Trang bị địên-điện tử Bài số 1 : Những khái niệm về máy nâng vận chuyển GV : Lê Minh Hà Bộ môn : TĐH XNCN

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển I. Khái quát chung K/n : là máy móc thiết bị dùng để đào, bốc, xúc đất đá,quặng… hoặc dùng để vận chuyển nguyên vật liệu thành phẩm hay bán thành phẩm từ vị trí này đến vị trí khác. Các lĩnh vực sử dụng : công nghiệp, khai khoáng, luyện kim…

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển II. Phân loại máy nâng- vận chuyển Do chủng loại đa dạng nên việc phân chia chỉ mang tính chất ước lệ, tương đối : Phân loại theo phương vận chuyển hàng hóa: Phương thằng đứng: thang máy, máy nâng, gầu xúc Theo phương ngang : băng chuyền, băng tải.. Theo phương nghiêng : băng tải, thang cuốn…. Nhiều phương kết hợp : cầu trục, cần trục, máy xúc…

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển Theo phương pháp di chuyển cơ cấu : Lắp đặt cố định : thang máy, băng tải… Di chuyển theo đường thẳng : cầu trục, cầu trục cảng, cổng trục… Quay tròn với một góc tới hạn : cần cẩu, máy xúc … Theo cơ cấu bốc hàng hóa : Cơ cấu bốc hàng hóa là thùng, cabin,gầu Cơ cấu dùng móc, xích treo, băng Cơ cấu bốc hàng bằng nam châm điện Theo chế độ làm việc Chế độ làm việc dài hạn: băng tải,băng chuyền, thang cuốn Chế độ ngắn hạn lặp lại : máy xúc, thang máy, cầu trục…

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển III. Các đặc điểm đặc trưng cho chế độ làm việc của hệ truyền động mn-vc Phần lớn máy nâng vận chuyển làm việc ở điều kiện môi trường khắc nghiệt : Sự thay đổi lớn của nhệt độ Độ ẩm cao Môi trường nhiều bụi, nhiều chất gây ăn mòn Chế độ làm việc của máy nâng vận chuyển là nặng nề : Luôn làm việc ở chế độ quá tải Tần số đóng cắt lớn

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển Phụ tải của máy nâng vận chuyển thay đổi trong một dải rộng : Khi không tải : Mc = 25% M đm Khi quá tải : Mc = 150% M đm Một số máy nâng vận chuyển yêu cầu quá trình tăng và giảm tốc êm với trị số gia tốc cho phép

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển Từ những đặc điểm trên có thể đưa ra một số yêu cầu với hệ truyền động máy nâng vận chuyển như sau : Cần có khả năng quá tải lớn Hệ truyền động phải đảm bảo khởi động, đảo chiều và hãm được thực hiện trong thời gian ngắn để nâng cao năng suất. Hệ thống điều khiển phải làm việc với độ tin cậy cao, thực hiện dứt khoát.

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển IV. Các hệ truyền động thường dùng trong máy nâng- vận chuyển a) Xu hướng thiết kế hệ truyền động : Sử dụng hệ truyền động xoay chiều thay cho một chiều do dễ chế tạo, không phải bảo dưỡng thường xuyên, đạt các chỉ tiêu về khởi động, quá tải, hãm dừng… Sử dụng BBĐ Thysistor để thay thế cho các bộ biến đổi quay ( KĐT hay MĐKĐ) do quán tính nhỏ, độ nhạy cao, kích thước bé, giá thành hạ…

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển Sử dụng các phần tử không tiếp điểm ( Ic logic) để thay thế cho các phần tử có tiếp điểm ( Relay,contactor…) để nâng cao độ tin cậy, an toàn trong quá trình làm việc Sử dụng hệ điều khiển số thay cho hệ điều khiển tương tự do khả năng thay đổi chương trình linh hoạt, không phải hiệu chỉnh tham số trong quá trình làm việc, tốc độ xử lý đảm bảo…

Những khái niệm cơ bản về máy nâng vận chuyển b. Các hệ truyền động thường dùng Với các hệ truyền động công suất nhỏ : thường dùng là hệ T-Đ với động cơ một chiều Với các hệ truyền động công suất trung bình và lớn thường dùng Bộ biến tần và động cơ KĐB Với các hệ truyền động công suất rất lớn thường dùng bộ biến tần và động cơ đồng bộ

Trang bị địên-điện tử Bài số 2 : Trang bị điện - điện tử cầu trục GV : Lê Minh Hà Bộ môn : TĐH XNCN

Trang bị điện-điện tử cầu trục Nội dung : Những đặc điểm cơ bản của cầu trục Yêu cầu về truyền động điện Yêu cầu về trang bị điện Một số sơ đồ điều khiển cầu trục điển hình

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản 1. Khái niệm chung : Khái niệm

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản Lĩnh vực sử dụng : Xây dựng công nghiệp Nhà máy cơ khí Xí nghiệp luyện kim Hải cảng …

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản 2.Phân loại Theo đặc điểm cấu tạo : Kiểu cầu Hình cổng Kiểu tháp Theo chức năng : Cầu trục vận chuyển Cầu trục lắp ráp

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản Theo chế độ làm việc : Loại nhẹ : TĐ % = 10%-15%, t = 60 lần/h Loại trung bình: TĐ % = 15%-25%, t = 120 lần/h Loại nặng : TĐ % = 25%-40%, t = 240 lần/h Loại rất nặng : TĐ % = 40%-60%, t ≥240 lần/h Theo trọng tải : Loại nhẹ : nhỏ hơn 5 tấn Loại trung bình : 10 -30 tấn Loại lớn : lớn hơn 30 tấn

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản 3.Cấu tạo của cầu trục

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản Xe cầu Xe con Cơ cấu nâng hạ Cơ cấu phụ khác : Cơ cấu lấy hàng Cơ cấu cân bằng …

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản 4. Những thiết bị chuyên dùng trong cầu trục : a. Phanh hãm điện từ : có chức năng dừng các cơ cấu, giữ hàng hóa chắc chắn. Thường có 3 loại : Phanh hãm điện từ kiểu guốc Phanh hãm điện từ kiểu đai Phanh hãm điện từ kiểu đĩa

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản Nguyên lý làm việc : Khi cuộn dây phanh hãm của nam châm được đóng vào lưới điện, lực hút của nam châm thắng lực cản của lò xo làm cho má phanh giải phóng cổ trục của động cơ Đc NC G

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản Bộ tiếp điện : Để cấp điện cho các cơ cấu di chuyển trên xe cầu người ta sử dụng một thiết bị đặc biệt gọi là bộ tiếp điện : Bộ tiếp điện cứng : dùng cho cầu trục trọng tải lớn, cung đường di chuyển dài. Bộ tiếp điện mềm : dùng cho cầu trục có trọng tải nhỏ, cung đường di chuyển ngắn.

Trang bị địên-điện tử cầu trục I. Những đặc điểm cơ bản c. Bộ khống chế Bộ khống chế dùng để điều khiển các chế độ làm việc của động cơ truyền động : mở máy, đảo chiều, hãm dừng … Bộ khống chế gồm hai loại : Bộ khống chế động lực : các tiếp điểm đóng cắt trực tiếp mạch lực. Bộ khống chế từ : gồm bộ khống chế chỉ huy và hệ thống Relay, contactor

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện 1. Đặc điểm công nghệ Cầu trục làm việc ở điều kiện môi trường khắc nghiêt: Nhiệt độ thay đổi nhiều Không khí có độ ẩm lớn Môi trường nhiều bụi, chất ăn mòn …

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện Chế độ làm việc nặng nề : Số lần đóng cắt lớn Thường xuyên bị quá tải Momen tải thay đổi trong một dải lớn : Lúc nâng không tải M = 15%-20% Mđm Nâng có tải M= 150% Mđm Phải có khả năng tăng tốc và giảm tốc êm

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện Động cơ truyền động phải có độ bền cao Momen quán tính nhỏ Tốc độ động cơ thấp ( 1000-1500v/ph) nhằm mục đích giảm thời gian quá độ, nâng cao hiệu suất. Có khả năng quá tải lớn

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện Phạm vi điều chỉnh tốc độ đủ lớn. Tốc độ nâng ½ tải : 1,5÷1,7 Vđm Tốc độ nâng không tải : 3÷ 3,5 Vđm Tốc độ hạ tải : 2÷2,5 Vđm Động cơ truyền động phải có khả năng đảo chiều quay

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện 3.Chế độ làm việc của động cơ truyền động a. Cơ cấu nâng hạ ω ω M ω0 ω 1 Mc M 2 B v A v 3 C A’ Mc D M 4 A’’ C ω -ω0 ω Mc M M Mc 5 D v v

