Đề tài Thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển hàng hoá theo nhiều hướng

điều khiển trung tâm. 1.3.3. Yªu cÇu vÒ ®éng c¬ truyÒn ®éng vµ hÖ truyÒn ®éng ®iÖn. Do hệ thống băng tải là thiết bị hoạt động ở chế độ dài hạn, khởi động đầy tải do vậy cần mô men khởi động đủ lớn để đáp ứng yêu cầu tải. Động cơ không đồng bộ có thể đáp ứng được những yêu cầu trên. Động cơ không đồng bộ: là loại động cơ phù hợp với thiết bị có công suất nhỏ, rẻ, chắc chắn, độ tin cậy cao.So với các loại động cơ điện dùng trong công nghiệp thì động cơ không đồng bộ được dùng nhiều hơn cả và chúng đang dần thay thế các loại động cơ một chiều. Đến nay đã có phần lớn các cầu trục được trang bị bằng động cơ không đồng bộ, nhiều cơ cấu của máy cắt gọt kim loại, truyền động phụ của máy cán và nhiều cơ cấu trong lĩnh vực công nghiệp cũng sử dụng động cơ không đồng bộ. Còn với một số truyền động trong thực tế dùng nhiều như băng tải, quạt gió, bơm nướccó công suất không lớn thì hầu như chỉ sử dụng động cơ không đồng bộ. 1) TÝnh chän c«ng suÊt ®éng c¬ cho b¨ng t¶i [ Tr66,3] Tính chọn công suất động cơ cho băng tải thường theo công suất cảm tính.Chế độ quá độ không tính đến vì số lần đóng cắt ít,không ảnh hưởng đến chế độ tải của động cơ truyền động.Phụ tải của thiết bị vận tải liên tục thừng ít thay đổi trong quá trình làm việc lên không cần thiết phải kiểm tra theo điều kiện phát nóng và quá tải.Trong điều kiện nặng nề của thiết bị cần kiểm tra theo điều kiện mở máy. Sau đây là phương pháp tính chọn công suất động cơ truyền động băng tải.Trên hình 1.1.2.cho thấy một lực bất kì f theo phương thẳng đứng đặt trên mặt nghiêng có thể chia thành hai thành phần. ( 1.3 ) fn vuông góc với mặt phẳng nghiêng β ft song song với mặt phẳng nghiêng ft fn fr H v L L H×nh 1.10. S¬ ®å tÝnh to¸n lùc cña b¨ng t¶i ( 1.4 ) Vì thành phần pháp tuyến tạo ra lực cản (ma sát)tronđỡ và giữa băng tải với các con lăn. Trong đó: β là góc nghiêng của băng tải L là chiều dài băng tải ә là khối lượng vật liệu trên 1m băng tải k1 là hệ số tính đến lực cảnkhi dịch chuyển vật liệu k1=0.05. Công suất cần thiết để dịch chuyển vật liệu là. ( 1.5 ) Lực cản do các ma sát sinh ra khi băng tải chuyển động không tải là: ( 1.6 ) K2 là hệ số tính đến lục cản khi không tải. әb là khối lượng băng tải trên 1m chièu dài băng Công suất cần thiết để khắc phục lực cản ma sát là. ( 1.7 ) Lực cần thiết để nâng vật: ( 1.8 ) Trong biểu thức trên lấy dấu(+)khi tải đi lên dấu(-)khi tải đi xuống. Công suất nâng bằng: ( 1.9 ) Công suất tĩnh của băng tải ( 1.10 ) Công suất động cơ truyền động được tính theo công thức sau: ( 1.11 ) Trong đó K3 là hệ số dự trư về công suất(K3=1,2~1,25) η là hiệu suất truyền động 2) CÊu t¹o ®éng c¬ kh«ng ®ång bé r« to lång sãc Cấu tạo của động cơ không đồng bộ được thể hiện trên hình (1.11 ) gồm hai bộ phận chủ yếu là ro to và stato, ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy. Trên hình ( 1.11 ) vẽ mặt cắt ngang trục máy, cho thấy rất ro lá thép ro to và stato. - Stato là phần tĩnh gồm hai bộ phận chính là lõi thép và dây quấn ngoài ra còn có vỏ máy và nắp máy.Lõi thép stato hình trụ do các lá thép kỹ thuật điện được dập rãnh bên trong ghép lại với nhau tạo thành các rãnh theo hướng trục lõi thép được ép vào trong vỏ máy. Dây quấn stato H×nh 1.11. CÊu t¹o cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé làm bằng dây quấn bọc cách điện được đặt trong các rãnh của lõi thép khi dòng điện ba pha chạy trong ba pha dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay. - Rô to: là phần quay gồm lõi thép, dây quấn và trục quay: lõi thép gồm các lá thép kỹ thuật điện được dập thành rãnh mặt ngoài ghép lại tạo thành các rãnh theo hướng trục. Ở động cơ công suất nhỏ lồng sóc được chế tạo bằng cách đúc nôm vào các rãnh lõi thép rô to tạo thành thanh nhôm hai đầu đúc vòng ngằn mạch và cánh quạt làm mát Chương 2 Mét sè hÖ thèng thiÕt bÞ vËn t¶i liªn tôc trong c«ng nghiÖp 2.1. kh¸i qu¸t chung Hiện nay với sự phát triển của khoa học kĩ thuật cao, công nghệ hiện đại và ngành nghề đa dạng nhiều chủng loại. Các công trình xí nghiệp và nhà máy được xây dựng tại những nơi có địa hình phức tạp nhưng lại mong muốn hệ thống dây truyền sản xuất phải liên tục,sản phẩm khi tạo ra phải có chất lượng tốt, giảm được chi phí đầu vào, giảm lưu lượng phương tiện vận chuyển qua lại để chở nguyên vật liệu cho nhà máy – xí nghiệp, giảm ô nhiễm môi trường do phương tiện vận chuyển nguyên liệu ra (vào) nhà máy gây ra. Các máy móc thông thường không thể đáp ứng được yêu cầu đó, trong khi đó hệ thống băng tải không những đáp ứng được các yêu cầu của nhà máy đó là sản xuất một cách liên tục, đồng đều, có thể xây dựng những địa hình vô cùng phức tạp mà còn rất đa dạng về chủng loại và đạt được mục tiêu đó là bảo vệ môi trường. Hệ thống băng tải là bước đột phá trong kỹ thuật vận, nhờ các ưu điểm nổi bật như: khả năng vận chuyển xa, linh hoạt trong các địa hình (uốn cong, dốc) không làm hao phí vật liệu vận chuyển trước các điều kiện của thời tiết và không làm ô nhiễm môi trường xung quanh. Với các thiết kế nhỏ gọn, chiếm ít diện tích lắp đặt nhưng công suất làm việc lại cao. Băng tải được sử dụng để vận chuyển các vật liệu rời từ rất lâu nhờ những ưu điểm là có cấu tạo đơn giản, bền. Có khả năng vận chuyển theo phương nằm ngang, nghiêng với khoảng cách lớn, làm việc êm, năng suất cao và tiêu hao năng lượng không lớn lắm. 2.2. hÖ thèng b¨ng t¶i trong c«ng nghiÖp xi m¨ng Thiết bị vận tải liên tục đóng vai trò rất quan trọng trong ngành công nghiệp sản xuất xi măng. Trong ngành công nghiệp sản xuất xi măng sử dụng các thiết bị vận tải liên tục để vận chuyển nguyên vật liệu: + Qúa trình nghiền liệu và vận chuyển vật liệu + Công đoạn nghiền than + Vận chuyển vật liệu + Hệ thống nạp liệu + khâu suất xi măng 2.2.1. CÊu t¹o vµ ho¹t ®éng cña hÖ thèng xÕp bao xi m¨ng xuèng tµu thñy cña c«ng ty xi m¨ng CHINFON[ Tr 55, 5] 1. Giới thiệu chung về hệ thống Hệ thống xếp bao xi-măng xuống tàu (Ship loader For Sacks) của nhà máy xi-măng Chinfon Hải phòng là một trong những hệ thống xếp dỡ có công nghệ tiên tiến hàng đầu thế giới, được chế tạo bởi hãng F.L.Smidth & Co.S/A của Đan Mạch. Với vị trí đặc biệt của thiết bị trong dây truyền sản xuất công nghệ, hệ thống được sử dụng để sản xuất xi-măng bao loại 50Kg xuống tàu với công suất 100 tấn/h. 2. Đặc điểm chung của hệ thống a. Điều kiện khí hậu Nhiệt độ lớn nhất+ 400C Nhiệt độ thấp nhất...