Đồ án môn học: Điều khiển logic

Đồ án môn học: Điều khiển logic Nhiệm vụ: “Thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ ở hình vẽ sau” Trong đó: M – Tín hiệu khởi động. X – Chuyển động đi xuống. L – Chuyển động đi lên. P – Chuyển động sang phải. T – Chuyển động sang trái. Nội dung: Thiết kế sơ đồ nguyên lý. Tính chọn thiết bị điều khiển. Thiết kế sơ đồ lắp ráp. Phương pháp thiết kế: Hàm tác động. Phương pháp mạch lực và điều khiển: Điện (công suất động cơ P=10kW). Mục lục Lời nói đầu 3 Chương 1 Giới thiệu về công nghệ Giới thiệu về công nghệ và chức năng của cần trục 4 Lựa chọn công nghệ 5 Chương 2 Thiết kế hệ thống điều khiển Sơ đồ công nghệ 6 Tổng hợp công nghệ tạo hàm điều khiển 6 Chương 3 Tính chọn các thiết bị trong hệ thống Thiết bị chấp hành 17 Thiết bị điều khiển 17 Thiết bị bảo vệ 18 Chương 4 Thiết kế sơ đồ lắp ráp Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị 19 Sơ đồ lắp ráp của mạch điều khiển hệ thống 20 Kết luận 23 Lời nói đầu Hiện nay, các công nghệ tiên tiến, các dây chuyền và thiết bị hiện đại đang từng ngày, từng giờ được ứng dụng vào sản xuất. Với chính sách mở cửa của Đảng và Nhà nước ta, chắc chắn các công nghệ tiên tiến và hiện đại của thế giới sẽ ngày càng được áp dụng hiệu quả vào Việt Nam với quy mô, số lượng, chất lượng một cách nhanh chóng. Tác dụng của các công nghệ mới và dây chuyền sản xuất hiện đại đã góp phần thúc đẩy sự nghiệp Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá đất nước. Với vai trò là mũi nhọn của kỹ thuật hiện đại, lĩnh vực tự động hoá đang phát triển với tốc độ ngày càng cao. Trong quá trình sản xuất, việc tự động hoá một dây chuyền sản xuất đóng vai trò rất quan trọng. Nó là cầu nối giữa các hạng mục sản xuất, giữa các phân xưởng trong nhà máy, giữa các máy công tác trong một dây chuyền. Việc điều khiển hoạt động của các dây chuyền hiện đại, tiên tiến cũng ngày càng đa dạng và phức tạp. Một trong những hoạt động không thể thiếu của một nhà máy công nghiệp hiện đại là hệ thống cần trục rải liệu. Cần trục là một thiết bị vận chuyển và nâng hạ trong nhà máy, năng suất của cần trục ảnh hưởng rất lớn đến đến năng suất chung của nhà máy. Vì vậy, các thiết bị điện và hệ thống điều khiển của cần trục phải đảm bảo việc tiện lợi, có năng suất cao, vận hành an toàn và thao tác đơn giản, cũng như đáp ứng đầy đủ các đặc điểm, yêu cầu công nghệ của hệ thống. Đồ án “Thiết kế hệ thống điều khiển công nghệ rải liệu” nhắm mục đích cho sinh viên tiếp xúc làm quen với các hệ thống cần trục rải liệu. Sử dụng những phương pháp tổng hợp hệ thống đã học vào thực nghiệm, làm quen với các thiết bị điều khiển truyền động, ghép nối mạch điều khiển. Trang bị cho chúng ta những kiến thức cơ bản trước khi ra trường. Trong quá trình thiết kế, với sự giúp đỡ của các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn và ý kiến của các bạn, em đã hoàn thành được bản đồ án này. Nhưng do thời gian tương đối ngắn và kinh nghiệm còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lưu Đức Dũng và sự góp ý của các bạn sinh viên. Hà Nội ngày 30 tháng 05 năm 2003 Sinh viên Lê Văn Việt chương 1 Giới thiệu về công nghệ I. Giới thiệu về công nghệ và chức năng của cần trục. Cần trục là thiết bị dùng để nâng bốc vận chuyển hàng hoá thiết bị dùng trên công trường xây dựng, trong nhà máy công nghiệp luyện kim, cơ khí lắp ráp, trong hải cảng... Theo chức năng, cần trục được chia ra làm hai loại: Cần trục vận chuyển