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện Góc phần tư thứ nhất : Quá trình nâng tải : momen động cơ sinh ra và tốc độ quay cùng chiều Góc phần tư thứ 2 : Quá trình hãm dừng : giai đoạn này có thể thực hiện hãm tái sinh kết hợp với hãm động năng. Góc phần tư thứ 3 : Đây là quá trình hạ không tải do momen tải không thắng được momen cản do masat sinh ra nên động cơ phải sinh năng lượng để hạ tải ( còn gọi là hạ động lực). Góc phần tư: Quá trình hạ có tải do momen tải có giá trị lớn nên động cơ phải sinh ra momen hãm (còn gọi là hạ hãm)

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện b. Cơ cấu di chuyển ω ω M ω0 ω 1 Mc M 2 B A 3 C A’ Mc D M 4 A’’ D

Trang bị địên-điện tử cầu trục II. Yêu cầu truyền động điện Góc phần tư thứ nhất : Quá trình kéo tải : momen động cơ sinh ra và tốc độ quay cùng chiều Góc phần tư thứ 2 : Quá trình hãm dừng : giai đoạn này có thể thực hiện hãm tái sinh kết hợp với hãm động năng. Góc phần tư thứ 3 và 4 hệ truyền động làm việc hoàn toàn giống như góc phần tư thứ 1 và thứ 2

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar 1.Giới thiệu chung: Xe cầu Xe con Cơ cấu nâng hạ Buồng lái Trang bị điện trong cầu trục Khối nguồn EE-house Động cơ Cảm biến theo dõi

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Động cơ truyền động : Là động cơ không đồng bộ do Siemens sản xuất : 1LG4 và 1LG6 Máy phát: Động cơ diezel Cummins QSX 15 Scania DC 1643/1642 Volvo TAD1641GE Máy phát đồng bộ : Stamford HCL 1534

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Tủ điều khiển : MBA, biến dòng PLC Các bộ biến đổi (U1,U2,U3…) Công tắc tơ rơle Bảng điều khiển, hiển thị Thiết bị truyền thông, liên lạc …

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Cơ cấu cân bằng :

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar 2. Hệ truyền động Hiện nay các thiết bị lực, điều khiển được sản xuất thành gói sản phẩm hoàn chỉnh. Tùy thuộc yêu cầu điều khiển có thể lựa chọn loại mạch lực và mạch điều khiển phù hợp Tùy thuộc vào công suất động cơ để chọn công suất bộ biến đổi.

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Cấu trúc điều khiển động cơ : Khối chỉnh lưu : biến đổi nguồn xoay chiều thành một chiều. DC-link : khâu trung gian một chiều Inverter : biến đổi công suất một chiều thành xoay chiều. Control Unit : điều khiển đóng cắt Transitor.

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Cấu trúc điều khiển có khâu trung gian một chiều được sử dụng rộng rãi do: Chế tạo mạch điều khiển đơn giản Thuật toán biến điệu trực tiếp hiện nay chưa hoàn thiện Nhược điểm khi sử dụng bộ biến đổi có khâu trung gian một chiều là tổn hao trên thiết bị lớn

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Cấu trúc điều khiển xe con, cơ cấu nâng hạ

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Cấu trúc điều khiển xe cầu

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Dòng năng lượng trong quá trình làm việc bình thường

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Dòng năng lượng khi động cơ làm việc ở chế độ hãm

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Chi tiết bộ biến đổi Chỉnh lưu cầu Nghịch lưu IGBT DC link

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar IGBT

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar a.Biến tần Là thiết bị biến đổi tần số lưới sang tần số mong muốn Thường có Panel điều khiển riêng

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Sơ đồ điều khiển Cấu trúc biến tần Simovert:

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Sơ đồ nối dây đầu vào số

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Vào / ra tương tự

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Khối truyền thông RS 232 RS 485

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Các tín hiệu đo lường: Tacho Encoder Nhiệt độ

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar PLC Là thiết bị điều khiển logic khả trình Được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do khả năng mở rộng và thay đổi dễ dàng Là trung tâm xử lý của hầu hết các hệ điều khiển hiện trường …

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar PLC điều khiển hoạt động của hệ thống PLC giữ vai trò trung tâm Các thiết bị ghép nối PLC qua mạng Profibus-DP