+ 50C Độ ẩm tương đối.+ 90% ÷ 35% Nhiệt độ làm việc bình thượng+ 300C b. Đặc điểm về khí hậu Điện áp nguồn cung cấp chính3 pha, 3 dây 380V AC Tần số dòng điện..50Hz Mức độ dao động điện áp± 5% ± 10% Điện áp cung cấp cho động cơ.3 pha 380V AC Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển2 pha 220V AC Điện áp cung cấp cho mạch tín hiệu & bảo vệ24V DC Điện áp cung cấp cho bộ điều khiển PLC24V DC Dung lượng cắt của thiết bị bảo vệ35KA trong 1s 3. Cấu tạo hệ thống điện của Ship Loader a. Tủ điều khiển chính (Switchboard) Tủ điều khiển chính (Swicthboard) được chế tạo bằng thép hình khối chữ nhật, phía trong mặt sau có thêm một lớp vừa để bảo vệ vừa là giá để lắp đặt các thiết bị. Tủ còn có thêm các thiết bị phụ như quạt thông gió, bộ sấy và hệ thống chiếu sáng bên trong. H×nh 2.1. Ảnh chụp tủ điều khiển Nguồn điện cung cấp cho hệ thống được lấy từ trạm điện phụ tải 6/0,4KV (Local SubStation-62): LSS-62, thông qua MCC-62 (MCC: Motor Control Center). Điện áp mạch điều khiển 220V AC được cung cấp bởi biến áp nguồn T1 lấy điện từ Aptomat Q1, T1 có dung lượng 1000VA – 380/220V AC ( hình 2.2 ). Điện áp 24V DC được cung cấp bởi bộ biến đổi U1: 120W – 220V AC/ 24V DC. Để điều khiển và biết được các trạng thái của thiết bị, trong hệ thống tủ còn có các nút bấm và đèn tín hiệu được lắp bên ngoài tủ. Tại bảng điều khiển của tủ này dùng để điều khiển cho hệ thống như nâng – hạ cần, chạy ra – vào cần và chạy trình tự hệ thống. Bảng này còn có đèn báo lỗi và nút bấm xóa lỗi (Reset) khi hệ thống có báo lỗi. Dây dẫn trong tủ được quy định như sau: Tr­êng §HDLHP Líp DCL101 Ngµnh §iÖn C«ng NghiÖp SHIP LOADER FOR SACKS Ng­êi vÏ N Quèc Huy Ng­êi KT TS H X B×nh H×nh 2.2. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cña hÖ thèng Mạch động lực 380V AC 3 pha – 3 dâymầu đen Mạch điều khiển 220V AC 2 pha – 2 dây.mầu đen và xám Mạch điều khiển 24V DC 2 pha – 2 dây...mầu đỏ và trắng Mạch tín hiệu và bảo vệ 24V DC 2 pha – 2 dâymàu đỏ và trắng Dây nối đất.màu vàng-xanh b. Hộp điều khiển tại chỗ LCB (Local Control Box) Hộp được làm bằng thép đặt tại bàn quay, bên trong hộp có các cầu nối và được khóa bên ngoài, ở mặt trước có các nút điều khiển. Nút bấm có các loại như sau: Nút bấm kép được reset khi bỏ tay dùng cho nâng với hai tốc độ nhanh và chậm. Nút bấm kép được reset khi bỏ tay dùng cho hạ với tốc độ nhanh và chậm. Nút bấm kép được reset khi bỏ tay dùng cho quay ra với tốc độ nhanh và chậm. Nút bấm kép được reset khi bỏ tay dùng cho quay vào với tốc độ nhanh và chậm. Nút bấm kép được reset khi bỏ tay dùng cho di chuyển ra phía trước băng tải T4. Nút bấm kép được reset khi bỏ tay dùng cho di chuyển ra phía sau băng tải T4. Nút ấn cho việc lấy bao. Nút ấn cho việc dừng lấy bao. Nút ấn hình nấm dùng cho việc dừng khẩn cấp. 4. Lắp đặt điện Cáp điện được đặt trong máng cáp không nắp rộng 60 cm sơn màu xanh nhạt. Cáp điện mạch động lực và cáp điện mạch điều khiển có vỏ bọc bằng nhựa PVC có nhiều lõi chịu được điện áp 0,6/ 1KV. Mầu cáp được quy định như sau: Pha 1..mầu đen Pha 2..mầu nâu Pha 3..mầu xanh Dây nối đất màu vàng-xanh Đối với cáp nhiều lõi được đánh dấu bằng số và các đầu dây đều được kẹp đầu cốt để tiện cho việc đấu nối và sửa chữa. Nhiệt độ giới hạn -200C ÷ +700C, theo tiêu chuẩn bảo vệ IP – 67. Hộp nối dây được làm bằng kim loại và được sơn, tiêu chuẩn bảo vệ IP – 55, bên trong có các cầu nối. Cáp điện cấp cho động cơ nâng - hạ, quay là loại cáp bẹ dẹt lắp cố định trên hệ thống bánh xe chạy trên đường ray với bán kính cong là 5,8m. H×nh 2.3. Ảnh chụp toàn cảnh hệ thống Ship Loader 2 Băng tải T2&T3(hai băng tải song song) 3 Bàn quay 5 7 4 Băng tải T4 T1 Cầu cảng 1 5 Cơ cấu quay ra vào Cơ cấu nâng hạ cần 6 T3 T2 Cơ cấu tiến lùi băng tải 7 2 T4 4 2.2. Cấu tạo của cơ cấu Ship Loader 4 3 2 Cầu cảng LCB 7 Hình 2.4. Mô hình hóa cấu tạo của cơ cấu ở S+350 2.3. §­êng vËn t¶i kÕt hîp (Load line Conbined OpÎation) 2.3.1. §Æc ®iÓm chung cña ®­êng t¶i Hệ thống đường tải “Load Line” bao gồm những thiết bị và sự sắp xếp cho việc chạy hệ thống như sau: Thứ nhất: băng tải số 4 (1st Belt Conveyor No 4). Thứ hai: bàn quay (2nd Giratory take of table). Thứ ba: băng tải thẳng đứng số 2 và 3 (3rd Vertical Belt Conveyor No. 2 and 3). Thứ tư: băng tải ngang theo nâng hạ cần số 1 (4th Belt Conveyor No. 1 Arm Belt). Việc khởi động hoặc dừng hệ thống đường tải được thực hiện trình tự trong bộ điều khiển logic lập trình PLC bằng nút ấn khởi động hoặc kết thúc chu kỳ theo trình tự chạy đã được xắp xếp từ thứ nhất (1st): là băng tải T4 đến thứ 4 (4th): là băng tải T1. Điều kiện cần thiết cho việc khởi động hệ thống như sau: Phần lắp đặt điện có điện áp. Phần truyền động cơ khí không hỏng hóc. Vùng làm việc của cần máy xếp bao xuống tàu từ -200 đến +120 theo chiều thẳng đứng nâng hạ cần. Vùng làm việc của cần máy xếp bao xuống tàu từ +450 đến +900 theo chiều nằm ngang quay ra vào cần. Khi dừng hoặc kết thúc chu kỳ làm việc thì phải có tín hiệu báo dừng việc lấy bao. a. Liên động (Interlocking) Việc khởi động hệ thống được tuân theo trình tự. Thời gian khởi động giữa các thiết bị là 3s, thời gian này có thể điều chỉnh được. Thiết bị đầu tiên được vận hành là băng tải số 4 (T4), nhờ nút ấn khởi động chu kỳ làm việc cho phép lần lượt chạy đến thiết bị cuối cùng là băng tải số 1 (T1). Sau khi hệ thống đã hoạt động và không có bất kỳ một lỗi gì thì người vận hành ấn nút yêu cầu lấy bao. Nút yêu cầu lấy bao được lắp đặt ở hộp điều khiển tại chỗ LCB ở mạch bên của bàn quay để đưa tín hiệu khởi động hệ thống vận chuyển bao, khi tín hiệu này bị mất thì hệ thống vận chuyển bao dừng hoàn toàn. Trong lúc chạy bất lỳ một bao nào của hệ thống Shiploader bị hỏng hoặc có sự cố phải dừng thì lúc này các thiết bị khác cũng dừng theo. Nếu trong lúc đang xuất hàng mà thiết bị có lỗi do cơ cấu nâng hạ cần hoặc cơ cấu ra vào cần thì hệ thống cũng dừng ngay lập tức. Nếu việc xuất hàng đã hoàn thành thì người vận hành phải kiểm tra lại ở trên băng tải xem còn bao xi-măng nào không nếu không còn thì ra lệnh bằng nút ấn dừng chu kỳ hoạt động, và nếu cần thiết thì đưa