được dùng rộng rãi với yêu cầu chính xác không cao. Cần trục lắp ráp dùng nhiều trong các nhà máy cơ khí để lắp ghép các chi tiết máy móc với yêu cầu chính xác cao. Cần trục rải liệu được xếp vào loại cần trục vận chuyển. Nó có thể di chuyển phụ tải theo hai phương: phương nằm ngang và phương thẳng đứng nhờ vào hệ thống truyền động đặt trên cần trục. Chế độ làm việc của các cơ cấu cần trục được xác định từ các yêu cầu của quá trình công nghệ, chức năng của cần trục trong dây truyền sản xuất. Nhìn chung, các thiết bị điện cần trục làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại, dễ bị quá tải nhiều, tần số đóng cắt lớn, chế độ quá độ xảy ra nhanh khi mở máy, hãm và đảo chiều... Từ những đặc điểm của hệ thống cần trục nói chung, có thể đưa ra các yêu cầu công nghệ cơ bản của hệ thống cần trục rải liệu: Sơ đồ cấu trúc của hệ điều khiển tự động phải đơn giản. Các phần tử cấu thành có độ tin cậy cao, đơn giản về cấu tạo và thay thế dễ dàng. Điện áp cung cấp cho lưới điện cần trục không được quá 500V xoay chiều (thường dùng mạng điện ~380V hoặc ~ 220V). Cần trục phải được bảo vệ chống quá tải và chống ngắn mạch bằng rơle dòng điện cực đại, không được dùng rơle nhiệt và cầu chì trong mạch động lực. Mặt khác, để tránh động cơ tự mở máy sau khi điện áp được phục hồi, ta còn phải dùng thiết bị bảo vệ điện áp cực tiểu – bảo vệ không. Quá trình mở máy diễn ra theo một luật đã được định sẵn. Sơ đồ điều khiển chung cho cả hai động cơ. Đảm bảo rải liệu ở tốc độ thấp và dừng chính xác ở nơi rải liệu và nạp liệu. Để bảo vệ an toàn cho người và thiết bị khi vận hành, trong sơ đồ điều khiển nhất thiết phải dùng các công tắc hành trình để hạn chế sự chuyển động của cơ cấu khi chúng vượt quá giới hạn cho phép. Khi có sự cố, phải có khả năng điều chỉnh hệ thống về vị trí ban đầu để chuẩn bị tiến hành một chu trình làm việc mới. Các bộ phận chuyển động của cần trục phải có phanh hãm điện từ để giữ chặt cơ cấu chuyển động khi dừng động cơ hoặc khi mất điện. Mặt khác, phải đảm bảo mối liên hệ chặt chẽ giữa động cơ và phanh hãm. Khi mất điện, phanh hãm phải dừng truyền động ở hiện trạng vị trí làm việc. Các khí cụ, thiết bị điện trong hệ thống truyền động và điều khiển phải làm việc tin cậy trong các điều kiện của môi trường nhằm nâng cao năng suất, an toàn trong vận hành. Sơ đồ công nghệ của hệ thống cần trục rải liệu II. Lựa chọn công nghệ. Nguồn cung cấp: 3 x 380V + dây trung tính. Bộ truyền động: Toàn bộ chuyển động do hai động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc kéo. Một động cơ cho phép chuyển động theo phương nằm ngang: sang phải hoặc sang trái. Động cơ còn lại cho phép chuyển động theo phương thẳng đứng: xuống dưới và lên trên. Bộ cảm biến vị trí: các công tắc hành trình tự phục hồi a, b, c, d và e trong đó ba cảm biến b, c, e định vị chuyển động theo phương nằm ngang còn 2 cảm biến a, b định vị chuyển động theo phương thẳng đứng. Mạch điều khiển: các thiết bị đóng cắt có tiếp điểm. Chương 2 thiết kế hệ thống điều khiển Sơ đồ công nghệ: Đây là công nghệ rải liệu tại 3 vị trí. Nguyên lý hoạt động của công nghệ: Khi có tín hiệu khởi động m, tín hiệu A,C xuất hiện làm cho cơ cấu đi xuống. Đến cuối hành trình đi xuống, B xuất hiện và cơ cấu đi lên. Khi A xuất hiện thì cơ cấu thực hiện sang phải đến D thì cơ cấu lại đi xuống tại D. Khi B xuất hiện ở cuối hành trình xuống thì cơ cấu lại thực hiện đi lên và A xuất hiện, lúc này cơ cấu thực hiện