Chương 2: Hệ thống điều khiển truyền động điện cho cần trục- cầu trục

- Chương 2 - hệ thống điều khiển truyền động điện cho cần trục- cầu trục.
- Khái quát về các yêu cầu cho hệ thống điều khiển truyền động cầu trục và cần trục..
- Mặt khác tốc độ nâng hạ tối ưu đảm bảo cho hệ thống điều khiển chuyển động của cơ cấu thoả mãn các yêu cầu về thời gian đảo chiều, thời gian hãm, làm việc liên tục trong chế độ quá độ (hệ thống liên tục đảo chiều theo chu kỳ bốc xếp), gia tốc và độ dật thoả mãn yêu cầu.
- Điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục – cầu trục cần đảm bảo các yêu cầu tiếp theo..
- 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 thoả mãn yêu cầu công nghệ bốc xếp với nhiều chủng loại hàng hoá.
- Vì vậy số cấp tốc độ cho các cơ cấu điều khiển chuyển động của cần trục ít nhất là 3 cấp tốc độ..
- Các cơ cấu điều khiển chuyển động trên cần trục – cầu trục làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại, thường hệ số đóng điện tương đối.
- Công tác khai thác hợp lý cần trục – cầu trục trong bốc xếp hàng hoá là một yếu tố để nâng cao tính kinh tế của hệ thống điều khiển.
- Cần có quy trình an toàn cho công tác vận hành và điều khiển cần trục – cầu trục trong quá trình hoạt động..
- Kỹ thuật điều khiển chuyển động cần trục cần có các hệ thống giám sát, bảo vệ tự động các hệ thống điều khiển chuyển động cho cần trục.
- Hệ thống điều khiển bắt buộc phải có đầy đủ các bảo vệ sự cố, bảo vệ “Không”, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ quá tải nhiệt cho các động cơ thực hiện và bảo vệ dừng khẩn cấp..
- Điều khiển tiện lợi và đơn giản.
- Để đảm bảo thuận lợi cho người điều khiển việc thiết kế cabin điều khiển cùng với các thiết bị điều khiển phải được bố trí thuận tiện và thống nhất giữa các loại cần trục – cầu trục.
- Đồng thời người điều khiển cần trục – cầu trục có thể sử dụng các lệnh khẩn cấp một cách thuận tiện và dễ dàng..
- Khi kết hợp điều khiển 4 cơ cấu này hoạt động hoặc điều khiển hoạt động riêng rẽ từng cơ cấu sẽ đạt được quỹ đạo bốc xếp hàng hoá theo mong muốn..
- Thông thường các hệ truyền động điện cho cơ cấu nâng hạ hàng, nâng hạ cần cho cần trục được xây dựng hoàn toàn giống nhau về giải pháp điều khiển.
- Điều khiển chuyển động cho cơ cấu quay trong nhiều trường hợp có thể sử dụng truyền động nhóm nhiều động cơ được cấp nguồn chung..
- Điều khiển chuyển động cho các cơ cấu này có thể được thực hiện là các hệ truyền động điện hoặc truyền động điện thủy lực..
- Chúng ta sẽ phân tích các hệ truyền động điện dùng cho cần trục vì tính phổ biến của nó trong kỹ thuật điều khiển của các cần trục hiện đại..
- Cần chú ý rằng cuộn kích từ nối tiếp được sử dụng để hỗ trợ mômen của động cơ trong điều khiển ở chiều nâng và hạ là khác nhau.
- Ưu điểm cơ bản của hệ truyền động điện trên hình 7.1a: kết cấu hệ thống đơn giản, thường xây dựng theo nguyên tắc dùng tay điều khiển kết hợp với trạm từ.
- Để khắc phục các nhược điểm trên trong các hệ thống điều khiển chuyển động cho các cơ cấu, ngày nay đã ứng dụng các hệ thống truyền động điện hiện đại sử dụng bộ biến tần - Động cơ không đồng bộ với thiết bị điều khiển PLC.
- Dạng hệ thống này cho kết quả tốt về điều chỉnh tốc độ, tính linh hoạt trong điều khiển và giám sát, cũng như hiệu quả kinh tế cao..
- Nhược điểm của hệ thống : hệ thống điều khiển thường phức tạp và là hệ kín, giá thành tổng thể cao, hiệu suất vùng điều chỉnh sâu thấp..
- Cấu trúc hệ điều khiển cho các hệ truyền động điện biểu diễn trên hình 7.1, có thể được xây dựng trên nguyên tắc hệ hở hoặc hệ kín điều chỉnh tốc độ..
- Mômen cản tĩnh của các cơ cấu chính trong điều khiển chuyển động cần trục có hai dạng: Mômen cản thế năng và mômen cản ma sát.