Shiploader về điểm đỗ. b. Băng tải số 4 (T4) Băng tải T4 là thiết bị có nhiệm vụ nhận bao xi-măng từ bàn quay. Động cơ được cấp nguồn thông qua cuộn cuốn cáp bằng lò xo. Chiều dài dịch chuyển của băng tải T4 lớn nhất là 1m. Băng tải T4 này được lắp đặt trên cơ cấu nằm ngang và được dịch chuyển ra vào dưới bàn quay linh hoạt. Hình 2.5. Ảnh chụp băng tải T4 và bàn quay Động cơ truyền động cho băng tải T4 có các chỉ tiêu thông số như sau: Công suất định mứcPdm = 1.1KW. Dòng điện định mứcIdm = 2.8A. Dòng điện khởi động Ikd = 10.2A. Tốc độ động cơn = 1500v/ph. Động cơ được khởi động trực tiếp. Bảo vệ quá tải động cơ bằng rơle nhiệt và có chuông báo. Các thiết bị bảo vệ cơ bản khác: Aptomat, Contactor. Các chức năng chạy – dừng và tín hiệu Để điều khiển chạy băng tải T4 bắt buộc phải điều khiển tại tủ điều khiển chính Switchboard theo trình tự và để biết được tình trạng của các thiết bị đã có các đèn xanh chỉ báo như sau: Đèn xanh tắt khi dừng động cơ. Đèn xanh sáng khi động cơ đang hoạt động bình thường. Đèn xanh nhấp nháy khi động cơ bị lỗi. Các liên động (Interlocking) Kiểm soát vòng quay. Các công tắc hành trình cho cơ cấu dịch chuyển. c. Bàn quay Vận hành Bàn quay là thiết bị có nhiệm vụ nhận bao xi-măng từ băng tải thẳng đứng T2 và T3 và quay chuyển bao ra băng tải T4. Động cơ truyền động cho bàn quay có các chỉ tiêu thông số như sau: Công suất định mức Pdm = 0.75KW. Dòng điện định mức Idm = 2A. Dòng điện khởi độngIkd = 10A. Tốc độ động cơ.n = 1500v/ph. Động cơ được khởi động trực tiếp. Bảo vệ quá tải động cơ bằng rơle nhiệt. Các thiết bị bảo vệ cơ bản khác: Aptomat, Contactor. Các chức năng chạy dừng và tín hiệu Tương tự như băng tải T4 đã nêu ở trên, tức là: Đèn xanh tắt khi dừng động cơ. Đèn xanh sáng khi động cơ đang hoạt động bình thường. Đèn xanh nhấp nháy khi động cơ bị lỗi. d. Băng tải thẳng đứng (Hai băng tải song song T2 &T3) Vận hành Băng tải T2 và T3 có nhiệm vụ nhận bao xi-măng từ băng tải T1 kẹp chặt bao bằng hệ thống lò xo giữa hai băng tải và vận chuyển xuống bàn quay. Động cơ truyền động cho 2 băng tải T2 và T3 gồm 2 động cơ giống hệt nhau, có các chỉ tiêu thông số như nhau: Công suất định mức.Pdm = 2.2KW. Dòng điện định mức.Idm = 5.2A. Dòng điện khởi độngIkd = 32A. Tốc độ động cơn = 1500v/ph. Động cơ được khởi động trực tiếp. Bảo vệ quá tải động cơ bằng rơle nhiệt độc lập cho mỗi động cơ. Các thiết bị bảo vệ cơ bản khác: Aptomat, khởi động từ Hình 2.6. Ảnh chụp băng tải T2&T3 song song và băng tải T1 Các chức năng chạy và dừng tín hiệu Các tín hiệu chạy và dừng được hiển thị trên bảng điều khiển chính Switchboard bằng đèn xanh chỉ báo như sau: Đèn xanh tắt khi dừng động cơ. Đèn xanh sáng khi động cơ đang hoạt động bình thường. Đèn xanh nhấp nháy khi động cơ bị lỗi. Chỉ có một nút ấn cho chạy – dừng và một nút ấn khác cho việc reset của cả 2 động cơ. Các liên động (Interlocking) Kiểm soát vòng quay. Công tắc giới hạn lệch băng tải. Cả hai động cơ có chức năng như nhau nhưng ngược chiều nhau. Nếu 1 trong 2 động cơ dừng thì kéo theo các thiết bị khác dừng. e. Băng tải số 1 (T1) Vận hành Băng tải T1 được lắp đặt nằm ngang trên cơ cấu nâng hạ cần có nhiệm vụ nhận bao xi-măng từ băng tải 27CB16 cho Shiploader 1 (27SL1) hoặc từ băng tải 27CB26 cho Shiploader 2 (27SL2), sau đó chuyển bao xi-măng xuống 2 băng tải thẳng đứng T2 và T3. Động cơ truyền động cho băng tải T1 có các chỉ tiêu thông số như sau: Công suất định mức..Pdm = 4KW. Dòng điện định mức.Idm = 9.2A. Dòng điện khởi độngIkd = 65A. Tốc độ động cơ.n = 1500v/ph. Động cơ được khởi động trực tiếp. Bảo vệ quá tải động cơ bằng rơle nhiệt. Các thiết bị bảo vệ cơ bản khác: Aptomat, Contactor. Các chức năng chạy – dừng và tín hiệu Tương tự như băng tải T4 Đèn xanh tắt khi dừng động cơ. Đèn xanh sáng khi động cơ đang hoạt động bình thường. Đèn xanh nhấp nháy khi động cơ bị lỗi. Các liên động (Interlocking) Kiểm soát vòng quay. Các công tắc hành trình cho cơ cấu dịch chuyển. f. Cơ cấu dịch chuyển băng tải số 4 tiến - lùi ở bàn quay Cơ cấu dịch chuyển băng tải T4 có nhiệm vụ tiến hoặc lùi, đoạn băng tải T4 được lắp đặt dưới gầm bàn quay để đưa bao xi-măng ra xa hoặc vào gần theo yêu cầu. Động cơ truyền động tiến lùi cho băng tải T4 có các chỉ tiêu thông số như sau: Công suất định mức..Pdm = 0.75KW. Dòng điện định mức.Idm = 2A. Dòng điện khởi độngIkd = 10A. Tốc độ động cơ.n = 1500v/ph. Động cơ được khởi động trực tiếp. Bảo vệ quá tải động cơ bằng rơle nhiệt. Các thiết bị bảo vệ cơ bản khác: Aptomat, Contactor đảo chiều quay cho động cơ. Các chức năng chạy – dừng và tín hiệu Cơ cấu này không nằm trong nhóm các thiết bị tự động của hệ thống đường tải và không thể khởi động được ở tủ điều khiển chính. Nó chỉ có thể khởi động được tại hộp điều khiển tại chỗ LCB bằng nút ấn của hành trình tiến hoặc lùi. Các hành trình được khống chế bằng các công tắc giới hạn. Động cơ này không thể trực tiếp chạy ngược chiều lại ngay mà phải sau 3s mới có thể đảo chiều được sau khi ta ấn vào nút ấn tiến hoặc lùi. 2.3.2. Giíi thiÖu s¬ ®å hÖ thèng ®iÖn vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cho c¬ cÊu dÞch chuyÓn b¨ng t¶i T4 ch¹y tiÕn lïi 1. S¬ ®å hÖ thèng ®iÖn Chức năng các phần tử trong sơ đồ di chuyển tiến – lùi băng tải T4 M4: động cơ không đồng bộ roto lồng sóc của cơ cấu chạy ra – vào băng tải T4 Q8: Aptomat bảo vệ và cấp nguồn động lực cho động cơ M4. KM9A: Contactor đóng cấp nguồn cho động cơ chạy tiến (Advance). Tr­êng §HDLHP Líp DCL101 Ngµnh §iÖn C«ng NghiÖp SHIP LOADER FOR SACKS Ng­êi vÏ N Quèc Huy Ng­êi KT H TS X B×nh H×nh 2.7. S¬ ®å hÖ thèng c¬ cÊu dÞch chuyÓn b¨ng t¶i T4 KM10R: Contactor đóng cấp nguồn cho động cơ chạy lùi (Retrocession). 2. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu dịch chuyển chạy tiến – lùi băng tải T4 Ở trạng thái sẵn sàng ban đầu Aptomat tổng Q4 cấp nguồn động lực chính 3 pha 380V AC được đóng và Aptomat Q8 cấp nguồn động lực 3 pha 380V AC cho cơ cấu dịch chuyển ra vào băng tải T4, cùng các Aptomat Q1 và Q15 cấp nguồn điều khiển 220V AC, Aptomat Q16 cấp nguồn 24V DC cho PLC, mạch tín hiệu và bảo vệ được đóng đồng thời. Các thiết bị bảo vệ sẽ không tác động nếu không có bất cứ một lỗi nào xảy ra. a ) Điều khiển tại chỗ cơ cấu dịch chuyển băng tải T4 chạy tiến Khi ấn vào nút ấn S28 ở ( hình 2.8 ) cột 1 thì rơle KA30.OA (11 - 1) có điện 220V AC, nó sẽ đóng tiếp điểm phụ thường mở NO KA30.OA ở 12.1 đưa tín hiệu vào bộ điều khiển lập trình PLC thông qua đầu vào số DI (Digital Input): DI33.3 như chương trình điều khiển PLC: (TB3; Segment 21; FB12). Khi đó ở mạch ngoài rơle KM34.AA ở (12 - 3) sẽ có điện, tiếp điểm phụ thường mở NO KA33.AA ở (11 - 4) của mạch điều khiển động lực được đóng lại, lúc này cuộn hút của Contactor KM9.A ở (11 - 4) có điện 220V AC ở mạch điều khiển, khi đó các tiếp điểm chính của Contactor này ở mạch động lực cùng được đóng lại. Do đó động cơ M4 được cấp điện 3 pha 380V AC, lúc này động cơ M4 sẽ làm việc ở cơ cấu dịch chuyển băng tải T4 chạy tiến. b ) Điều khiển tại chỗ cho cơ cấu dịch chuyển băng tải T4 chạy lùi Khi ấn vào nút S29 ở ( hình 2.8 ) cột 2 thì rơle KA31.OR (11 - 2) có điện 220V AC, nó sẽ đóng tiếp điểm phụ thường mở NO của rơle KA31.OR ở (12 - 1) đưa tín hiệu vào bộ điều khiển lập trình PLC thông qua đầu vào số DI: DI02.4 và sau đó PLC xử lý cho tín hiệu ở đầu ra thông qua đầu ra số DO: DO33.4 như chương trình điều khiển PLC: (PB3; Segment 21; FB12). Khi đó ở mạch ngoài rơle KA35.AR ở (12 - 3) sẽ có điện thì tiếp điểm phụ thường mở NO của rơle KA35.AR ở (11 - 5) của mạch điều khiển được đóng lại. Lúc này cuộn hút của Contactor KA10.R ở (11 - 5) có điện 220V AC ở mạch điều khiển khi đó các tiếp điểm chính của Contactor này ở mạch động lực cùng được đóng lại. Động cơ M4 được cấp điện 3 pha 380V AC, lúc này động cơ M4 sẽ làm việc ở cơ cấu dịch chuyển băng tải T4 chạy lùi. Tr­êng §HDLHP Líp DCL101 Ngµnh §iÖn C«ng NghiÖp SHIP LOADER FOR SACKS Ng­êi vÏ N Quèc Huy Ng­êi KT TS H X B×nh H×nh 2.8. M¹ch ®iÒu khiÓn b¨ng t¶i T4 tiÕn lïi C ) Bảo vệ cho động cơ của cơ cấu dịch chuyển băng tải T4 Động cơ M4 của cơ cấu dịch chuyển băng tải T4 chạy tiến hoặc lùi được bảo vệ quá tải và ngắn mạch bằng Aptomat Q8 giới hạn hành trình tiến bằng công tắc giới hạn S26 và giới hạn hành trình lùi bằng công tắc S27 như ( hình 2.8 ). Tín hiệu báo lỗi được PLC xử lý như chương trình điều khiển PLC: (TB3; Segment 22; FB22) thông qua đầu ra DO33.5 cho ra mạch ngoài tủ điều khiển bằng đèn chỉ báo tín hiệu màu xanh H4 (12 - 6). 2.3.3. Giíi thiÖu s¬ ®å diÖn vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña ®­êng t¶i 1. Chức năng các phần tử trong sơ đồ cơ cấu của đường tải M5: Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc của cơ cấu băng tải T4. M6: Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc của cơ cấu bàn quay. M7 & M8: Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc của cơ cấu 2 băng tải thẳng đứng. M9: Động cơ không đồng bộ roto lồng sóc của cơ cấu băng tải T1. Q9: Aptomat bảo vệ đóng, cắt nguồn cho động cơ M5. Q10: Aptomat bảo vệ đóng, cắt nguồn cho động cơ M6. Q11: Aptomat bảo vệ đóng, cắt nguồn cho động cơ M7 & M8. Q12: Aptomat bảo vệ đóng, cắt nguồn cho động cơ M9. KM11.T4: Contactor đóng, cắt nguồn cho động cơ M5 của băng tải T4. KM12.RT: Contactor đóng, cắt nguồn cho động cơ M5 của bàn quay. KM13.T2&T3: Khởi động từ đóng, cắt nguồn cho 2 động cơ M7 & M8 của 2 băng tải thẳng đứng T2 & T3. KM14.T1: Contactor đóng, cắt nguồn cho động cơ M9 của băng tải T1. F6 và F7: Rơle nhiệt bảo vệ cho động cơ M7 & M8. Tr­êng §HDLHP Líp DCL101 Ngµnh §iÖn C«ng NghiÖp SHIP LOADER FOR SACKS Ng­êi vÏ N Quèc Huy Ng­êi KT TS H X B×nh H×nh 2.9. S¬ ®å ®iÖn cña ®­êng t¶i Tr­êng §HDLHP Líp DCL101 Ngµnh §iÖn C«ng NghiÖp SHIP LOADER FOR SACKS Ng­êi vÏ N Quèc Huy Ng­êi KT TS H X B×nh H×nh 2.10. S¬ ®å ®iÒu khiÓn hÖ thèng ®­êng t¶i 2. Nguyên lý hoạt động của đường tải Ở trạng thái sẵn sàng ban đầu Aptomat tổng Q4 cấp nguồn động lực chính 3 pha 380V AC được đóng vào các Aptomat Q1 và Q15 cấp nguồn điều khiển 220V AC, Aptomat Q16 cấp nguồn 24V DC cho PLC, mạch tín hiệu và bảo vệ được đóng đồng thời. Các thiết bị bảo vệ sẽ không tác động nếu không có bất kỳ một lỗi nào. Các Aptomat Q9, Q10, Q11 và Q12 cùng được đóng cấp nguồn cho các động cơ M5, M6, M7 & M8, M9. Khi người vận hành ấn vào nút ấn S34 (March Transport) ở ( hình 2.10 ) để khởi động trình tự làm việc, tín hiệu được đưa vào bộ PLC thông qua đầu vào DI03.3 sau đó PLC xử lý như chương trình điều khiển PLC: (PB3; Segment 4) cho tín hiệu START thông qua đầu ra DO33.6. Khi đó mạch ngoài rơle KA37.AT4 ở (13 - 5) sẽ có điện, tiếp điểm phụ thường mở NO KA37.AT4 ở (13 - 2) của mạch điều khiển được đóng lại, lúc này cuộn hút của Contactor KM11.T4 ở (13 - 2) có điện 220V AC ở mạch điều khiển khi đó các tiếp điểm chính của Contactor này ở mạch động lực cùng được đóng lại. Động cơ M5 có điện 3 pha 380V AC, lúc này M5 làm việc ở cơ cấu chạy băng tải T4. Đồng thời khi rơle KM11.T4 có điện thì tiếp điểm thường mở NO KM11.T4 ở (13 - 6) cùng được đóng lại đưa tín hiệu đến PLC thông qua đầu vào DI03.5 (Confirmation March) cho biết băng tải T4 đã chạy. Sau 3s (thời gian này đã được đặt trong chương trình PLC), bộ điều khiển khả trình PLC sẽ đưa tín hiệu khởi động cho bàn quay thông qua đầu ra DO06.0 cấp điện cho rơle mạch ngoài KA38.ART ở (14 - 1). Khi rơle KA38.ART có điện thì tiếp điểm phụ thường mở NO KA38.ART ở (14 - 0) sẽ đóng lại, nên cuộn hút của Contactor KM12.RT ở (14 - 0) sẽ có điện 220V AC của mạch điều khiển. Khi đó các tiếp điểm chính của Contactor này ở mạch động lực cùng đóng lại do đó động cơ M6 có điện 3 pha 380V AC, lúc này động cơ M6 làm việc ở cơ cấu bàn quay (Rotary table). Đồng thời khi rơle KM12.RT có điện, tiếp điẻm thường mở NO KM12.RT ở (14 - 1) đóng lại đưa tín hiệu đến PLC thông qua đầu vào DI03.7 (Confirmation March) cho biết bàn quay đã chạy. Sau 3s tiếp theo (thời gian này đã đặt trong chương trình PLC), bộ điều khiển khả trình PLC sẽ đưa ra tín hiệu khởi động cho băng tải T2 và T3 thông qua đầu ra DO06.2 cấp điện cho rơle mạch ngoài KA45.AT2T3 ở (15 - 5) sẽ đóng lại, thì cuộn hút của Contactor KM13.T2T3 ở (15 - 5) sẽ có điện 220V AC của mạch điều khiển. Khi đó các tiếp điểm chính của Contactor này ở mạch động lực cùng được đóng lại. Do đó động cơ M7 và M8 cùng có điện 3 pha 380V AC, lúc này 2 động cơ cùng làm việc ở cơ cấu của 2 băng tải thẳng đứng và quay ngược chiều nhau (do đã được đấu đảo pha ở hộp đấu dây của M8). Đồng thời khi rơle KM13.T2T3 ở (15 - 5) có điện thì tiếp điểm