sang phải. Khi E xuất hiện kết thúc sang phải và thực hiện đi xuống, khi B xuất hiện cơ cấu lại đi lên tại E. Khi A xuất hiện, cơ cấu thực hiện sang trái, khi có D xuất hiện thì cơ cấu vẫn tiếp tục sang phải đến C, cơ cấu lại đi xuống và tiếp tục một chu trình khác. Tại vị trí C, D, E sau khi thực hiện đi xuống thì cơ cấu phải dừng lại để rải liệu một thời gian rồi mới đi lên. Tổng hợp công nghệ tạo hàm điều khiển. Khi tiến hành tổng hợp một hệ điều khiển theo quy trình công nghệ đã cho, ta biểu diễn sự hoạt động của công nghệ theo đúng tuần tự thời gian tác động của các biến vào và ảnh hưởng của nó tới các biến ra. Từ đó ta đưa ra một quy luật điều khiển cho hệ thống. Ta có các phương pháp sau đây để tổng hợp mạch điều khiển: Phương pháp Ma trận trạng thái. Phương pháp Hàm tác động. Phương pháp phân tầng. Phương pháp Grafcet. * Mach điều khiển sau khi ta tổng hợp được phải thoả mãn các yêu cầu sau đây: Thực hiện đúng quy trình công nghệ đã đặt ra. Có độ tin cậy điều khiển cao. Đảm bảo gọn nhẹ, đơn giản và thuận tiện cho việc vận hành. Có tính kinh tế và đáp ứng về mặt kỹ thuật và mỹ thuật. * Theo yêu cầu, công nghệ này ta tổng hợp theo phương pháp hàm tác động. 1. Giới thiệu vầ phương pháp hàm tác động. Thông thường các biến cố trong sơ đồ kép xảy ra theo dòng thời gian là các khoảng nối tiếp nhau. Do đó dãy sự kiện có thể được mô tả dưới dạng một hàm kiểu: F = + A + X – N + T + Z + C – X + Y + A + X .... Hàm này gọi là hàm tác động mô tả công nghệ. Trong đó: A, B, C ... (các chữ cái đầu bảng) là các tín hiệu đầu vào. X, Y, Z ... (các chứ cái cuối bảng) là các tín hiệu ra. Đối với các biến vào A, B, C... Các dấu cộng (+) và dấu trừ (-) đứng trước ký hiệu chỉ rõ tín hiệu đó xuất hiện hay biến mất do các yếu tố điều kiện từ ngoài (do yêu cầu của công nghệ). Những tín hiệu vào chỉ xuất hiện với dấu cộng (+) mà không có dấu trừ (-) gọi là những tín hiệu xung, nó chỉ xuất hiện hiện trong một giai đoạn ngắn rồi mất đi. Những tín hiệu nào xuất hiện với cả dấu cộng (+) và dấu trừ (-) gọi là những tín hiệu thế, sự xuất hiện của nó phụ thuộc chặt chẽ vào yếu tố điều khiển bên ngoài. Đối với các biến ra X, Y, Z... các dấu cộng (+) đứng trước chỉ rõ phần tử đó được đưa vào hoạt động nhờ sự hoạt động hay ngừng hoạt động của các tín hiệu đứng trước nó. Dấu trừ (-) đứng trước phần tử nào thì phần tử đó bị ngừng hoạt động gây nên do phần tử đứng sát trước nó. Có thể một biến gây nên sự chuyển đồng thời trạng thái của một số phần tử. Nhiệm vụ của người thiết kế là phải tìm ra hàm điều khiển của các biến ra. Hàm logic nêu mối quan hệ các biến với đối tượng điều khiển được xác định như sau: Đối với mỗi phần tử là đối tượng điều khiển, hàm lo gíc của nó thể hiện ở mối quan hệ giữa hàm đóng fđ để đưa phần tử đó vào hoạt động và hàm cắt fc để buộc phần tử đó ngừng làm việc. Như vậy để hàm có thể nhận một giá trị 1, nó cần phải thoả mãn hai điều kiện: hàm đóng fđ (fđ=1) tồn tại và hàm cắt fc không tồn tại (fc=0). Lúc này hàm điều khiển của biến ra này có dạng: Nếu phần tử có nhiều chu kỳ đóng cắt, mỗi chu kỳ tương ứng với một hàm logic f1, f2, ...fn thì hàm điều khiển chung của phần tử đó sẽ là: f = f1 + f2 + ... +fn = Sau khi đã thành lập hàm logic cho từng đối tượng và từng phần tử, cần tiến hành kiểm tra để khi cần phải bổ sung thêm biến trung gian. Sự thiết lập hàm logic cho biến trung gian cũng tiến hành như biến ra của công nghệ. * Công việc kiểm tra được tiến hành như sau: Nếu fđ không thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì biểu thức fđ được thoả mãn yêu cầu. Nếu fđ thay đổi giá trị trong giai đoạn đóng của phần tử thì cần phải thêm một biến phụ, khi đó hàm đóng mới có tác dụng. f’đ = fđ + p1. Trong trường hợp xét thấy hành vi điều khiển và trạng thái của hệ giống như hành vi của toán tử xảy ra thì có thể dùng biến ra làm biến phụ. Nếu hàm cắt không thay đổi giá trị trong giai đoạn cắt của phần tử thì fc thu được thoả mãn yêu cầu. Nếu fc thay đổi giá trị trong giai đoạn cắt của phần tử thì cần phải thêm biến phụ p2 thì hàm cắt mới thoả mãn. f’c = fc.p2 Lúc này hàm điều khiển củ phần tử có dạng: Kiểm tra tính đúng đắn của hàm thu được trong mỗi chu kỳ hoạt động của phần tử bằng cách khai triển các biểu thức logic thu được thành các dạng biểu diễn tuyển chuẩn. Nếu trong trường hợp thấy số hạng nào (hội cơ bản) có giá trị 1 khi chưa đưa tín hiệu vào và trái với công nghệ thì khi đó phải đưa thêm biến phụ vào để hiệu chỉnh số hạng đó. Tính đúng đắn của hàm phải thoả mãn với mọi chu kỳ của phần tử. Việc kiểm tra phải được tiến hành cho mọi hàm logic của các biến đầu ra cũng như là các biến trung gian. 2. Tổng hợp hàm điều khiển và xác định các biến của công nghệ. Ta chọn các cảm biến vị trí A, B cho vị trí của cần trục khi ở trên và ở dưới, các cảm biến vị trí C, D, E cho các vị trí trên chuyển động ngang của cần trục (xác định như trên hình vẽ). Các cảm biến này cho tín hiệu là các tín hiệu xung, các tín hiệu này chỉ tồn tại khi cần trục còn ở vị trí đó (có giá trị 1). Khi cần trục đi ra khỏi vị trí này thì các tín hiệu cũng mất luôn (có giá trị 0). Các biến ra X, L, P, T biểu thị cho các công việc: + X: thực hiện nguyên công đi xuống của cần trục. + L: thực hiện nguyên công đi lên của cần trục. + P: thực hiện nguyên công sang phải của cần trục. + T: thực hiện nguyên công sang trái của cần trục. Khi tổng hợp sơ đồ, để đảm bảo thực hiện đúng yêu cầu công nghệ ta cần phải thêm các biến phụ vào. Các biến phụ này có thể là chính các biến ra. Tổng hợp hàm: Dựa vào công nghệ đã cho và các biến đã chọn như trên ta viết được hàm tác động của công nghệ như sau: F = C + X + B – X + L + A – L + P + D – P + X + B – X - L + A – L + P + E – P + X + B – X + L + A – L + T + D + C – T + X . . . Sau khi viết được hàm tác động của công nghệ, ta cần xác định chu kỳ hoạt động của các biến đầu ra. Trong một chu kỳ hoạt động, biến xuống X có 3 chu kỳ hoạt động, biến lên L có 3 chu kỳ hoạt động, biến sang phải P có 2 chu kỳ hoạt động và biến sang trái T có 1 chu kỳ hoạt động. Hàm điều khiển của biến xuống X. Chu kỳ 1 ta có: Hàm đóng: Hàm cắt: Kiểm tra giai đoạn đóng: Khi c xuất hiện thì có X nhưng do c là tín hiệu xung nên sẽ mất ngay, không duy trì được trong thời gian X làm việc. Vì vậy ta phải thêm biến phụ để duy trì hàm đóng. Tuy nhiên, vì hành vi điều khiển và trạng thái của hệ thống giống như hành vi của toán tử xảy ra nên ta có thể lấy ngay biến ra làm biến phụ Hàm cắt thì hoàn toàn thoả mãn vì khi b xuất hiện thì X cũng mất luôn Vậy hàm điều khiển của chu kỳ 1 là Chu kỳ 2 ta có: Hàm đóng: Hàm cắt: Kiểm tra giai đoạn đóng: Khi d xuất hiện với điều kiện không có T thì có X nhưng do d là tín hiệu xung nên sẽ mất ngay, không duy trì được trong thời gian X làm việc. Vì vậy ta phải thêm biến phụ để duy trì hàm đóng, ta có thể lấy ngay biến ra làm biến phụ Hàm cắt thì hoàn toàn thoả mãn vì khi b xuất hiện thì X cũng mất luôn Vậy hàm điều khiển của chu kỳ 1 là Chu kỳ 3 của X hoàn toàn giống như chu kỳ 1 (với c lúc này là e) ta có Hàm điều khiển của biến lên L. Chu kỳ 1 ta có: Hàm đóng: Hàm cắt: Kiểm tra giai đoạn đóng: Khi b xuất hiện thì có L nhưng do b là tín hiệu xung nên sẽ mất ngay, không duy trì được trong thời gian L làm việc. Vì vậy ta phải thêm biến phụ để duy trì hàm đóng, ta có thể lấy ngay biến ra làm biến phụ Hàm cắt thì hoàn toàn thoả mãn vì khi a xuất hiện thì L cũng mất ngay Vậy hàm điều khiển của chu kỳ 1 là Chu kỳ 2 giống chu kỳ 1 nên Chu kỳ 3: Hàm đóng: Hàm cắt: Kiểm tra giai đoạn đóng: Khi b xuất hiện thì có L nhưng do b là tín hiệu xung nên sẽ mất ngay, không duy trì được trong thời gian L làm việc. Vì vậy ta phải thêm biến phụ để duy trì hàm đóng, ta có thể lấy ngay biến ra làm biến phụ Hàm cắt thì hoàn toàn thoả mãn vì khi a xuất hiện thì L cũng mất ngay Vậy hàm điều khiển của chu kỳ 3 là Hàm điều khiển của biến sang phải P. Chu kỳ 1 ta có: Hàm đóng: Hàm cắt: Kiểm tra giai đoạn đóng: Khi a xuất hiện với c và L đang có thì có P nhưng do c là tín hiệu xung nên sẽ mất ngay, không duy trì được trong thời gian P làm việc. Vì vậy ta phải thêm biến phụ để duy trì hàm đóng, ta có thể lấy ngay biến ra làm biến phụ Hàm cắt thoả mãn vì d xuất hiện thì P mất ngay Chu kỳ 2 ta có: Hàm đóng: Hàm cắt: Kiểm tra giai đoạn đóng: Hàm đóng không thoả mãn vì trong chu kỳ hoạt động thì a.d = 1 ba lần. Mặt khác, do d là tín hiệu xung nên sẽ mất ngay, không duy trì được trong thời gian P làm việc. Vì vậy ta phải thêm biến phụ để duy trì hàm đóng, ta có thể lấy ngay biến ra làm biến phụ Hàm cắt thoả mãn vì e xuất hiện thì P mất ngay Hàm điều khiển của biến sang trái T. Hàm đóng: Hàm cắt: Hàm đóng không thoả mãn vì e là tín hiệu xung, nó sẽ mất ngay khi cần trục rời vị trí E, vì vậy ta cần thêm biến phụ là ngay biến ra. Hàm cắt hoàn toàn thoả mãn vì khi c xuất hiện thì T cũng kết thúc. Vậy hàm điều khiển là: Như vậy, hàm điều khiển của các biến ra là: Xây dụng sơ đồ nguyên lý của hệ thống. Sơ đồ cấu trúc của hệ thống theo hàm của các biến đầu ra: Do yêu cầu công nghệ, ta cần phải hiệu chỉnh để cho sơ đồ hoạt động đúng công nghệ yêu cầu. Với mạch động lực như hình vẽ. Thuyết minh sự hoạt động của sơ đồ nguyên lý: ở trạng thái ban đầu sau khi đóng cầu dao CD, người vận hành phải ấn nút m để kiểm tra. Rơle điện áp RA kiểm tra điện áp nguồn, nếu đủ trị số cho phép thì tiếp điểm RA(1-2) trên mạch điều khiển cho phép hệ thống làm việc. Đồng thời, tiếp điểm Ra(3-4) đóng lại duy trì nguồn cấp cho RA khi m mất. Khi cảm biến vị trí C được cần trục tác động thì c(2-6) đóng cuộn hút của côngtăctơ X có điện, tiếp điểm X(2-12)đóng lại cấp nguồn cho 1H, tiếp điểm 1H(2-31) đóng lại cấp điện cho cuộn dây nam châm phanh hãm FH1 làm nhã phanh ở roto Đ1. Đồng thời tiếp điểm X trên mạch động lực đòng lại cấp nguồn cho động cơ Đ1 thực hiện đi xuống. Khi đến cuối hành trình xuống thì xuất hiện b làm mất nguồn của X, tiếp điểm X(10-11) đóng, RTh có điện và tiếp điểm RTh(2-14) bắt đầu tính thời gian đóng chậm, lúc đó X(2-12) mở làm cho phanh PH1 tác động hãm động cơ Đ1. Cơ cấu lúc này thực hiện công việc rải liệu. Sau khoảng thời gian đã định trên RTh thì RTh(2-14) đóng cấp nguồn cho côngtăctơ L có điện, L(2-12) đóng nên 1H có điện làm phanh PH1 nhã ra. Đồng thời tiếp điểm của L trên mạch động lực đóng lại đảo trng 3 pha làm cho động cơ Đ1 quay theo chiều ngược lại thực hiện