- Trên hình 2.2 biểu diễn sơ đồ nguyên lý sử dụng động cơ điện một chiều và dạng đặc tính cơ tĩnh của các động cơ điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục – cầu trục.
- Điều chỉnh tốc độ trong các hệ thống truyền động điện cho các cơ cấu điều khiển chuyển động cho cần trục – cần trục sử dụng động cơ điện không đồng bộ rotor lồng sóc rất phổ biến..
- Phương pháp điều khiển tốc độ thông thường được thực hiện bằng cách đổi nối cuộn dây phần ứng để thay đổi số đôi cực p.
- Hình 2-.3: Sơ đồ điện nguyên lý và các dạng đặc tính cơ tĩnh của động cơ truyền động cho các cơ cấu điều khiển chuyển động cho cần trục – cầu trục.
- Động cơ không đồng bộ rotor dây quấn sử dụng để truyền động cho các cơ cấu điều khiển chuyển động cho các cần trục – cầu trục có nhiều ưu điểm như tăng mômen khởi động, hạn chế dòng điện trong quá trình khởi động và có khả năng điều chỉnh tốc độ trong phạm vi rộng, khai thác và bảo dưỡng đơn giản.
- Trong sơ đồ M C1 và M C2 là các phần tử điều khiển lôgc để đảo chiều quay động cơ.
- K i là các phần tử điều khiển lôgic để thay đổi giá trị điện trở phụ mạch rotor R f , RT - rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ..
- Hình 2.4: Sơ đồ điện nguyên lý và dạng đặc tính cơ tĩnh của động cơ không đồng bộ truyền động cho các cơ cấu điều khiển chuyển đông cho cần trục – cầu trục..
- Đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền động điện điều khiển chuyển động cho cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển chân đế.
- Các dạng đặc tính cơ của hệ thống điều khiển tốc độ truyền động điện các cơ cấu chính cho cần trục - cầu trục sử dụng phụ tải động.
- Điều khiển hệ thống truyền động điện ở vùng điều chỉnh tốc độ sâu cả hai phía nâng và hạ hàng xây dựng hệ điều khiển là hệ kín.
- Đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền động điện cho cần trục, cầu trục khi sử dụng phụ tải động biểu diễn trên hình 2.5 a, b, của hệ thống truyền động điện điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục.
- Điều khiển chính xác mômen của phụ tải động sẽ quyết định sai lệch tĩnh tốc độ cho hệ thống..
- Hệ thống có họ đặc tính cơ tĩnh như hình 7.5 a, b đã giải quyết tốt vấn đề về chất lượng điều khiển sâu cho hệ thống đồng thời đáp ứng được các tốc độ cao để tăng năng suất bốc xếp của cần trục..
- Hệ thống điều khiển truyền động điện điều khiển chuyển động cho cần trục- cầu trục 2.4.1.
- Điều khiển chuyển động nâng hạ, di chuyển hàng hoá treo trên móc cần trục – cầu trục theo quỹ đạo mong muốn trong không gian hoạt động của cần trục – cầu trục có thể được thực hiện đồng thời nhờ 4 cơ cấu: Nâng hạ hàng, nâng hạ cần, cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển.
- Khi khảo sát sự hoạt động của cần trục một cách toàn diện, nhất thiết phải coi cần trục là một đối tượng điều khiển bao gồm 4 cơ cấu chính hoạt động có những ràng buộc nhất định.
- Các hệ thống tự động hoá toàn phần quá trình điều khiển cần trục được xuất phát từ quan niệm đó..
- Việc điều khiển chuyển động của các cơ cấu có thể thực hiện điều khiển tại chỗ hoặc từ xa..
- Tuy nhiên trong thực tế hiện nay điều khiển chuyển động của cần trục bốc xếp hàng hoá được thiết kế để người vận hành trực tiếp điều khiển quỹ đạo chuyển động của hàng hoá, quy ết định tốc độ nâng hạ và di chuyển tuỳ theo từng điều kiện công tác và chủng loại hàng hoá cụ thể..
- Chính vì vậy mà các hệ thống điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục thường được thiết kế hoạt động độc lập với nhau.
- điều khiển của người vận hành, cũng như cấu trúc điều khiển của các hệ thống điều khiển chuyển động..
- Điều khiển các hệ thống điều khiển truyền động điện cho chuyển động của các cơ cấu của cần trục được thiết kế rất đa dạng.
- Để thuận tiện cho quá trình tổng hợp và phân tích các hệ thống điều khiển chúng ta dựa vào các đặc điểm sau:.
- Hệ thống điều khiển sử dụng công tắc tơ - Rơle để điều khiển quá trình khởi động, hãm và điều chỉnh tốc độ cho động cơ thực hiện..
