động

0 : Từ bộ giao diện điều khiển (Digital Operator)

1 : Từ cực nối điều khiển từ xa (remote)

2 : Từ mạng truyền thông MEMOBUS

3 : Từ card truyền thông (tùy chọn)

0 - 3 1 1 b1-03 Chọn lựa phương pháp dừng động cơ

0 : Dừng theo thời gian giảm tốc

1 : Dừng tự do (Coast stop)

3 : Dừng tự do có thời gian

0 - 3 1 1 b1-04 Cấm không cho chạy nghịch

Tìm tốc độ b3-01 Chọn cách tìm tốc độ

Cho phép/không cho phép chức năng tìm tốc độ khi có lệnh RUN và thiết lập cách tìm tốc độ

0 : không cho phép, tính tốc độ

1 : cho phép, tính toán tốc độ

2 : không cho phép, phát hiện dòng

3 : cho phép, phát hiện dòng

0-3 1 2 b3-02 Dựa vào dòng Thiết lập tìm tốc độ theo tỉ lệ dòng của biến tần

Bình thường không cần thiết lập

0-200 1% 100% b3-03 dựa vào thời gian giảm tốc

Trong suốt quá trình chạy, thiết lập thời gian giảm tốc tần số ngõ ra có đơn vị đo là 1s, giúp kiểm soát quá trình vận hành Thời gian cho việc giảm tốc được thiết lập là lớn nhất để có tần số ngõ ra nhỏ nhất.

Để tìm tốc độ thực thi sau khi hệ thống được phục hồi từ mất nguồn trong thời gian rất ngắn, hãy theo dõi hiệu suất ngay sau khi khởi động lại Việc đo tốc độ giúp đánh giá mức độ nhanh nhạy và tính ổn định của hệ thống sau sự cố mất nguồn Đồng thời, hiển thị thời gian thiết lập tại thời điểm hiện tại cho phép quản trị viên nắm bắt trạng thái vận hành và tối ưu cấu hình nhằm đảm bảo hiệu suất tối ưu.

0.0-20.0 0.1s 0.2s b3-10 Tính toán bù tốc độ

Tăng giá trị thiết lập này nếu xảy ra quá áp khi thi hành tìm tốc độ sau khi baselock kéo dài

1.0-1.2 0.01 1.10 b3-13 Độ lợi P trong quá trình tìm

Thiết lập điều khiển PI cho ước lượng tốc độ là yếu tố quan trọng trong quá trình tìm tốc độ thiết lập N4-08 Bình thường tham số PI không cần thay đổi, tuy nhiên khi xảy ra quá áp hoặc quán tính tải lớn trong quá trình tìm tốc độ thiết lập, nên giảm giá trị thiết lập để đảm bảo phản hồi ổn định và an toàn cho hệ thống.

0.1-2.0 0.1% 1.0% b3-14 Lựa chọn phát hiệnchiều quay

Chức năng giảm dần đều b6-01 tần số lúc khởi động

Chức năng này dùng tần số đầu ra tạm thời cho động cơ tải nặng

Gz b6-02 thời gian lúc khởi động

Gz b6-04 thời gian lúc dừng

Tiết kiệm năng lƣợng b8-01 Chọn phương pháp tiết kiệm năng lƣợng

0: không cho phép 1: cho phép

0,1 1 0 b8-02 Độ lợi tiết kiệm năng lƣợng

Với điều khiển vectơ vòng hở

0.0-10.0 0.1 0.7 b8-03 Hằng số thời gian lọc

Với điều khiển vectơ vòng hở

0.01s 0.50s b8-04 Hệ số tiết kiệmnăng lƣợng

Hệ số tiết kiệm năng lượng được tính toán theo điện áp lớn nhất của motor và được thiết lập theo tiêu chuẩn motor của YASKAWA Khi tăng hệ số tiết kiệm năng lượng, điện áp đầu ra sẽ tăng lên.

Khi sử dụng motor khác với tiêu chuẩn của Yaskawa, ta cần điều chỉnh một giá trị lệch khoảng 5% so với các thông số chuẩn của motor Yaskawa Việc điều chỉnh này cho phép xác định các giá trị tối ưu nhằm tiết kiệm năng lượng trong hệ thống truyền động, cải thiện hiệu suất và tối ưu hóa chi phí vận hành.

0.01 b8-05 Thời gian phát hiện nguồn nhiễu

Thời gian phát hiện nguồn ra

0-2000 1ms 20ms b8-06 Tìm áp giới hạn

Giá trị giới hạn của dãy áp trong quá trình vận hành

Thiết lập về 0 là không cho phép tìm

Thời gian tăng tốc/ giảm tốc

Trong quy trình điều khiển motor, thiết lập hai khoảng thời gian quan trọng: từ lúc motor dừng cho đến khi tần số đầu ra đạt giá trị lớn nhất (E1-04) và từ lúc motor đang chạy ở tần số lớn nhất cho đến khi motor dừng Việc xác định và tối ưu hai khoảng thời gian này giúp kiểm soát quá trình tăng tần số, đánh giá hiệu suất vận hành và đảm bảo an toàn cho hệ thống, đồng thời hỗ trợ hiệu chỉnh tham số điều khiển để motor vận hành ổn định và bền bỉ.

Thời gian tăng/giảm tốc đƣợc kích hoạt khi đầu vào đa chức năng đƣợc bật lên „ON‟

C1-02 Thời gian giảm tốc 1 C1-03 Thời gian tăng tốc 2

C1-04 Thời gian giảm tốc 2 C1-05 Thời gian tăng tốc 3 C1-06 Thờigian giảm tốc 3 C1-07 Thời gian tăng tốc 4 C1-08 Thời gian giảm tốc 4 Thời gian tăng tốc/ giảm tốc

C1-09 Thời gian tắt khẩn cấp

Thời gian giảm tốc khi đầu vào đa chức năng

„EMERGENCY STOP‟ đƣợc bật lên „ON‟ thì chức năng này sử dụng cho phương pháp dừng khi lỗi đƣợc phát hiện

C1-10 Thiết lập đơn vị thời gian tăng/giảm tốc

C1-11 Thời gian tăng/giảm tần số

Thiết lập thời gian tăng/giảm tốc tự động giúp tối ưu hóa quá trình điều khiển và đáp ứng nhanh với biến động tần số đầu ra Ở chế độ tần số thấp, thời gian tăng/giảm là 4 khi tần số đầu ra vượt ngưỡng; ở chế độ tần số cao, thời gian tăng/giảm là 1 khi tần số đầu ra nhỏ hơn ngưỡng C1-.

11 Đầu vào đa chức năng thời gian tăng/giảm 4 hoặc 1 đƣợc ƣu tiên

Nếu thiết lập C1- 11=0.0Hz thì chức năng không đƣợc kích hoạt

Hz Đường cong chữ S trong thời gian tăng tốc/giảm tốc

C2-01 Đặc tính thời gian lúc bắt đầu tăng tồc

Tăng/giảm tốc theo đường cong mẫu để tránh hiện tƣợng (shock)

„rung động‟ lúc khởi động hoặc dừng máy

C2-02 Đặc tính thời gian lúc kết thúc tăng tồc

C2-03 Đặc tính thời gian lúc bắt đầu giảm tồc

C2-04 Đặc tính thời gian lúc kết thúc giảm tồc

Tần số tham chiếu d1-01 Tần số tham Đặt tần số tham chiếu 1 0-

Trong hệ thống, các mục d1-02 đến d1-10 liên quan đến tần số tham chiếu (đơn vị Hz) cho các tham số từ 2 đến 10 Cụ thể, d1-02 đặt tần số tham chiếu cho tham số 2, d1-03 đặt tần số tham chiếu cho tham số 3, d1-04 đặt tần số tham chiếu cho tham số 4, d1-05 đặt tần số tham chiếu cho tham số 5, d1-06 đặt tần số tham chiếu cho tham số 6, d1-07 đặt tần số tham chiếu cho tham số 7, d1-08 đặt tần số tham chiếu cho tham số 8, d1-09 đặt tần số tham chiếu cho tham số 9 và d1-10 đặt tần số tham chiếu cho tham số 10.

10 d1-11 Tần số tham chiếu 11 Đặt tần số tham chiếu

16 d1-17 Tần số Jog Đặt tần số Jog 0.0 –

Hz Cài đặt thông số motor

E2-01 Dòng motor: Thiết lập giá trị dòng điện của động cơ dựa trên nhãn ghi trên động cơ Giá trị này được dùng để bảo vệ động cơ khỏi quá nhiệt, quá tải và quá mô-men xoắn.

E2-02 Hệ số trƣợt Đơn vị :Hz

Giá trị thiết lập trở thành giá trị tần số cho việc bù hệ số trƣợt hệ số này tự động hiệu chỉnh trong quá trình chạy autoturning

Thiết lập giá trị dòng không tải của motor

Giá trị này tự động đƣợc thiết lập trong quá trình chạy Autoturning

E2-04 Số cực motor Thiết lập số cực trên motor, giá trị này dùng thiết lập tự động trong quá trình chạy Autoturning

E2-05 Điện trở motor Đơn vị : Ω Giá trị này tự động đƣợc thiết lập trong quá trình chạy Autoturning

E2-06 Điện rò Điện áp giảm theo dòng điện rò nhƣ tỉ lệ % điện áp motor

Giá trị này tự động đƣợc thiết lập trong quá trình chạy Autoturning

E2-07 Hệ số bảo hoà motor 1

E2-09 Công suất bị tiêu hao do ma sát

Bình thường không quan tâm Điều chỉnh khi :

-Tiêu hao mômen lớn do bạc đạn motor -Tiêu hao mômen trong quạt, bơm là lớn

E2-10 Bù mômen do ma sát làm tiêu hao Đơn vị : W 0-65535 1W 14W

E2-11 Tỉ lệ ra motor Đơn vị : 0.01kW 0.00-

E3-01 Lựa chọn phương pháp điều khiển motor 2

2 : điều chỉnh vectơ vòng hở

3 : điều chỉnh vectơ thay đổi

4 : điều chỉnh vectơ vòng hở 2

Thiết lập đường đặc tính V/f

E3-03 Điện áp ra max (VMAX)

V E3-04 Điện áp tần số max (FA)

Hz E3-05 Tần số ra giữa

Hz E3-06 Điện áp ra giữa (VC)

F1-01 hằng số PG Xung máy hoặc encoder đang đƣợc sử dụng Số xung/1 vòng

F1-02 chọn chế độ hoạt động PG mạch hở

0 : giảm tốc đến khi dừng theo C1-02

1 : dừng tự do 2: dừng nhanh (dừng khẩncấp)

F1-03 chọn chế độ hoạt động vƣợt quá tốc độ thiết lập phương pháp dừng khi xảy ra lỗi (OS) quá tốc độ

F1-04 chọn chế độ hoạt động khi bị lệch

Thiết lập phương pháp dừng khi xảy ra lỗi (DEV) lệch

0 : pha A, vị trí ban đầu, chạy thuận pha A, chạy nghịch pha B

1 : pha B, vị trí ban đầu, chạy thuận pha B, chạy nghịch pha A

Chọn cài đặt PG (tt)

Division ratio=(1+n)/m (n=0 hoặc 1, m=1-32) việc kết nối có hiệu lực khi PG-B2 đƣợc dung

F1-07 Giá trị I trong quá trình tăng/giảm tốc chophép/khôn g cho phép

F1-08 Vƣợt quá tốc độ theo định mức

Báo lỗi quá tốc độ 0-120 1% 115%

F1-09 Vƣợt quá tốc độ theo thời gian

F1-10 Quá mức độ lệch tốc độ theo mức Độ lệch tốc độ là khác nhau giữa tốc độ động cơ và tần số tốc độ thiết lập

F1-11 Chia nhỏ theo thời gian

F1-14 Thời gian phát hiện PG mạch hở

PGO sẽ đƣợc phát hiện nếu thời gian phát hiện không nằm trong phạm vi thời gian cài đặt

Theo dõi tín hiệu tương tự từ Card

Chọn hiển thị kênh 1 Độ lợi kênh 1

Có hiệu lực khi Analog Monitor Board được dùng để chọn Monitor và thiết lập số mục hiển thị cho đầu ra Độ lợi được cấu hình để thiết lập chức năng giám sát cho đầu ra analog 10V.

F4-05 Độ lệch đầu ra kênh 1

100%/10V Khi Analog Monitor Board đƣợc dùng

F4-06 Độ lệch đầu ra kênh 2

Khi Analog Monitor Board đƣợc dùng

F4-08 Tín hiệu ra số kênh 2

`Đầu ra số từ Card

Có hiệu lực khi Analog Output Board đƣợc dùng (DO-02C hoặc DO-08)

Có hiệu lực khi Analog Output Boardđƣợc dùng (DO-02C hoặc DO-08)

F5-09 DO-08 chọn phương pháp đầu ra

0 : 8 kênh ngõ ra riêng lẽ

1 : ngõ ra mã nhị phân

Lựa chọn Card truyền thông

F6-01 Chọn chế độ hoạt động sau khi có lỗi truyền thông

0 : dừng theo thời gian giảm tốc C1-02

F6-02 Mức đầu vào lỗi bên ngoài từiCard truyền thông

1 : phát hiện trong qua trình chạy

F6-03 Cách dừng cho các lỗi bên ngoài lụa chọn từ Card truyền thông

0 : dừng theo thời gian giảm tốc C1-02

3 : tiếp tục chạy F6-04 Lấy mẫu từ

Thamchiếu/gi ới hạn từ Card truyền thông

Các cực đầu vào đa chức năng

H1-01 Chọn chức năng cho đầu vào đa chức năng S3

0 : Lựa chọn quay thuận/nghịch điều khiển

1 : Lựa chọn điều khiển tại chổ/kéo dây tín hiệu ra xa biến tần

3 : Tham chiếu tốc độ đa cấp 1

6 : Lệnh chạy tần số Jog

7 : Lựa chọn thời gian tăng/giảm tốc 1

8 : Lệnh ngắt của biến tần (NO)

9: Lệnh ngắt của biến tần (NC)

B : Tín hiệu cảnh báo quá nhiệt

C : Lựa chọn đầu vào đa chức năng tín hiệu tương tự

D : điều khiển đặc tính V/f có PG E : reset ASR

15 : Dừng khẩn cấp (thường hở NO)

17 : Dừng khẩn cấp (thường hở NC)

18 : Chức năng đầu vào Timer

19 : Vô hiệu lực PID 1A : Chọn thời gian tăng tốc/giảm tốc 2 1B : Chương trình cho phép 1C : + tốc độ tần số 1D : - tốc độ tần số

1E : cho phép/không cho phép dùng tín hiệu tương tự

31 : không dùng điều khiển PID

35 : Đặc tính ngõ vào PID

61 : Tìm tần số ra lớn nhất

62 : Tìm tần số tham chiếu

67 : Chọn phương pháp kiểm tra truyền thông

71 : Điều chỉnh tốc độ/mômen (ON: điều khiển mômen)

H1-02 Chọn chức năng cho đầu vào đa chức năng 2 (S4)

Các cực đầu ra đa chức năng

H2-01 Chọn lựa chức năng cho đầu ra tiếp điểm M1-M2

2 : Phát hiện tốc độ 1(ON: Tần số ra trùng với tần số tham chiếu)

4 : Phát hiện tần số 1 (ON: tần số ra ≥ mức phát hiện tần số)

5 : Phát hiện tần số 2 (ON: tần số ra ≤ mức phát hiện tần số trong)

6 : Biến tần đang sẵn sàn hoạt động

7 : Phát hiện dưới mức điện áp (UV)

9 : Chọn trạng thái tham số tần số

A : Chọn trạng thái lệnh Run

B : Phát hiện cao/thấp mômen 1 (NO) C : Báo mất tần số tham chiếu

F : Không dùng 10Lỗi không quan trọng

(ON: khi hiển thị cảnh báo)

11 : Reset biến tầ2 : Chức năng ngõ ra của Timer

14 : Chọn phát hiện tần số 2

15 : Phát hiện tần số ra

16 : Phát hiện tần số ra

17 : Phát hiện cao/thấp mômen 1 (NC)

18 : Phát hiện cao/thấp mômen 2 (N0)

19 : Phát hiện cao/thấp mômen 3 (NC) 1A : Quay nghịch 1B : Chế độ baselock 2 (NC)

H2-02 Chọn chức năng cho đầu ra Photocoupler:

1D : Trong suốt quá trình phục hồi

1E : Cho phép khởi động lại sau khi báo lỗi 1F : Báo quá tải động cơ OL1 ( bao gồm

31 : giới hạn tốc độ (NO)

32 : Mạch điều khiển tốc độ cho mômen

(áp dụng khi dừng) 33: Zero-servo end(ON: khi chức năng zero- servo hoàn thành)

H2-03 Chọn chức năng cho đầu raPhotocouple r: P2

SƠ ĐỒ TỔNG THỂ ĐIỀU KHIỂN PLC-BIẾN TẦN

Hình 2.9: Sơ đồ tổng thể điều khiển Plc-biến tần trong cần trục

Tay điều khiển là thiết bị dùng để phát lệnh điều khiển tốc độ cho hệ thống điều khiển truyền động điện Các lệnh điều khiển gồm có lệnh dừng, lệnh chọn chiều và lệnh giá trị tốc độ Tay điều khiển là một tổ hợp các tiếp điểm để cấp nguồn cho các cuộn hút của các rơ le trung gian, nhằm thực hiện lệnh điều khiển phù hợp với vị trí của tay điều khiển.

2, Bộ mã hóa :Mã hóa tín hiệu từ tay trang điều khiển để mở rơle trung gian,đƣa tín hiệu vào Plc

3, Rơ le trung gian :Làm nhiệm vụ trung gian,đƣa tín hiệu vào Plc và đƣa tín hiệu vào biến tần

4, Plc : Bao gồm CPU, các modul dầu vào số DO, các modul dầu vào ra

DI kết nối với các hệ thống điều khiển, cho phép thu thập và truyền tín hiệu điều khiển một cách nhanh chóng và hiệu quả Để đảm bảo phản hồi nhanh cho hệ thống, PLC biến đổi tín hiệu từ tay điều khiển ở dạng số thành tín hiệu tương tự điều khiển biến tần, tối ưu hóa khả năng điều khiển động cơ và biến tần Đồng thời, PLC cung cấp thông tin giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống, hỗ trợ quản lý vận hành, an toàn và tối ưu hiệu suất hệ thống.

Biến tần là thiết bị dùng để điều khiển điện áp và tần số cấp cho động cơ theo luật điều khiển được thiết kế và lưu trữ trong CPU của biến tần Nhờ đó, biến tần có thể điều chỉnh nhanh chóng các tham số điều khiển để tối ưu hiệu suất và bảo vệ động cơ Đồng thời, thông qua biến tần người dùng có thể quan sát tình trạng hoạt động và thiết lập các thông số bảo vệ động cơ như ngưỡng quá dòng, quá tải và quá áp, nhằm đảm bảo an toàn và độ tin cậy của hệ thống.

6, Động cơ: Thông thường là động cơ không đồng bộ 3 pha Roto lồng sóc

7, PG :Máy phát tốc độ PG,phản hồi tốc độ của động cơ về biến tần

TRANG BỊ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG

VÀ NÂNG HẠ CẦN CỦA CẦN TRỤC 5T

MẠCH CẤP NGUỒN CHO TOÀN BỘ CẦN TRỤC

a Sơ đồ cấp nguồn cho toàn bộ cần trục

Hình 3.1 : Sơ đồ mạch cấp nguồn cho cần cẩu

1 0A 3 KVA 3 80V/ 220V M A IN P O W E R H O IS T LU F F IN G SLEW P L C T R A V E L

TS M ~ T RA V EL M O TO R 11 KW * 2 HOIS T M OTO R 3 0KW

6A TS G 1 1 A M1 C A BL E R EE L MO T O R 1 5 Kw

JS: rulô quấn cáp nguồn dùng để cuốn và thả cáp cấp nguồn cho cấu khi cẩu di chuyển, tránh chùng cáp

TS: Hệ thống tiếp điện vành trƣợt, chổi than dùng để cấp từ phần tĩnh sang phần động và ngƣợc lại (trục giao liên)

A: Ampe kế đặt ở ca bin đo cường độ dòng điện khi cẩu làm việc

K WH : Công tơ điện đo công suất tiêu thụ của cần cẩu trong thời gian làm việc

V: Vôn kế đo điện áp pha cấp cho cẩu

Q1-Q4: các áp tô mát dùng để cấp nguồn, bảo vệ ngắn mạch

K1-K5: các công tắc tơ dùng để đóng cấp nguồn

Biến áp 380/220V, 3KVA cung cấp nguồn cho mạch điều khiển của các cơ cấu như công tắc tơ động lực P20K2, tời, cơ cấu tầm với, quay và di chuyển, đồng thời cấp nguồn cho hệ thống điều khiển máy tính số PLC, CPU và biến tần.

T2: Biến áp 380/200V, 5KVA cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng toàn bộ cần cẩu

P12Q4: Áptômát cấp nguồn cho quạt phòng

L: Cuộn kháng dùng để hạn chế dòng ngắn mạch cho biến tần, động cơ

M: Động cơ không dồng bộ 3 pha roto lồng sóc dùng để truyền động cho các cơ cấu

G5: Biến tần điều chế độ rộng xung PWM dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ thực hiện

JR1,R2: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ thực hiện

PG: Máy phát xung đƣợc gắn trên trục của động cơ dùng đóng vai trò là khâu phản hồi tốc độ

Y1, Y2: Các phanh thuỷ lực dùng để phanh hãm dừng cho các cơ cấu

F1, F2: Bảo vệ dòng điện cực đại cho động cơ của cơ cấu di chuyển b Nguyên lý hoạt động của mạch cấp nguồn cần cẩu

Nguồn điện được lấy từ hệ thống nguồn tĩnh, đưa lên rulô JS và qua hệ thống tiếp xúc vành trượt cổ góp TS tới cabin điều khiển Người điều khiển kiểm tra điện áp, đo cường độ dòng điện và công suất; thấy ổn định, không báo lỗi sự cố thì đóng áp tô mát P11Q4 cấp nguồn cho biến áp T2-380/220V cấp nguồn cho mạch điều khiển của các cơ cấu chính của cần cẩu như tời (hoist), tầm với (luffing), quay (slew), di chuyển (travel), cuộn hút của công tơ và cấp nguồn động lực cho cẩu P20K2, hệ thống PLC và một số đèn chỉ thị Tiếp đó đóng áp tô mát P12Q1 qua biến áp T1 380/220V, 5KVA cấp nguồn cho hệ thống chiếu sáng trên cẩu như đèn pha, cầu thang, phòng, đường cho người đi bộ và chiếu sáng cẩu Đóng P12Q4 cấp nguồn cho quạt thông gió các buồng máy Đóng P11Q1 cấp nguồn chờ sẵn cho mạch động lực.

Người điều khiển kiểm tra hệ thống và không báo lỗi, nhấn nút Start để cấp nguồn cho cuộn hút của công tắc tơ P20K2 và cấp nguồn cho mạch động lực của các cơ cấu Lúc này các áp tô-mát P13Q1, P13Q1A, P13Q2, P13Q3, P13Q4 đã đóng sẵn, chờ nguồn cấp tới Khi người điều khiển chọn cơ cấu trên bảng điều khiển, hệ thống mã hóa sẽ gửi tín hiệu về đầu vào PLC để xử lý, đóng các công tắc tơ cấp nguồn cho biến tần của cơ cấu ấy và từ đó điều khiển động cơ thực hiện.

TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG

3.2.1 Khái quát về cơ cấu nâng hạ hàng trong cần trục

Nguyên lý hoạt động chung của cơ cấu nâng hạ hàng là động cơ truyền động thông qua hệ thống bánh răng trong bộ truyền động cơ khí để truyền lực tới trống tời Trống tời quay và quấn hoặc nhả dây cáp theo hướng điều khiển của tay điều khiển, từ đó thực hiện nâng hạ hàng một cách chính xác và an toàn Quá trình này được đảm bảo bởi sự phối hợp giữa hệ thống bánh răng, bộ truyền động cơ khí và trống tời, cho phép kiểm soát lực và khoảng cách nâng hạ.

Trong cabin điều khiển, người vận hành thực hiện các thao tác điều khiển và nhận biết các chế độ hoạt động của thiết bị, từ đó vận hành an toàn và hiệu quả Tại đây, người điều khiển có thể quan sát toàn bộ không gian xung quanh cần cẩu và điều chỉnh hướng di chuyển cũng như tải trọng một cách chính xác để bảo đảm an toàn cho khu vực làm việc.

Việc vận hành được an toàn cho công nhân và thiết bị nhờ sự kết hợp với sự chỉ dẫn mặt đất thông qua bộ đàm, cho phép kiểm soát từ xa và giám sát liên tục Đặc điểm của hệ thống là động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ là động cơ không đồng bộ 3 pha roto lồng sóc, được điều chỉnh tốc độ bằng biến tần và vận hành ở chế độ ngắn hạn lặp lại.

3.2.2 Giới thiệu phần tử trong sơ đồ mạch điện cơ cấu nâng hạ hàng

Trên hình 3.2 là sơ đồ điện tổng thể của cơ cấu nâng hạ hàng

Các tín hiệu đầu vào của PLC được dùng để điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng từ tay điều khiển, đồng thời cung cấp tín hiệu cho bộ khởi động mềm, công tắc tơ và tiếp điểm của các hạn vị, cũng như các đầu ra của biến tần Những tín hiệu này được thể hiện trên hình vẽ 3.3–3.7.

Các tín hiệu đầu vào và đầu ra của PLC điều khiển hoạt động của cơ cấu nâng hạ hàng được trình bày trên hình 3.5 và hình 3.6, cho thấy cách PLC xử lý tín hiệu nhằm điều khiển các chu trình nâng và hạ Hình 3.7 thể hiện tín hiệu vào ra của biến tần Yakawas-G5, làm rõ mối liên hệ giữa PLC và biến tần trong hệ thống điều khiển để vận hành cơ cấu nâng hạ hàng một cách hiệu quả.

3.2.2.1 Chức năng các phần tử có trong sơ đồ a Sơ đồ điện tổng thể của cơ cấu nâng hạ hàng

Hình 3.2: Sơ đồ mạch động lực của cơ cấu nâng hạ hàng P13Q1: áp tô mát tổng cấp nguồn cho toàn bộ cơ cấu nâng hạ hàng

Q1 : áp tô mát cấp nguồn cho phanh Y1

Q2 : áp tô mát cấp nguồn cho quạt làm mát động cơ M1

H12K1: công tắc tơ đóng mạch động lực cấp nguồn cho động cơ M1 truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng

H12K2: công tắc tơ đóng phanh thuỷ lực Y1

M1: động cơ truyền đông chính của cơ cấu nâng hạ hàng

M2: quạt làm mát cho động cơ M1

Y1: phanh thuỷ lực CDBR: Bộ điện trở hãm

G5 : biến tần điều khiển động cơ M1

PG : máy phát xung đếm tốc độ của M1,phản hồi về G5 b Sơ đồ rơ le,công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ nâng hạ hàng và phanh

Hình 3.3: Rơle, công tắc tơ thực hiện

C52K1: rơ le trung gian đóng cấp nguồn cho công tắc tơ động lực của động cơ truyền động chính ( H12K1)

C57K1: rơ le trung gian của cơ cấu phanh Y1 c Tay trang điều khiển

Hình 3.4: Tay trang điều khiển (S1)

S1: Tay điều khiển của cơ cấu nâng hạ hàng gồm 11 vị trí: có 1 vị trí

“không”, 5 vị trí theo chiều nâng và 5 vị trí theo chiều hạ

ZERO POSITION: tay điều khiển ở vị trí không UP: chọn chiều nâng hàng

Trong hệ thống điều khiển, DOWN được dùng để chọn chiều hạ hàng, còn các mức UP/DOWN (1-3), UP/DOWN (2-4) và UP/DOWN (3-5) lần lượt thiết lập các tốc độ theo chiều nâng hạ là 1-3, 2-4 và 3-5, giúp người vận hành kiểm soát nhanh nhạy và tối ưu quá trình nâng hạ.

Bảng 3.1: Mã hóa vị trí tay trang

5 X d Tín hiệu đầu vào PLC

Hình 3.5: Sơ đồ tín hiệu đầu vào PLC

I00200:Công tắc giới hạn hành trình lên

I00201: Công tắc giới hạn hành trình xuống I00202:Công tắc giảm tốc độ xuống khi gần đến I00200

I00203:Công tắc giảm tốc độ xuống khi gần đến I00201

I00303: Công tắc tơ đóng mạch động lực cấp nguồn cho động cơ M1 truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng

I00304 : Áp tô mát tổng cấp nguồn cho toàn bộ cơ cấu nâng hạ hàng I00306 Công tắc tơ đóng phanh thuỷ lực Y1

I00308:Biến tần gửi về báo tay trang rời vị trí 0 I00309:Biến tần gửi về báo đã thoát lỗi

I00310: Bộ điện trở hãm I00312:Tín hiệu khóa tời

I00608:Biến tần gửi về báo tời chạy Perm(ko đổi)

I00609:Biến tần gửi về báo cơ cấu nâng hạ hàng sẵn sàng e Sơ đồ tín hiệu đầu ra PLC

Hình 3.6: Sơ đồ tín hiệu đầu ra PLC

Q01000: Bật công tắc tơ K1 cấp nguồn cho động cơ nâng hạ hàng Q01001:Tín hiệu Up vào biến tần

Q01002:Tín hiệu Down vào biến tần Q01003:Tín hiệu báo lỗi sự cố,cắt khẩn cấp(tín hiệu vào biến tần) Q01004:Tín hiệu reset biến tần

Q01005:Tín hiệu vào CMD1 của biến tần Q01006: Tín hiệu vào CMD2 của biến tần Q01007: Tín hiệu vào CMD3 của biến tần Q00700:Đèn báo giới hạn lên

Q00701:Đèn báo giới hạn xuống Q00708:Đèn báo cơ cấu nâng hạ hàng hoạt động bình thường

Q00715:Chuông báo đôn khi có sự cố Q1200:Tín hiệu mở phanh cho cơ cấu nâng hạ hàng f Sơ đồ đầu vào ra của biến tần

Hình 3.7: Sơ đồ điều khiển PLC – Biến tần

C52K2: rơ le chọn chiều nâng hàng

C52K3: rơ le chọn chiều hạ hàng

C52K4: rơ le báo lỗi sự cố, cắt khẩn cấp

C52K5: rơ le restart đặt lại đầu vào biến tần

C52K6: rơ le chọn cấp tốc độ 1-3

Trong hệ thống điều khiển tự động, C57K5: Tín hiệu lựa chọn Host hay Travel xác định chế độ vận hành phù hợp cho quá trình sản xuất C29B1: Tín hiệu vào Plc báo tay trang rời vị trí 0 cho phép bắt đầu chu trình với tham chiếu an toàn C35C1: Tín hiệu vào Plc báo tời chạy Perm cấp phép cho hệ thống hoạt động đúng thiết kế C35C2: Tín hiệu vào PLC báo cơ cấu nâng hạ hàng sẵn sàng xác nhận sự chuẩn bị của cơ cấu vận hành C29B2: Tín hiệu báo đã thoát lỗi cho biết hệ thống đã xử lý và quay về trạng thái làm việc bình thường Tổ hợp các tín hiệu PLC này đảm bảo an toàn, tối ưu hóa hiệu suất và giúp vận hành theo đúng thứ tự và kiểm soát lỗi hiệu quả.

Bảng 3.2: Mã hóa tốc độ vào biến tần

3.2.3 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu nâng hạ hàng

Người điều khiển thực hiện đầy đủ các thao tác cấp nguồn cần thiết và nhấn nút khởi động để đóng công tắc tơ động lực P20K2, cấp nguồn chờ cho các cơ cấu của cần cẩu và đưa hệ thống vào trạng thái sẵn sàng hoạt động.

Khi đưa tay điều khiển (S1) của cơ cấu lên hoặc xuống để thực hiện nâng hoặc hạ hàng, C0001=1 hoặc C0002=1 xác định chiều nâng hoặc hạ; PLC sẽ kiểm tra các tín hiệu điều kiện đầu vào nhằm đảm bảo hoạt động đúng chu trình và an toàn cho hệ thống.

-Cảm biến tốc độ đo tốc độ gió: < 25m/s -Cảm biến trọng lƣợng báo trọng lƣợng hàng nhỏ hơn khối lƣợng cho phép

- Áp tô mát cấp nguồn động lực cho cơ cấu tầm với đã đóng C00304=1 (khi P13Q1=1)

- Áp tô mát cấp nguồn cho cơ cấu phanh sẵn sàng hoạt động C0006=1 (khi Q1=1)

- Quạt làm mát Motor đã đƣợc khởi động C0007=1 (khi Q2=1)

- Công tắc tơ cấp nguồn động lực cho cơ cấu di chuyển đã đƣợc cắt ra C0502=0 (khi G20K3=0 )

Trong hệ thống nâng hạ hàng, tín hiệu đóng phanh của cơ cấu C0306=1 xuất hiện khi công tắc tơ cấp nguồn cho cơ cấu phanh đã đóng và H12K2=1 được xác nhận; đồng thời PLC kiểm tra tín hiệu từ biến tần G5 báo tốc độ động cơ đang ở mức 0 và phát hiện lỗi của cơ cấu nâng hạ hàng; dựa trên các điều kiện này PLC sẽ đưa ra tín hiệu điều khiển cấp nguồn cho các rơ le trung gian nhằm kích hoạt cấp nguồn cho các thành phần liên quan và đảm bảo vận hành an toàn của hệ thống.