thường mở NO KM13.T2T3 ở (16 - 3) sẽ đóng lại đưa tín hiệu đến PLC thông qua đầu vào DI04.7 (Confirmation March), cho biết băng tải T2 và T3 đã chạy. Sau 3s (thời gian này đã được đặt trong chương trình PLC), bộ điều khiển khả trình PLC sẽ đưa ra tín hiệu khởi động cho băng tải T1 thông qua đầu ra DO06.4 cấp điện cho rơle mạch ngoài KA49.AT1 ở (17 - 4). Khi rơle KA49.AT1 có điện thì tiếp điểm phụ thường mở NO KA49.AT1 ở (17 - 2) sẽ đóng lại khi đó cuộn hút của Contactor KM14.T1 ở (17 - 2) sẽ có điện 220V AC của mạch điều khiển. Lúc đó các tiếp điểm chính của Contactor ở mạch động lực cùng được đóng lại. Động cơ M9 được cấp điện 3 pha 380V AC, lúc này động cơ M9 làm việc ở cơ cấu băngn tải T1. Đồng thời khi rơle KM14.T1 ở (17 - 2) có điện thì tiếp điểm thường mở NO KM14.T1 ở (17 - 5) sẽ đóng lại đưa tín hiệu đến PLC thông qua đầu vào DI05.4 (Confirmation March), cho biết bănng tải T1 đã chạy. Kết thúc chu trình khởi động hệ thống đường tải. Khi muốn lấy bao (Demand Sacks) thì người vận hành ấn vào nút ấn S30 ở bảng điều khiển tại chỗ LCB làm cho rơle KA32.DS ở (11 - 2) có điện 220V AC của mạch điều khiển. Khi đó tiếp điểm thường mở NO KA32.DS ở (12 - 2) đóng lại và tín hiệu được gửi vào bộ điều khiển PLC thông qua đầu vào DI02.5. Bộ điều khiển PLC xử lý như chương trình điều khiển PLC: (PB3; Segment 6; Sack Request) tín hiệu đầu ra mạch ngoài được đưa tới tủ điều khiển rơle RYP – 62/PLC/62 (Relay Panel) trong trạm điện phụ khu vực LSS6 – 2. Tín hiệu yêu cầu lấy bao từ PLC – 62 được gửi tới trung tâm vận hành điều khiển nhà đóng bao chỉ thị trên màn hình điều khiển vận hành. Và từ đây người vận hành sẽ điều khiển cho máy đóng bao làm việc và băng tải nào sẽ chạy cấp bao xi-măng cho hệ thống Shiploader làm việc. Khi muốn dừng lấy bao thì người vận hành phải ấn nút ấn S31 ở hộp điều khiển tại chỗ LCB. Tín hiệu được gửi vào bộ điều khiển lập trình PLC và cũng được gửi tới trung tâm vận hành nhà đóng bao chỉ thị trên màn hình điều khiển vận hành dừng cấp bao xi-măng cho hệ thống Shiploader. 3. Các bảo vệ của hệ thống Ship Loader for Sacks Bảo vệ phòng ngừa các lỗi do hệ thống điện Tất cả các động cơ được bảo vệ bằng các rơle nhiệt và bảo vệ ngắn mạch bằng các Aptomat. Các bảo vệ được liên động gửi tín hiệu để dừng thiết bị, các tín hiệu chỉ báo tại tủ điều khiển chính theo sự chỉ báo như sau: Đèn vàng sáng khi có lỗi điện. Đèn xanh nhấp nháy khi hệ thống đang chạy. Chuông, còi sẽ kêu có thể dùng nút ấn để khử lỗi còi kêu. Kiểm soát vị trí làm việc thông thường và an toàn Việc kiểm soát vị trí được sử dụng công tắc Proximity Switches nhãn hiệu TEE, loại XS1 – M30MB230 có 2 dây, sử dụng điện áp 220V AC. Tất cả các vị trí điều khiển trong vận hành sử dụng các rơle phụ có nhiều cặp tiếp điểm. Khi vận hành tự động các giới hạn vị trí thông thường cho phép dịch chuyển đối diện trực tiếp. Với việc vận hành tự động các giới hạn vị trí an toàn không cho phép dịch chuyển trừ phi cưỡng ép thiết bị. Các CAM hoạt động trong các vị trí được kiểm soát, bản thân các Switches và các bulong bắt không bao giờ được lỏng dẫn đến mất tín hiệu làm cho giới hạn vị trí qua lớn. Kiểm soát vòng quay của băng tải Việc kiểm soát vòng quay dùng thiết bị có nhãn hiệu TEE loại XSA – V – 1161 và được lắp đặt ở roller đầu cuối đối ngược với động cơ tang cuốn (Drum). Khi có lỗi về vòng quay (có thể do kẹt hoặc trượt) nó sẽ gửi tín hiệu về rơle phụ để đưa tín hiệu dừng tới thiết bị điều khiển, tín hiệu sẽ được hiển thị trên tủ điều khiển chính Switchboard theo chỉ báo sau: Đèn vàng sáng báo lỗi kiểm soát vòng quay. Đèn xanh sáng nhấp nháy chỉ báo có thể moto lỗi. Còi kêu liên tục có thể dùng nút ấn để khử tín hiệu còi kêu, nhưng đèn xanh vẫn nhấp nháy trong trường hợp này. Kiểm soát độ lệch ở các băng tải Kiểm soát độ lệch băng tải dùng thiết bị nhãn hiệu TEE loại XCR – T – 215 mỗi băng tải có 2 thiết bị kiểm soát, mỗi thiết bị được lắp ở một bên. Có 2 cặp tiếp điểm thường mở NO (Normal Open) và thường đóng NC (Normal Close). Tiếp điểm thường đóng NC của cả 2 bộ kiểm soát được lắp nối tiếp nhau và sẽ dừng moto ngay khi bị tác động. Tiếp điểm thường mở NO của cả 2 bộ kiểm soát được mắc song song với nhau đưa tín hiệu vào rơle phụ dùng để chỉ báo tín hiệu ở bảng điều khiển khi có tác động. Đèn vàng sáng báo lệch băng tải Đèn xanh nhấp nháy chỉ báo băng tải nào bị tác động Còi kêu liên tục có thể khử tiếng kêu bằng nút ấn Có thể nới lỏng thiết bị kiểm soát độ lệch băng tải ra để chạy băng tải và chỉnh băng tải cho đến khi hết lệch thì ta có thể chạy lại hệ thống Bảo vệ nhiệt trong động cơ ở tang cuốn-DRUM MOTOR Trong động cơ DRUM cho băng tải có một thiết bị bảo vệ nhiệt. Tín hiệu đưa đến bảng điều khiển Đèn vàng sáng: tín hiệu chung cho động cơ. Đèn xanh sáng: là đèn tín hiệu chạy của thiết bị. Còi kêu liên tục: có thể được khử lỗi bằng nút ấn. Ngắt còi và kiểm tra đèn tín hiệu Trên tủ điều khiển có: Một nút ấn để tắt còi, nó sẽ dừng kêu khi ấn. Mặt bên đèn báo lỗi FAULT PILOT vẫn tiếp tục sáng cho đến khi khắc phục hết lỗi. Một nút ấn cho việc kiểm tra đèn tín hiệu. Dừng khẩn cấp Trên bảng điều khiển và ở phía đưới tủ còn có thêm một nút ấn hình nấm dùng để ấn khi gặp sự cố, nó sẽ làm dừng toàn bộ hệ thống. Nếu muốn chạy lại thì phải nhả nút ấn này ra. chương 3 x©y dùng ph­¬ng ¸n vËn t¶i hµng hãa nhiÒu h­íng b»ng thiÕt bÞ vËn t¶i liªn tôc 3.1. §Ò XUÊT C¤NG NGHÖ [Tr 69, 3 ] S1 S3 S2 H×nh 3.1. S¬ ®ång c«ng nghÖ hÖ thèng b¨ng t¶i Giải thích sơ đồ Sơ đồ trên gồm: - 3 tuyến vận chuyển 1, 2 và 3; - 2 thùng chứa TP1 và TP2 ; - 3 silô S1, S2, và S3 ; - 6 băng tải BT1, BT2, BT3, BT4, BT5, BT6 ; - 6 Đèn báo làm việc của hệ thống băng tải ( BT1÷ BT6 ); - 4 Đèn báo trạng thái làm việc của van trên thùng chứa ( DV1 ÷ DV4 ) Thiết kế hệ thống băng tải như hình 3.1. Băng tải có ba dòng chuyển dịch vật liệu. Vật liệu được vận tải từ 1 đổ vào thùng phân phối TP1 sau đó vật liệu được phân phối theo hai đường chính; đường thứ 1 theo băng tải 2 và 3 đổ vào xilô S1, đường thứ 2 theo băng tải 4 đổ vào thùng phân phối TP2. Từ đường phân phối TP2 phân ra hai đường nhánh: một theo băng tải 6 đổ vào xilô S2 nhánh thứ hai theo băng tải 5 đổ vào xilô S3. - Các yêu cầu chính khi thiết kế đối với hệ thống băng tải này gồm 1. Thứ tự khởi động các băng tải ngược chiều dòng khởi động vật liệu 2. Dừng băng tải nào đó chỉ được phép khi băng tải trước đó đã dừng 3. Phải có cảm biến báo tốc độ của mỗi băng tải và cảm biến báo có tải trên băng hoặc trong các thùng chứa + Thùng phân phối 1 quyết định cho băng tải 1 hoạt động hay dừng hoạt động. + silô 1 quyết định cho băng tải 2 và 3 dừng hoạt động hay dừng hoạt động. + Thùng phân phối 2 quyết định cho băng tải 4 hoạt động hay dừng hoạt động. + silô 3 quyết định cho băng tải 5 hoạt động hay dừng hoạt động. + silô 2 quyết định cho băng tải 6 hoạt động hay dừng hoạt động. ĐB1 ÷ ĐB6 hiển thị trạng thái làm việc của sáu băng tải tương ứng. Van 1 và 2 đóng hoặc mở khi thùng phân phối 1 được ít hoặc đầy nguyên liệu. Van 3 và 4 đóng hoặc mở khi thùng phân phối 2 đước ít hoặc đầy nguyên liệu. + Thùng phân phối 1 HIGH: tín hiệu báo mức cao của thùng phân phối 1 LOW: tín hiệu báo mức thấp của thùng phân phối 1 + Thùng phân phối 2 HIGH: tín hiệu báo mức cao của thùng phân phối 2 LOW: tín hiệu báo mức thấp của thùng phân phối 2 + Silô 1 HIGH: tín hiệu báo mức cao của silô 1 LOW: tín hiệu báo mức thấp của silô 1 + Silô 2 HIGH: tín hiệu báo mức cao của silô 2 LOW: tín hiệu báo mức thấp của silô 2 + Silô 3 HIGH: tín hiệu báo mức cao của silô 3 LOW: tín hiệu báo mức thấp của silô 3 3.2. THIÕT KÕ Tñ §IÖN §Éng lùc Hình 3.2. Sơ đồ mạch động lực. QT: Cầu dao tổng cấp nguồn cho mạch động lực. MC: Tiếp điểm chính của công tắc tơ tổng. Q1 ÷ Q6: Cầu dao đóng cắt cung cấp nguồn cho các động cơ. MC1 ÷ MC6: là tiếp điểm chính của các công tắc tơ. OC1 ÷ OC6: Là các rơle nhiệt dùng để bảo vệ quá nhiệt cho các động cơ M1 ÷ M6. M1 ÷ M6 là các động cơ truyền động chính cho băng tải BT1 ÷ BT6. 3.2.1. Giíi thiÖu cÊu t¹o nguyªn lý ho¹t ®éng cña mét sè c¸c phÇn tö trong m¹ch ®éng lùc -Aptomat dùng để đóng cắt không thường xuyên trong các mạch điện. Cấu tạo của aptomat gồm hệ thống các tiếp điểm có bộ phận dập hồ quang, bộ phận tự động tự động cắt mạch để bảo vệ quá tải và ngắn mạch. Bộ phận cắt mạch điện bằng tác động điện từ theo dòng cực đại, khi dòng vượt quá trị số cho phép chúng sẽ cắt mạch điện để bảo vệ thiết bị khi bị quá tải và ngắn mạch H×nh 3.3. ThiÕt bÞ ®ãng c¾t ®iÖn tù ®éng ( aptomat ) - Rơ le nhiệt được sử dụng để bảo vệ quá dòng hoặc quá nhiệt. Khi dòng điện quá lớn hoặc vì một lý do nào đó dòng điện cuộn dây động cơ quá cao rơ le nhiệt ngắt mạch điện để bảo vệ động cơ truyền động. Phần tử cơ bản của rơ le nhiệt là cơ cấu lưỡng kim gồm có hai kim loại khác nhau về bản chất, có hệ số giãn nở nhiệt khác nhau và được hàn lại với H×nh 3.4. R¬ le nhiÖt vµ m¹ch ®iÖn nhau. Bản lưỡng kim được đốt nóng bằng điện trở có dòng điện của mạch cần bảo vệ chạy qua. Khi làm việc bình thường sự phát nóng của điện trở này không đủ để cơ cấu lưỡng kim biến dạng. Khi dòng điện vượt quá định mức bản lưỡng kim bị đốt nóng và bị uốn cong, kết quả mạch điện của thiết bị bảo vệ hở. - Công tắc tơ và rơ le trung gian được dùng để đóng ngắt các mạch điện cấu tạo của chúng bao gồm các bộ phận chính sau đây. 1 Cuộn dây hút 2 Mạch từ tính 3 Phần động ( phần ứng) 4 Hệ thống tiếp điểm ( thường đóng thường mở ) Các tiếp điểm thường mở của thiết bị chỉ đóng khi cuận dây hút có điện và ngược lại các tiếp điểm thường đóng mở ra khi cuộn dây hút có điện, đóng khi mất điện H×nh 3.5. C«ng t¾c t¬ 3.3. thiÕt kÕ ®iÒu khiÓn ®o l­êng møc c¸c thïng chøa 3.3.1. C¸c thiÕt bÞ ®o l­êng [ Tr 23,1 ] Trong quá trình sản xuất cũng như vận chuyển sản phẩm yêu cầu độ chính xác về số lượng và trọng lượng các sản phẩm cần có các thiết bị đo lường với mức độ chính xác cao. Các thiết bị này có nhiệm vụ cân, đo sản phẩm. Để thực hiện phép đo có thể sử dụng nhiều cách khác nhau: đo trực tiếp và đó gián tiếp.Thiết bị đo lường là những thiết bị kỹ thuật dùng để gia công tín hiệu mang thông tin đo thành dạng tiện lợi cho người quan sát. Mỗi loại thiết bị đều có tính năng riêng của nó. Trong đó có một số thiết bị đo thường dùng trong các dây chuyền sản xuất của hệ thống băng tải là: - Thiết bị đo lưu lượng trong các thùng chứa, silô: + Lưu lượng kế siêu âm + Lưu lượng kế điện từ + Lưu lượng kế thể tích - Thiết bị đo mức trong các thùng chứa, silô: Đơn vị đo là cm + Đo mức khối lượng chất trong các silo và thùng chứa + Đo mức môi trường làm việc - Thiết bị đo áp suất: Đơn vị đo là Pascal (Pa). Pa = N/m2 + Đo áp suất gần bằng Pkq với thiết bị là Baromet Baromet chất lỏng Baromet hình ống Baromet tự ghi + Đo áp suất lớn hơn áp suất khí quyển với thiết bị sử dụng là Manomet Manomet chất lỏng, hở loại thẳng Manomet chất lỏng hở loại nghiêng Manomet chất lỏng kín Manomet kim loại dạng lò xo Manomet kim loại dạng hình ống + Đo áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển với thiết bị là chân không kế Áp kế thủy ngân đơn giản Áp kế Maxleot Áp kế Mozo - Thiết bị đo nhiệt độ: Đơn vị là Kenvin (0K) hoặc Cenxiut (0C) - Thiết bị đo thành phần và nồng độ khí CO, CO2và nồng độ khói. - Thiết bị đo trọng lượng vật liệu trong thùng chứa, silô - C¸c bé c¶m biÕn quang ®iÖn Tíi PLC R1 ThiÕt bÞ dß quang §I èt ph¸t quang 0 V H×nh 3.6. S¬ ®å m¹ch c¶m biÕn quang Trong đó R1 có tác dụng hạn chế dòng điện cho đèn phát ThiÕt bÞ dß quang häc VËt thÓ Di èt ph¸t quang a) §i èt ph¸t quang ThiÕt bÞ dß quang b ) Nguån s¸ng C¸c ch©n kÕt nèi ®iÖn VËt thÓ ThiÕt bÞ dß quang häc C ) H×nh 3.7. C¸c bé c¶m biÕn quang ®iÖn Các thiết bị chuyển mạch quang điện có thể vạn hành theo kiểu truyền phát, vật thể cần phát hiện sẽ chắn chùm sáng ( thường là bức xạ hồng ngoại ), không cho chúng chiếu tới thiết bị dò ( hình 3.7 (b), hoặc theo kiểu phản xạ , vật thể cần phát hiện sẽ phản chiếu chùm sáng lên thiết bị dò ( hình 3.7 (a). Trong cả hai kiểu cực phát bức xạ thông thường là diode phát quang (LED) thiết bị dò bức xạ có thể transistor, được gọi là cặp Darlington. Cặp Darlington làm tăng độ nhạy của thiết bị. Tùy theo mạch được sử dụng, đầu ra có thể được chế tạo để chuyển mạch đến mức cao hoặc mức thấp khi ánh sáng đến transistor. Các bộ cảm biến được cung cấp dưới dạng các hộ cảm nhận sự có mặt của các vật thể ở khoảng cách ngắn, thường nhỏ hơn 5 mm hình 3.7(c ) minh họa bộ cảm biến chữ U, trong đó vật thể ngăn chặn chùm sáng - Điode quang. Tùy theo mạch được sử dụng, đầu ra có thể đuwọc thiết kế để chuyển