hành trình đi lên. Khi lên đến A thì a xuất hiện với c làm P có điện, tiếp điểm P(25-22) đóng duy trì P và L(2-12) mở, 1H mất điện nên phanh PH1 tác động. P(2-13) đóng 2H có điện làm PH2 nhã, các tiếp điểm trên mạch động lực đóng cấp nguồn cho động cơ Đ2 thực hiện chuyển động sang phải. Khi đến D thì tín hiệu d xuất hiện, d(2-9) đóng cùng với P đang có làm X có điện, quá trình X làm việc lại xảy ra. Lúc này, X(22-23) mở ra làm mất điện P nên P(2-13) mở làm 2H mất điện, PH2 tác động hãm Đ2. Quá trình làm việc của Đ1 lại lặp lại với hành trình lên xuống như trước. Khi lên đến D làm d(2-24) đóng, P xuất hiện làm mất điện L. Lúc này 1H mất điện và 2H coá điện nên PH1 tác động còn PH2 nhã, tiếp điểm P trên mạch động lực đóng Đ2 thực hiện hành trình sang phải. Khi đến E thì e(2-6) đóng làm X có điện, lúc này quá trình đi xuống rải liệu và đi lên lại thực hiện như cũ. Khi lên đến E thì e(26-27) đóng làm T có điện, T(2-28) đóng duy trì khi L,e mất và L(17-18) mở làm mất điện côngtăctơ L. 1H mất điện và 2H coá điện nên PH1 tác động còn PH2 nhã, tiếp điểm T trên mạch động lực đóng làm động cơ Đ2 thực hiện hành trình sang trái. Khi đến C thì chu trình lại lặp lại như cũ. Các khả năng sự cố và việc bảo vệ hệ thống Trong suốt thời gian vận hành hệ thống, có thể xảy ra các sự cố ngắn mạch, quá tải, mất điện lưới hoặc giảm điện áp xuống dưới trị số cho phép. Ta cần phải đề ra các trường hợp dự phòng: Để bảo vệ ngắn mạch và bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích, do động cơ làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại nên ta không thể sử dụng được cầu chì và rơle nhiệt, ta sử dụng các rơle dòng điện cực đại 1RM, 2RM, 3RM, 4RM, 5RM, 6RM tác động nhanh với việc chỉnh định khác nhau. Trong sơ đồ, các rơle dòng điện cực đại 1RM, 2RM, 4RM, 5RM dùng để bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích và chế độ làm việc hai pha nên dòng chỉnh định của nó nhỏ hơn dòng điện làm việc hai pha (và dòng điện này nhỏ hơn dòng khởi động). Do chỉnh định như vậy nên khi khởi động, các rơle này sẽ tác động ngay. Vì vậy, để đảm bảo khởi động, ta dùng rơle thời gian RTh1 để phân mạch chúng. Thời gian chỉnh định của RTh phải lớn hơn hoặc bằng thời gian khởi động động cơ và đảm bảo cho động cơ có thể quá tải trong một khoảng thời gian nào đó. Tiếp điểm của các rơle này đều là loại tự phục hồi còn rơle 3RM và 6RM dùng để bảo vệ ngắn mạch, khi các rơle này tác động thì mạch sẽ ngắt ngay. Khi điện áp lưới bị mất hoặc giảm thấp dưới trị số cho phép thì phải cắt mối liên hệ giữa nguồn điện và động cơ. Để tránh động cơ tự khởi động khi điện áp lưới phục hồi. Khâu bảo vệ điện áp thấp và bảo vệ điểm không được phối hợp với mạch bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích và ngắn mạch như sơ đồ. Khi đang làm việc, nếu điện áp lưới giảm thấp quá quy định hoặc mất điện thì rơle điện áp RA nhả cắt điện mạch điều khiển, các phanh hãm sẽ làm việc ngay lập tức để hãm các động cơ nên vị trí làm việc của cần trục được giữ nguyên. Khi điện áp lưới được phục hồi trở lại thì mạch điều khiển vẫn không có điện lại được. Để tiếp tục làm việc, người vận hành phải ấn nút mở máy m để cấp điện cho mạch điều khiển. chương 3 tính chọn các thiết bị trong hệ thống I. Thiết bị chấp hành. Trong cơ cấu truyền động, ta sẽ sử dụng 2 động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc cùng loại 3K160 S4 của Công ty chế tạo Điện cơ Hà Nội (CTAMAD) với các thông