Rơ le K1=1 và H12K1=1 đóng nguồn động lực cấp cho động cơ, và tùy vị trí tay điều khiển, PLC quyết định C52K2=1 hoặc C52K3=1 để điều khiển biến tần cấp cho động cơ M quay theo chiều thuận hay ngược, tương ứng với hướng nâng hoặc hạ hàng Khi đẩy tay điều khiển lên với tốc độ cao hơn, C1003, C1004, C1005 lần lượt đóng, và ở đầu ra PLC các rơ le trung gian C52K6, C52K7, C52K8 lần lượt bật để điều khiển biến tần G5 cấp điện áp và tần số phù hợp với tốc độ đã đặt trên bảng điều khiển Gần tới cuối hành trình, C0202=1 hoặc C0203=1 làm giảm tốc độ nâng hoặc hạ; khi tới cuối hành trình cần, tiếp điểm của các công tắc hành trình tác động làm C0200=1 và C0201=1 PLC điều khiển đầu ra C1200=1 làm C57K1=1 cắt nguồn cấp cuộn hút của công tắc H12K1, để phanh hãm dừng Y1 tác động và hãm dừng cho cơ cấu nâng hạ Khi phanh hãm đã tác động, nó gửi tín hiệu về PLC báo các chế độ hiện tại của cẩu (C0312=1) Ở hành trình hạ, cần xảy ra quá trình hãm tái sinh, năng lượng trong quá trình hãm được tiêu tán trên điện trở R3 nhờ mạch CDBR.

Khi hết 1 hành trình nâng hoặc hạ, người điều khiển đưa tay điều khiển về vị trí 0, C0000=1 làm cho C1004=1, K5=1 restart lại biến tần

Trong quá trình vận hành cơ cấu nâng hạ hàng, các đèn báo trên hệ thống cẩu thể hiện chế độ làm việc: đèn C50H1 sáng báo móc hàng đã chạm giới hạn trên (chạm đỉnh), đèn C50H2 sáng báo móc hàng đã chạm giới hạn dưới (chạm đất), và đèn C51H1 báo cơ cấu nâng hạ đang hoạt động bình thường.

Cơ cấu nâng hạ hàng được bảo vệ bởi hành trình thông qua các hạn vị (công tắc hành trình) Khi nâng hàng vượt quá giới hạn cho phép, công tắc hành trình ngắt tín hiệu từ tay điều khiển, đồng thời phanh Y1 tác động cố định vị trí móc hàng, không cho phép tiếp tục chuyển động theo chiều nâng nhưng vẫn cho phép chuyển động theo chiều hạ Ở hành trình hạ thì ngược lại: khi hạ vượt quá giới hạn, tín hiệu điều khiển bị ngắt và phanh Y1 khóa vị trí, ngăn không cho tiếp tục chuyển động theo chiều hạ nhưng cho phép chuyển động theo chiều nâng Khi cẩu làm việc bình thường thì đèn C51H1 sáng; khi có sự cố đèn H8 nháy sáng, đồng thời chuông báo động C kêu, và người điều khiển nhấn nút dừng khẩn cấp để dừng toàn bộ hoạt động của cần trục.

3.2.4 Các bảo vệ có trong sơ đồ điều khiển cơ cấu nâng hàng

Hạn chế cường độ dòng ngắn mạch bằng cuộn kháng L1

Bảo vệ quá tải 110% mô men bằng công tắc tơ C56K8

Bảo vệ hành trình Up ,Down với bằng các công tắc hành trình 200,201

Bảo vệ quá tải, ngắn mạch bằng các áp tô mát P13Q1, Q1, Q2 Bảo vệ không bằng rơ le, công tắc tơ C52K1, H12K1.

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC OMRON CHO CẦN TRỤC 5T

Tiêu đề	Nghiên cứu, xây dựng hệ thống điều khiển cần trục 5 tấn bằng PLC ở TCT Công nghiệp Tàu Thủy Phà Rừng
Tác giả	Nhóm tác giả
Người hướng dẫn	Thạc sĩ Nguyễn Trọng Thắng
Trường học	Trường Đại học Hàng hải Hải Phòng
Chuyên ngành	Điện - Điện Tử
Thể loại	luận văn
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hải Phòng

Định dạng
Số trang	106
Dung lượng	2,19 MB