mạch đến mức cao hoặc mức thấp khi ánh sáng đập vào diode. Một kiểu thiết bị thường sử dụng nữa là tế bào quang dẫn. ĐIện trở của tế bào quang dẫn, thườngng là cadmi sulphide, phụ thuộc vào cường độ ánh sáng chiếu lên tế bào. Ánh sáng +5 V 4 3 2 Ngâ ra c¸c xung 5 6 100pF H×nh 3.8. Bé chuyÓn ®æi ®iÖn ¸p tÇn sè Đối với các loại cảm biến nêu trên, ánh sáng được chuyển thành sự thay đối dòng điện, điện áp hoặc điện trở. Nếu tín hiệu ra được sử dụng theo độ đo cường độ ánh sáng, thay vì sự hiện diện vắng mặt của vật thể trên đường truyền sáng, tín hiệu này cần sự khuếch đại, sau đó chuyển từ analog sang digital bằng thiết bị chuyển đổi analog – digital. Một cách khác là sử dụng thiết bị chuyển đổi ánh sáng – tần số, sau đó ánh sáng chuyển đổi thành chuỗi xung có tần số là đo cường độ ánh sáng. Các bộ cảm biến mạch tích hợp TSL220 kết hợp bộ cảm biến ánh sáng và bộ chuyển đổi điện áp – tần số ( hình 3.8 ) 3.3.2. C¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn[ Tr 35, 4 ] Để điều khiển hệ thống băng tải trước hết phải có một phòng điều khiển trung tâm bao gồm: Trạm vận hành (IOS – Operator station) là giao diện giữa người và máy, người vận hành điều khiển các thiết bị và theo dõi quá trình hoạt động thông qua bàn phím và màn hình hiển thị (Màn hình hiển thị kiểu touch screen). H×nh 3.6. Tr¹m d÷ liÖu IDS ( Data base Station ) nó được sử dụng cho việc lưu trữ dữ liệu của DCS. Phòng kỹ thuật (IES – Engineering work Station), được sử dụng làm nơi tạo ra các phần mềm cho DCS. Thiết bị được đặt trong phòng kĩ thuật là một máy tính cá nhân và phần mềm chạy trên hệ điều hành Windows. Ba thiết bị trên được đặt tại phòng điều khiển trung tâm (CCR). Ngoài ra các thiết bị phụ trợ khác như máy in đen trắng, máy in màu cũng được đặt tại CCR. Trạm điều khiển (ICS – Control Station), là tủ chứa bộ vi xử lý đa mạch vòng cơ bản và điều khiển chung. Đường truyền dữ liệu (DPCS – F), truyền tải dữ liệu với tốc độ đường truyền dữ liệu cao giữa trạm vận hành (IOS), trạm dữ liệu (IDS) và phòng kỹ thuật (IES). Bộ điều khiển logic khả trình PLC của SEMEN dùng để điều khiển các động cơ. Hệ thống băng tải làm việc cũng là lúc các tín hiệu được báo về phòng điều khiển trung tâm thông qua màn hình máy vi tính, ngoài ra hệ thống camera được đặt tại dây chuyền băng tải cho phép người vận hành biết được quá trình hoạt động cũng như các lỗi trong khâu sản xuất 3.4. thèng kª c¸c biÕn ®Çu vµo ®Çu ra cña hÖ thèng Ở đây các thống kê đầu vào và ra là các tín hiệu đầu vào và ra của PLC. Các biến vào và ra là các tín hiệu từ những cảm biến quang của các silô. Ta sẽ không kể đến những mức trung gian. Mà chỉ kể đến những đầu vào và ra quyết định cho băng tải chạy hay dừng, trong đó đầu vào là đèn báo hiệu mức cao quyết định cho băng truyền dừng không chạy nữa và đèn báo hiệu mức thấp sẽ quyết định cho silô chạy. Khi có một băng tải làm việc độc lập, không liên quan đến các thiết bị khác, điều khiển hệ truyền động bằng hệ thống nút bấm và công tắc tơ lắp trong tủ điện của băng tải. Thứ tự khởi động các động cơ truyền động băng tải ngược chiều với dòng vận chuyển vật liệu. Dùng băng tải bất kì nào đó chỉ được phép khi băng tải trước nó đã dừng. B¶ng 3.1. B¶ng ph©n tÝch c¸c ®Çu vµo ( DI ) cña hÖ thèng PLC STT Các đầu vào của hệ thống (DI) Các đầu vào của PLC 1 Nút dừng hệ thống (Stop) I2.0 2 Nút khởi động hệ thống (Start) I2.1 3 Băng truyền 1 họat động I0.0 4 Băng truyền 2 hoạt động I0.1 5 Băng truyền 3 hoạt động I0.2 6 Băng truyền 4 hoạt động I0.3 7 Băng truyền 5 hoạt động I0.4 8 Băng truyền 6 hoạt động I0.5 9 Tín hiệu mức thấp (cao) trên thùng phân phối 1 quyết định cho băng tải 1 hoạt động hay dừng I0.6 10 Tín hiệu mức thấp (cao) trên thùng phân phối 2 quyết định cho băng tải 4 hoạt động hay dừng I0.7 11 Tín hiệu mức thấp (cao) trên silô 1 quyết định cho băng tải 2 và 3 sẽ hoạt độ ng I1.0 12 Tín hiệu mức thấp (cao) trên silô 2 quyết định cho băng tải 6 sẽ hoạt động I1.1 13 Tín hiệu mức thấp (cao) trên silô 3 quyết định cho băng tải 5 ngưng hoạt động I1.2 14 Cảm biến đo tốc độ của băng tải 6 quyết định cho băng tải 4 và van V4 hoạt động I1.3 15 Cảm biến đo tốc độ của băng tải 5 quyết định cho băng tải 4 và van V3 hoạt động I1.4 16 Cảm biến đo tốc độ của băng tải 4 quyết định cho băng tải 1 và van V2 hoạt động I1.5 17 Cảm biến đo tốc độ của băng tải 3 quyết định cho băng tải 2 hoạt động I1.6 18 Cảm biến đo tốc độ của băng tải 2 quyết định cho băng tải 1 và van V1 hoạt động I1.7 B¶ng 3.2. B¶ng ph©n tÝch c¸c ®Çu ra ( DO ) cña hÖ thèng PLC STT Các đầu ra của hệ thống (DO) Các đầu vào của PLC 1 Động cơ băng truyền 1 Q0.0 2 Động cơ băng truyền 2 Q0.1 3 Động cơ băng truyền 3 Q0.2 4 Động cơ băng truyền 4 Q0.3 5 Động cơ băng truyền 5 Q0.4 6 Động cơ băng truyền 6 Q0.5 7 Đèn báo băng tải BT1 làm việc Q0.6 8 Đèn báo băng tải BT2 làm việc Q0.7 9 Đèn báo băng tải BT3 làm việc Q1.0 10 Đèn báo băng tải BT4 làm việc Q1.1 11 Đèn báo băng tải BT5 làm việc Q1.2 12 Đèn báo băng tải BT6 làm việc Q1.3 13 Đèn báo mức cao của TP1 Q1.4 14 Đèn báo mức cao của TP2 Q1.5 15 Đèn báo mức cao của S1 Q1.6 16 Đèn báo mức cao của S2 Q1.7 17 Đèn báo mức cao của S3 Q2.0 18 Chuông Q2.1 19 Đóng van 1 Q2.2 20 Mở van 1 Q2.3 21 Đóng van 2 Q2.4 22 Mở van 2 Q2.5 23 Đóng van 3 Q2.6 24 Mở van 3 Q2.7 25 Đóng van 4 Q3.0 26 Mở van 4 Q3.1 3.5. x©y dùng c«ng nghÖ m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn c¬ b¶n Sơ đồ đầu nối đầu vào PLC: modul DI 32 R16 R17 R14 R13 R11 R10 R9 R6 R5 R15 R12 R8 R7 R4 R3 R2 R1 R0 H×nh 3.7. S¬ ®å nèi d©y ®Çu vµo cña PLC Sơ đồ đầu nối đầu ra PLC: DO 32 R3.1 R1.7 R1.6 R2.0 R3.0 R2.7 R2.6 R2.5 R2.4 R2.3 R2.2 R2.1 R1.5 H×nh 3.8. S¬ ®å nèi d©y ®Çu ra cña PLC Gi¶i thÝch s¬ ®å vµ nguyªn lý ho¹t ®éng Muốn vận chuyển theo hướng 1 thì BT1, BT2, BT3 ( Các tiết điểm chuyển mạch ) kín rơle R0, R1, R2, có điện tác động đóng tiếp điểm R0, R1, R2 trên (hình 3.7) kín đầu vào I0.0, I0.1, I0.2 của PLC có tín hiệu Nhấn nút start rơle R16 có điện đóng tiếp điểm R16 trên ( hình 3.7 ) đầu vào I2.0 của PLC được kích hoạt Khi băng tải BT3 đạt giá trị định mức rơle kiểm tra tốc độ Rkttđ3 tác động đóng tiếp điểm Rkttđ3 cấp điện cho rơle R14 tiếp điểm R14 trên (hình 3.7) đóng đầu vào I1.6 của PLC được kích hoạt Khi băng tải BT2 đạt tốc độ định mức thì