- Hệ thống điều khiển việc cấp nguồn cho động cơ thực hiện bằng cách điều khiển các bộ biến đổi công suất như hệ F - Đ (Hệ thống máy phát - động cơ).
- Hệ thống điều khiển kết hợp giữa công tắc tơ rơ le cấp nguồn cho động cơ thực hiện, thay đổi giá trị điện trở phụ trong mạch phần ứng của động cơ một chiều hoặc điện trở phụ trong mạch rotor của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn, kết hợp điều khiển phụ tải động để tạo tạo ra các đặc tính mong muốn..
- Hệ thống điều khiển ứng dụng thiết bị PLC điều khiển các hệ thống truyền động điện với sự giám sát bằng máy tính..
- Mạch cấp nguồn cho các hệ thống điều khiển truyền động điện cho các cơ cấu chính, các hệ thống truyền động phụ và hệ điều khiển giám sát sự hoạt động của cần trục – cầu trục có các đặc điểm sau:.
- Điều khiển cấp nguồn cho toàn bộ cần trục – cầu trục trong chế độ hoạt động và chế độ không hoạt động.
- Cấu trúc điều khiển các hệ thống dùng công tắc tơ - Rơle.
- Cấu trúc điều khiển của các hệ thống điều khiển truyền động điện dùng công tắc tơ - rơle cho cần trục – cầu trục được biểu diến trên hình 2.6.
- Hình 2- 6: Cấu trúc hệ thống điều khiển hệ thống dùng công tắc tơ - Rơle..
- Tay điều khiển: Tay điều khiển dùng để phát lệnh điều khiển tốc độ cho hệ thống điều khiển truyền động điện.
- Lệnh điều khiển gồm có: lệnh dừng, lệnh chọn chiều, lệnh giá trị tốc độ.
- Hệ thống biến đổi tín hiệu điều khiển (BĐTH): Hệ thống biến đổi tín hiệu điều khiển tương ứng với trạng thái của tay điều khiển, sử dụng các rơle trung gian, rơle thời gian để làm chức năng đóng cắt và điều khiển hệ truyền động điện theo lôgic trình tự thực hiện lệnh điều khiển..
- Bộ biến đổi công suất (BBĐCS): Gồm các công tắc tơ dùng để thực hiện lệnh điều khiển đóng cắt mạch động lực cấp nguồn cho động cơ thực hiện..
- Động cơ điện (ĐC) truyền động điện cho hệ thống điều khiển chuyển động các cơ cấu chính của cần trục – cầu trục..
- Hiện nay cấu trúc điều khiển trên hình 2.6 được áp dụng kỹ thuật điều khiển PLC để đơn giản hoá hệ thống, tăng độ tin cậy cho các cần trục – cầu trục khi đặc tính điều chỉnh có yêu cầu không cao trong việc thực hiện công nghệ bốc xếp hàng hoá..
- Cấu trúc điều khiển các hệ thống dùng phụ tải động.
- Cấu trúc điều khiển của các hệ thống điều khiển truyền động điện cho các cơ cấu điều khiển chuyển động của cần trục dùng phụ tải động được biểu diễn trên hình 2.7..
- Hình 2.7: Cấu trúc điều khiển hệ thống dùng phụ tải động cho truyền động điện các cơ cấu chính của cần trục – cầu trục.
- Chức năng các phần tử trong hệ thống điều khiển:.
- Bộ xử lý tín hiệu điều khiển: Các tín hiệu được tạo ra từ tay điều khiển được xử lý và truyền dẫn đến các khối chấp hành.
- Trên sơ đồ cấu trúc chỉ ra 3 nhóm tín hiệu điều khiển: Tín hiệu điều khiển tốc độ U đ quyết định tốc độ công tác của hệ thống, tín hiệu số U L1 điều khiển chiều cấp nguồn quy ết định chiều quay của hệ thống, tín hiệu số U L2 quyết định giá trị điện trở phụ trong mạch động cơ nhằm hạn chế dòng điện và tạo ra các cấp tốc độ cho hệ thống..
- Khối nguồn cung cấp cho hệ thống: Chức năng của khối nguồn thực hiện cấp nguồn cho hệ điều khiển và chọn chiều cấp nguồn cho mạch động lực của động cơ thực hiện..
- Động cơ truyền động điện cho các cơ cấu điều khiển chuyển động: Các hệ thống dạng này thường sử dụng động cơ không đồng bộ rotor dây quấn hoặc động cơ điện một chiều..
- Khối chuyển mạch động lực: Chức năng của khối chuyển mạch số dùng để thực hiện lệnh điều khiển điều chỉnh thích hợp giá trị điện trở phụ trong mạch phần ứng động cơ..
- Tổng đại số mômen động cơ và mômen của phụ tải động tạo ra mômen cho trục cơ của hệ thống dẫn động cơ cấu điều khiển chuyển động..