số kỹ thuật như sau: Công suất định mức 10 kW. Điện áp định mức 220/380 V. Tốc độ định mức 1450 (vòng/phút) Hệ số công suất cosj = 0,85. Mômen khởi động Mmm = 2Mđm . Mômen cực đại Mmax = 2,2Mđm II. Thiết bị điều khiển: 1. Côngtắctơ X, L, P, T: Để thuận tiện trong sử dụng, khi lắp đặt và thay thế, ta sử dụng các côngtắctơ điện từ xoay chiều X, L, P, T cùng loại LC1 D25-AC3 của hãng Telemecanique (Pháp) Số tiếp điểm chính Số tiếp điểm phụ Động lực Điều khiển Thường đóng Thường mở Iđm(A) Uđm(V) Uđk(V) Pđk(VA) 3 4 4 25 380 220 60 Kích thước 90 x 120 x 120 mm 2. Rơle thời gian RTh, RTh1: Trong sơ đồ mạch điều khiển, ta sử dụng một loại rơle thời gian: Rơle thời gian RTh có tiếp điểm thường mở đóng chậm với thời gian chỉnh định lớn phụ thuộc vào thời gian nạp liệu và rải liệu và định thời gian khởi động cũng như quá tải cho phép của hai động cơ (5 á 30 phút). Chọn rơle thời gian kiểu SDDR của hãng SAMWHA. Kích thước của hai loại rơle thời gian 44 x 54 x 54 mm Thời gian chỉnh định Số tiếp điểm Điện áp Công suất 1 á 30 phút 4 220 V 250 VA 3. Cầu dao CD Chọn cầu dao loại 4 cực có thiết bị dập hồ quang với điện áp 500V và dòng 150A. Kích thước 100 x 140 mm Nút ấn m, D Chọn các nút ấn loại tự phục hồi SB220V của hãng Telemecanique 5. Cảm biến vị trí a, b, c, d và e. Chọn các cảm biến loại tự phục hồi PMA3 của hãng Telemecanique. Các rơle 1H,2 H Chọn rơle loại PMR của hãng SAMWHA Số tiếp điểm Điện áp Công suất Đóng Mở 3 3 220 V 250 VA Kích thước 50 x 80 x 60 mm thiết bị bảo vệ. 1. Rơle dòng điện cực đại bảo vệ quá tải ngắn hạn xung kích 1RM, 2RM, 4RM, 5RM Dòng điện chỉnh định của các rơle I = 0,85.Ikđ = 0,85 x 5,5 Iđm = 88 A Chọn thiết bị EOCR-SS1 90 của hãng SAMWHA với các thông số Số tiếp điểm Dòng chỉnh định Điện áp Rộng Dài 2 90A 380 V 54 mm 60 mm 2. Rơle dòng điện cực đại bảo vệ ngắn mạch 3RM, 6RM Dòng điện chỉnh định của các rơle I = 1,25.Ikđ = 1,25 x 5,5 Iđm = 137 A Chọn thiết bị EOCR-FDZ 140 của hãng SAMWHA với các thông số Số tiếp điểm Dòng chỉnh định Điện áp Rộng Dài 2 140A 380 V 50 mm 70 mm 3. Rơle bảo vệ điện áp RA Chọn rơle điện áp EVR-220 của hãng SAMWHA có khả năng bảo vệ điện áp thấp hoặc quá điện áp. Số tiếp điểm Điện áp bảo vệ Công suất Rộng Dài 2 160 á 280 V 250 VA 50 mm 70 mm Chương 4 thiết kế SƠ Đồ LắP RáP Thiết kế lắp ráp là công việc cuối cùng khi thiết kế hệ thống điều khiển tự động truyền động điện. Khi thiết kế lắp ráp cần phải đảm bảo nâng cao các yêu cầu về chỉ tiêu chất lượng và phải chấp hành đầy đủ các tiêu chuẩn, các quy phạm kỹ thuật hiện hành của Nhà nước về lắp đặt thiết bị điện. I. Lựa chọn vị trí lắp đặt thiết bị. Các thiết bị động lực để truyền động cơ cấu sản xuất cùng với các công tắc hành trình, các nút ấn điều khiển phải được bố trí trực tiếp trên cơ cấu sản xuất. Việc bố trí các thiết bị điều khiển trên tủ điện dựa vào các nguyên tắc sau: Nguyên tắc nhiệt độ: Các thiết bị toả nhiệt lớn khi làm việc phải để ở phía trên, các thiết bị có chịu ảnh hưởng lớn về nhiệt độ cần phải đặt xa các nguồn sinh nhiệt Nguyên tắc trọng lượng: Các thiết bị nặng phải đặt dưới thấp để tăng cường độ vững chắc của bảng điện, giảm nhẹ các điều kiện để cố định chúng. Nguyên tắc nối dây tiện lợi: Đường nối dây ngắn nhất và ít chồng chéo nhau. Dựa vào các nguyên tắc trên, kết hợp với những yêu cầu đặc biệt trong từng trường hợp cụ thể, tiến hành bố trí thiết bị trên panel. Khi bố trí thiết bị cần bố trí thành từng nhóm riêng biệt để tiện việc kiểm tra, sửa chữa... Các phần tử trong một nhóm phải bố trí gần nhau nhất sao cho dây nối giữa chúng là ngắn nhất. Giữa các nhóm khác nhau phải bố trí sao cho thuận tiện cho việc tiến hành lắp đặt, sửa chữa, hiệu chỉnh. Các thiết bị dễ hỏng, các thiết bị cần điều chỉnh phải để nơi dễ dàng thay thế, điều chỉnh, sửa chữa. Khi nối phải qua đầu nối trung gian, đầu nối trung gian phải nối ở mép, cầu dao ở phía trên bên tay phải. Bảng vẽ bố trí phải vẽ theo một tỷ lệ xích tiêu chuẩn trong đó phải ghi rõ các kích thước hình chiếu của thiết bị, các kích thước lỗ định vị trên tấm lắp, các kích thước tương quan giữa chúng cũng như kích thước ngoài của tấm lắp. Các phần tử tiếp điểm rơle, côngtắctơ... được vẽ trên sơ đồ lắp ráp thành những hình chữ nhật với tỷ lệ xích đã chọn trên đó thể hiện các cuộn dây, các tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ kèm theo số các cực nối của chúng trùng với số trên sơ đồ nguyên lý. Bảng đấu dây STT Thiết bị Nối dây Đầu Được nối với… 1 Đầu nối động lực 1 A(CD),1(1RM),1(4RM) 2 B(CD),2(2RM),2(5RM) 3 C(CD),3(3RM),3(6RM) 4 4(1RM),4(X),4(L) 5 5(2RM),5(X),5(L) 6 6(3RM),6(X),6(L) 7 7(4RM),7(P),7(T) 8 8(5RM),8(P),8(T) 9 9(6RM),9(P),9(T) 10 10(X),10(L),A(Đ1) 11 11(X),11(L),B(Đ1) 12 12(X),12(L),C(Đ1) 13 13(P),13(T),A(Đ2) 14 14(P),14(T),B(Đ2) 15 15(P),15(T),C(Đ2) 2 Đầu nối điều khiển 1 2CC 2 2(RA),c(2-6),d(2-9),e(2-9) 3 TT(CD) 4 6(P),c(6-2),e(6-2) 5 7(L),b(7-8) 6 8(X),b(8-7) 7 9(P),d(7-2) 8 2(RTh), 2ĐK,c,d,e 9 10(X),b(11-10) 10 14(RTh),b(14-15) 11 15(L),a(15-16),b(15-14) 12 16(P),a(16-15) 13 8ĐK,a(2-26) 14 21(L),a(21-20) 2 Đầu nối điêu khiển 15 25(P),cd(25-2) 16 27(L),e(6-26) 17 28(L),c(28-29) 18 29(X),c(29-28) 3 Cầu dao tổng 1CD A 1ĐL B 2ĐL C 3ĐL TT 3ĐK 4 Cầu chì 1CC A(1CD) 2CC 1ĐK 5 Rơle dòng cực đại 1 RM 2 2ĐK 33 33RA 1RM>> >>2RM 1RM> >2RM 6 Rơle dòng cực đại 2 RM 2RM>> >>4RM 2RM> >4RM 7 Rơle dòng cực đại 3 RM 34 34(RTh1) 3rm 6rm 8 Rơle dòng cực đại 4 RM 4RM>> >>5RM 4RM> >5RM 9 Rơle dòng cực đại 5 RM 35 35(RTh1) 34 35(3RM) 10 Rơle dòng cực đại 6 RM 5 3ĐK 6rm 3rm(3RM) 11 Rơle điện áp RA 4 4(m) 33 33(RTh1) 3 3(D) 1 1ĐK 2 2ĐK 12 Rơle thời gian RTh 5 3ĐK 11 11(X) 13 Nút ấn D 1 1ĐK 14 Nút ấn m 3 3(RA) 15 Côngtắctơ X 6 6(P) 11 11(RTh) 12 12(1H) 22 22(L) 23 23(P) 30 30(T) 16 Côngtắctơ L 6 6(P) 18 18(T) 28 28(T) 7 5ĐL 17 Côngtắctơ P 13 13(2H) 22 22(X) 17 17(T) 18 Côngtắctơ T 30 30X 5 5ĐK 13 13(2H) 28 28(L) 19 Rơle thời gian RTh 5 3ĐK 11 11(X) 20 Rơle thời gian RTh1 35 35(5RM) 34 34(3RM) 33 33(RA) 21 Rơle trung gian 1H 5 5(RTh) 2 13ĐK 31 29ĐK 22 Rơle trung gian 2H 5 5(1H) 2 13ĐK 32 20ĐK KếT LUậN Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Lưu Đức Dũng và góp ý của các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án: “Thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho cần trục rải liệu”. Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đã thực hiện được các nhiệm vụ sau: Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu đối với hệ thống cần trục rải liệu Dùng phương pháp Hàm tác động để tổng hợp và hiệu chỉnh mạch điều khiển Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển hệ thống Lựa chọn các thiết bị chấp hành, các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống Xây dựng sơ đồ lắp ráp và bảng nối dây. Trong quá trình thực hiện, do kinh nghiệm thực tế còn hạn chế chắc chắn không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội ngày 31 tháng 05 năm 2003 Sinh viên Lê Văn Việt