rơle kiểm tra tốc độ Rkttđ2 tác động đóng tiếp điểm Rkttđ2 cấp điện cho rơle R15 tiếp điểm R15 trên ( hình 3.7 ) đóng đầu vào I0.7 được kích hoạt Khi xilô S1 đầy thì cảm biến mức báo đầy tiếp điểm S3 kín đóng điện cho rơle R10 tiếp điểm R10 trên ( hình 3.7 ) đóng lại đầu vào I1.2 của PLC được kích hoạt Khi thùng chứa TP1 đầy thì cảm biến mức tác động đóng tiếp điểm TP1 cấp điện cho rơle R6 tiếp điểm R6 trên ( hình 3.7 ) đóng lại đầu vào I0.6 của PLC được kích hoạt Muốn vận chuyển theo hướng 2 thì BT1, BT4, BT6 ( Các tiết điểm chuyển mạch ) kín rơle R0, R3, R5 có điện tiếp điểm R0, R3, R5 trên ( hình 3.7 ) đóng đầu vào I0.0, I0.3, I0.5 của PLC được kích hoạt Khi tốc độ của băng tải BT6 đạt giá trị định mức thì rơle kiểm tra tốc độ Rkttđ6 tác động đóng tiếp điểm Rkttđ6 cấp điện cho rơle R11 tiếp điểm R11 trên ( hình 3.7) đóng đầu vào I1.3 của PLC được kích hoạt Khi tốc độ của băng tải BT4 đạt tốc độ định mức thì rơle kiểm tra tốc độ Rktt4 tác động đóng tiếp điểm Rktt4 cấp điện cho rơle R13 tiếp điểm R13 trên ( hình 3.7 ) đóng lại đầu vào I1.5 của PLC được kích hoạt Khi xilô S3, S2 và thùng chứa TP2 đầy thì cảm biến mức S3, S2, TP2 tác động đóng tiếp điểm S2, S3, TP2 cấp điện cho các rơle R10, R9, R7 các tiếp điểm R10, R9, R7 trên ( hình 3.7 ) đóng lại các đầu vào I1.2, I1.1, I0.7 của PLC được kích hoạt Muốn vận chuyển theo hướng 3 thì BT1,BT4, BT5 ( Các tiết điểm chuyển mạch ) kín rơle R0, R3, R4 có điện đóng tiếp điểm R0, R3, R4 trên ( hình 3.7 ) đầu vào I0.1, I0.2, I0.3 của PLC được kích hoạt Khi tốc độ của băng tải BT5 đạt giá trị định mức thì rơle kiểm tra tốc độ Rkttđ5 tác động đóng tiếp điểm Rkttđ5 cấp điện cho rơle R12 tiếp điểm R12 trên ( hình 3.7 ) đóng đầu vào I1.4 của PLC được kích hoạt M¹ch ®iÖn ®Çu ra Chuông 0 CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC CC R1.0 R2.1 R1.2 R1.1 R0.7 R0.6 R0.0 R0.1 R0.2 R0.5 R0.4 R0.3 ĐBT5 ĐBT4 ĐBT3 ĐBT2 ĐBT1 MC6 MC5 MC4 MC3 MC2 MC1 CC CC CC CC CC CC CC CC CC R2.4 R2.3 R2.2 R2.0 R1.7 R1.6 R1.5 R1.4 R1.3 MV2 ĐV1 MV1 ĐPT1 ĐBT6 ĐS3 ĐS2 ĐS1 ĐTP2 CC CC CC CC CC R3.1 R3.0 R2.7 R2.6 R2.5 ĐV4 MV4 ĐV3 MV3 ĐV2 Hình 3.10. Sơ đồ cơ bản mạch điện đầu ra của hệ thống Thuyết minh cc cầu chì bảo vệ thiết bị MC1 ÷ MC6 là các khởi động từ cấp điện cho các động cơ M1 ÷ M6 làm việc ĐBT1 ÷ ĐBT6 là các đèn báo trạng thái băng tải đang làm việc ĐPT1, ĐPT2, ĐS1, ĐS2, ĐS3 là các đèn báo mức của các thùng chứa và các xilô MV1 ÷ MV4 và ĐV1 ÷ ĐV4 là các solenoivalve đóng mở các van của các xilô và thùng chứa Chuông báo hệ thống chuẩn bị làm việc Khi đầu ra Q2.1 của PLC có điện thì micro role R2.1 đóng tiếp điểm R2.1 đóng lại cấp điện cho chuông báo hiệu băng tải chuẩn bị làm việc. Khi đầu ra Q0.0 ÷ Q0.5 của PLC có điện thì các Micro role R0.0 ÷ R0.5 có điện đóng các tiếp điểm R0.0 ÷ R0.5 cấp nguồn cho các khởi động từ MC1 ÷ MC6 kết quả là các tiếp điểm MC1 ÷ MC6 trên mạch động lực đóng lại các động cơ M1 ÷ M6 được khởi động Khi đầu ra Q0.6 ÷ Q1.3 của PLC có điện thì các micro role R0.6 ÷ R1.3 được cấp nguồn kết quả là các tiếp điểm R0.6 ÷ R1.3 đóng lại cấp nguồn cho các đèn báo ĐBT1 ÷ ĐBT6 báo hiệu trạng thái làm việc của các băng tải Khi đầu ra Q1.4 ÷ Q2.0 của PLC có điện thì các micro role R1.4 ÷ R2.0 được cấp nguồn kết quả là các tiếp điểm R1.4 ÷ R2.0 đóng lại cấp nguồn cho các đèn báo mức trong các thùng chứa và các xilô ĐTP1, ĐTP2, ĐS1, ĐS2, ĐS3 sáng Khi đầu ra Q2.2 ÷ Q3.1 của PLC có điện thì các micro role R2.2 ÷ R3.1 được cấp nguồn kết quả là các tiếp điểm thường mở R2.2 ÷ R3.1 đóng lại cấp nguồn cho các solenoid valve đóng hoặc mở các van trên các thùng chứa và các xilô 3.6. lùa chän cÊu h×nh cho plc Qua thiết kế sơ bộ hệ thống băng tải vận chuyển hàng hóa theo ba hướng như trên cần có một PLC để điều khiển hệ thống. Cần sử dụng một modul đầu vào( Digital Input ) DI 32 Bit Một Modul đầu ra ( Digital Out Put ) DO 32 Bit Trên thị trường có bán một số PLC của một số hãng như: Mitsubitshi, OMRON, SEMEN.. Ở đây chọn PLC của hãng SEMEN vì thiết bị này dễ sử dụng, giá thành không đắt, bền và trong quá trình học tập trong nhà trường đã được tiếp xúc và làm quen với thiết bị của hãng này. PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm các thành phần sau: CPU các loại khác nhau: 312IFM, 312C, 313, 313C, 314, 314IFM, 314C, 315, 315-2 DP, 316-2 DP, 318-2, Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tương đồng /số: SM321, SM322, SM323, SM331, SM332,SM334, SM338, SM374 Module chức năng FM Module truyền thông CP Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho các module khác, dòng 2A, 5A, 10A Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365 Chọn PLC. S7-300_PS307, CPU 314, MODUL DI 32, MODUL DO 32 S7-300_PS307 S7_314 S7-300_IO KÕt luËn Sau ba tháng làm tốt nghiệp, dưới sự hướng dẫn tận tình của TS. Hoàng Xuân Bình và các thầy cô giáo trong tổ bộ môn cộng với sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống băng tải vận chuyển hàng hóa theo nhiều hướng. Về cơ bản em đã hệ thống hóa được các thiết bị vận tải liên tục, tìm hiểu một số ứng dụng của chúng trong công nghiệp. tìm hiểu mạch điện của một số hệ thống băng tải trong nhà máy xi măng, thiết kế mạch điện cơ bản một hệ thống băng tải vận chuyển hàng hóa theo 3 hướng . Do thời gian làm đề tài và trình độ kiến thức của bản thân có hạn vì vậy bản đồ án còn nhiều thiếu sót, mới chỉ dừng lại ở mức độ tổng quát và thiết kế tổng quát mạch phần cứng. Để đề tài được hoàn thiện và chi tiết hơn cả phần cứng và phần điều khiển em mong muốn khoa điện công nghiệp tạo điều kiện cho sinh viên khóa sau hoàn thiện đề tài để đề tài có thể được ứng dụng vào thực tế đóng góp cho ngành công nghiệp nước nhà. Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày 06 tháng 7 năm 2009 Sinh viên thực hiện Nguyễn Quốc Huy TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tăng văn Mùi ( 2003 ), Điều Khiển LOGIC LẬP TRÌNH PLC, Nhà xuất bản Thống Kê 2. Bùi Quốc Khánh – Nguyễn Văn Liễn – Nguyễn Thị Hiền (2001), Truyền động điên, Nhà xuất bản Khoa học & Kỹ thuật. 3. Vũ Quang Hồi (2000), Trang bị điện - điện tử công nghiệp, Nhà xuất bản giáo dục. 4. Nguyễn Thái Hưng (2002), Tự động hóa với SIMATIC S7 – 200, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 5. Đồ án tốt nghiệp Trịnh Lê Huy DC701