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar S7-300 được sử dụng như là PLC cơ bản trong hệ thống cầu trục RTG S7-300 hỗ trợ một lượng lớn các đầu vào ra S7-300 được module hóa và có thể mở rộng Hệ thống đầu vào/ra được chia thành các module riêng. Chúng được liên kết tới CPU theo đường truyền thông Profibus-DP

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Phần cứng S7-300 dùng trong RTG gồm có một một module CPU và các module mở rộng. Module CPU được đặt ở tủ thiết bị điện điện tử (EE-House)

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar PLC được đặt trong tủ điện gồm : 1 modul nguồn 1 modul CPU 3 modul đầu vào số,mỗi modul 32 cổng 3 modul đầu ra số 8/16/32 cổng 1 modul truyền thông

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Khối điều khiển xe con 1 modul nguồn 2 modul giao diện ghép nối IM135 và IM356 2 modul đầu vào số,mỗi modul 32 cổng 1 modul đầu vào số16 cổng 2 modul đầu ra số,mỗi modul 16 cổng 1 modul đầu vào tương tự 2 cổng 1 modul ghép nối với bộ phận nâng hạ tải

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar c. Mạng truyền thông : RS 232 RS 485 CAN PROFIBUS-DP GPS

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Chuẩn truyền thông RS 232: Phương thức truyền nối tiếp Truyền thông bất đối xứng : Mức 0 : 3V ÷ 15V Mức 1 : -15V÷ -3V Chiều dài đường truyền : 50m Tốc độ truyền 9600 kbps Truyền điểm-điểm

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Chuẩn truyền thông RS 485: Truyền thông nối tiếp Truyền thông đối xứng ( chênh lệch điện áp giữa 2 dây) Chiều dài đường truyền : 1200m Tốc độ 10Mb/s Truyền nhiều điểm.

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Chuẩn truyền thông CAN : Phương thức truy nhập bus : CSMA/CA Cấu trúc mạng thường dùng là đường trục/đường nhánh. Tốc độ tối đa 1Mb/s ở khoảng cách 40m và 50kb/s ở khoảng cách 1000m Khi cần dữ liệu một trạm sẽ đưa ra khung yêu cầu (remote frame), trạm tương ứng sẽ trả lại khung dữ liệu

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Chuẩn truyền thông Profibus-DP Phương thức truy cập bus : Token passing Cho phép truyền trên nhiều loại đường dẫn Tốc độ cao : có thể lên tới 12Mb/s

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Hệ thống định vị toàn cầu : Gồm 24 vệ tinh (21 hoạt động và 3 dự phòng) Các thiết bị thu tín hiệu có thể nhìn thấy tối thiểu 4 vệ tinh tại bất kỳ thời điểm nào Vệ tinh phát tín hiệu vô tuyến đến máy thu, từ đó máy thu tính toán xác định được vị trí. GPS dân sự sử dụng sóng có tần số 1575.42MHz ( UHF)

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar d.Sơ đồ nối dây : a. Phần lực : Máy phát Chỉnh lưu Nghịch lưu Động cơ điều khiển xe cầu ( Gantry) Động cơ điều khiển xe con ( Trolley) Động cơ điều khiển cơ cấu nâng hạ ( Hoist)

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Máy phát : Đồng bộ Điện áp 400V Tần số 50 Hz Đo lường : Dòng điện Điện áp

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Chỉnh lưu : MCB Cuộn cảm đầu vào Chỉnh lưu ( U5) Quạt gió

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Động cơ truyền động xe cầu : Động cơ KĐB Cảm biến đo di chuyển, góc… Phanh hãm…

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Nghịch lưu điều khiển động cơ xe cầu : Nghịch lưu Quạt gió Đầu vào ra tương tự, số …

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar PLC điều khiển trung tâm: CPU I/O

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar PLC xe con : Modul giao tiếp M153 I/O

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Cầu trục RTG- Kalmar Mạch dừng khẩn cấp

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Sơ đồ điều khiển Mạch vòng điều khiển ;

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Sơ đồ điều khiển Đặt thời gian tăng giảm tốc

Trang bị điện-điện tử cầu trục III. Sơ đồ điều khiển Hệ thống đặt thời gian tăng giảm tốc cho phép : Giới hạn khoảng thời gian thay đổi tốc độ Giới hạn tốc độ lớn nhất Giới hạn tốc độ nhỏ nhất Giới hạn gia tốc, độ giật ….