- Việc cấp dòng cho phụ tải động được điều chỉnh tự động bằng bộ chỉnh lưu điều khiển..
- Hệ thống truyền động điện cho các cơ cấu điều khiển chuyển động cho cần trục như hình 2-7 được ứng dụng rộng rãi cho các cần trục có đặc tính điều khiển tốt.
- Hệ thống làm việc theo nguyên tắc hệ kín khi tồn tại tín hiệu điều khiển tốc độ U đ sẽ tạo được đặc tính điều chỉnh sâu ( tốc độ chậm.
- Khi tính hiệu điều khiển U đ được ngắt, hệ thống làm việc theo nguyên tắc hệ hở, điều chỉnh tốc độ được thực hiện bằng cách điều chỉnh điện trở phụ trong mạch rotor của động cơ không đồng bộ hoặc điêù chỉnh điện trở phụ trong mạch phần ứng của động cơ điện một chiều..
- Cấu trúc điều khiển các hệ thống dùng PLC và dùng bộ biến tần cấp cho động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc cho cần trục - cầu trục.
- Cấu trúc điều khiển độc lập cho hệ thống truyền động điện.
- Sơ đồ cấu trúc điều khiển độc lập hệ thống truyền động điện điều khiển chuyển động cho các cơ cấu của cần trục được trình bày trên hình 2.8, chức năng cơ bản của các khâu như sau:.
- Tay điều khiển: Tạo ra tín hiệu điều khiển hệ thống tương ứng với 3 trạng thái của tay điều khiển.
- Vị trí “0” hệ thống sẵn sàng hoạt động, Khi tay điều khiển được dịch chuyển về phía “UP - DOWN” đối với cơ cấu nâng hạ hàng hoặc nâng hạ cần.
- Về phía “L - P” đối với cơ cấu quay, cơ cấu di chuyển tay điều khiển tạo ra tín hiệu chọn chiều cho hệ thống bằng cảm biến vị trí liên động với tay điều khiển.
- Đồng thời tay điều khiển được nối liên động với trục của Encoder tạo ra các tín hiệu dạng số điều khiển giá trị tốc độ quay của động cơ.
- Thông thường các Encoder sử dụng hiện nay tạo ra tín hiệu điều khiển 8 bite, các dầu ra của Encoder lần lượt là .
- Như vậy tay điều khiển sẽ tạo ra 10 bite tín hiệu điều khiển ( 2 bite chiều và 8 bite tốc độ.
- 3.Bộ điều khiển PLC: bao gồm CPU, các modul đầu vào DO, các modul đầu ra DI kết nối với các hệ thống điều khiển.
- Để đảm bảo tính tác động nhanh cho hệ thống PLC biến đổi tín hiêu từ tay điều khiển dạng digital thành tín hiệu analog điều khiển biến tần .
- Hình 2.8: Cấu trúc điều khiển cho từng cơ cấu dùng PLC - bộ biến tần- động cơ không đồng bộ cho cần trục..
- Máy tính kết nối với hệ thống: Chức năng chính của PC là để điều khiển và giám sát hệ thống..
- Các hệ thống điều khiển trên hình 2.8 có nhiều ưu điểm như tạo ra được nhiều cấp tốc độ vì vậy hệ thống hoạt động êm, độ giật nhỏ, khả năng tự động hoá cho từng cần trục, cầu trục cũng như toàn bộ hệ thống điều khiển khu vục cảng trong bốc xếp hàng hoá.
- Dạng hệ thống này ngày càng được ứng dụng rộng rãi cho hệ điều khiển cần trục, cầu trục..
- Cấu trúc điều khiển nối mạng cho các hệ thống truyền động điện dùng PLC - động cơ không đồng bộ cần trục - cầu trục.
- Cấu trúc cơ bản của hệ thống điều khiển truyền động điện cho các cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu nâng hạ cần, cơ cấu quay và cơ cấu di chuyển chân đế của cần trục, cũng như các cơ cấu nâng hạ hàng, cơ cấu.
- Trên cần trục, cầu trục các động cơ thực hiện, các trạm điều khiển PLC cho các cơ cấu có thể được.
- thiết kế lắp đặt tại các vị trí khác nhau nhưng điều khiển chúng được bố trí tại cabin điều khiển.
- Việc quan sát trạng thái làm việc của các thiết bị thực hiện, thông số của các động cơ, của các biến tần và của hệ thống cấp nguồn thông qua mạng kết nối cục bộ giữa PC - PLC – Biến tần điều khiển cấp nguồn cho các động cơ - Máy tính điều khiển và giám sát hoạt động của toàn bộ cần trục, cầu trục bằng cáp đồng trục.
- Hệ thống này cho phép điều khiển và giám sát sự hoạt động của các thiết bị thực hiện trên từng cần trục, cầu trục

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt