Phân tích trang bị điện cần trục tukan của Công ty Viconship, đi sâu nghiên cứu quá trình di chuyển và bảo vệ quá tải

cần chỉ khác là lúc này các bit xác định chiều đưa đến các đầu vào E3.6 và E3.7 sẽ thay đổi trạng thái để xác định chiều chuyển động của cần. Trong quá trình điều khiển PLC luôn thu thập các tín hiệu về trạng thái các phần tử trong hệ thống để từ đó dựa vào chương trình phần mềm được thiết kế sẵn để quyết định lệnh điều khiển. Các tín hiệu PLC thu thập gồm thông tin trạng thái các phần tử, tín hiệu tốc độ, độ vươn cần, tải trọng, tốc độ gió… Trong quá trình hoạt động. Biến tần cũng nhận phản hồi tốc độ động cơ do B01 gửi về để thực hiện điều chỉnh tốc độ động cơ theo yêu cầu. 2.3.4. Quá trình phanh hãm Trong quá trình hoạt động, Các cơ cấu của cần trục nói riêng và cơ cấu thay đổi tầm với nói chung luôn thực hiện các quá trình tăng tốc, giảm tốc, dừng. Khi cần dừng nhanh hay ngừng làm việc người vận hành sử dụng phanh điện từ hoặc phanh thuỷ lực để dừng hệ thống. Với cơ cấu thay đổi tầm với việc điều khiển phanh thuỷ lực được thực hiện thông qua công tắc tơ K5, khi công tắc tơ K5 được cấp nguồn thì tiếp điểm động lực của K5 mở ra và động cơ lai bơm thuỷ lực của phanh không được cấp nguồn nên guốc phanh hạ xuống kẹp chặt trục động cơ lại. Kiểu phanh này còn được gọi là phanh cơ khí. Khi giảm tốc, trong hệ thống sẽ xảy ra quá trình hãm. Để phục vụ cho quá trình hãm hệ thông được trang bị khối phanh A30 và các điện trở phanh kèm theo biến tần để thực hiện hãm điện. Sự khác nhau giữa phanh hãm cơ khí và phanh hãm điện là hãm cơ khí sử dụng lực ma sát để giữ chặt trục động cơ, hãm điện sử dụng mômem từ để làm giảm tốc độ động cơ, hãm cơ khí có thể dùng để giảm tốc hoặc giữ chặt trục động cơ khi dừng máy còn hãm điện chỉ sử dụng giảm tốc động cơ. Trong quá trình hoạt động của cần trục nảy sinh yêu cầu giảm tốc độ. Khi thực hiện giảm tốc trong hệ thống sẽ xảy ra quá trình hãm. Trong cần trục TUKAN quá trình hãm này được thực hiện theo kiểu hãm động năng, năng lượng do động cơ trả về trong quá trình hãm được tiêu tán trên điện trở hãm R1. Nguyên lý của quá trình phanh hãm này như sau: khi có yêu cầu giảm tốc độ, biến tần so sánh tín hiệu đặt tốc độ với tốc độ thực của động cơ, nếu thấy tín hiệu đặt nhỏ hơn tín hiệu thực biến tần sẽ chuyển sang thực hiện hãm. Đầu tiên biến tần sẽ ngừng cung cấp xung điều khiển cho chỉnh lưu CL và không cho phép khối này hoạt động nữa. đồng thời biến tần cho phép khối phanh A30 làm việc, phát xung điều khiển khối nghịch lưu NL bằng IGBT để biến khối này thành khối chỉnh lưu. Sức điện động 3 pha do dộng cơ trả về khi thực hiện hãm được đưa về IGBT qua đường cấp nguồn của động cơ, tại đây nó chỉnh lưu để thành dòng một chiều qua khối A30 và tiêu tán trên điện trở phanh R1. Như vậy năng lượng dư của động cơ đã tiêu tán trên điện trở phanh R1 dưới dạng nhiệt làm giảm từ từ tốc độ xuống. Trong quá trình hoạt động, tốc độ động cơ luôn được cập nhập về biến tần và về khối PLC để thực hiện chỉnh và tính toán tín hiệu điều khiển. Khi tốc độ động cơ giảm xuống bằng tín hiệu đặt, biến tần cắt xung điều khiển chỉnh lưu khối IGBT, cắt khối A30, cho phép chỉnh lưu tiristor làm việc và phát xung điều khiển khối chỉnh lưu tiristor. Lúc này năng lượng 3 pha từ nguồn được chỉnh lưu nhờ khối CL thành nguồn 1 chiều đưa lên DC bus, sau đó nguồn 1 chiều này được khối nghịch lưu NL chuyển thành nguồn 3 pha có biên độ và tần số phù hợp với tốc độ đặt để đưa tới nguồn cấp cho động cơ. Hệ thống trở lại hoạt động bình thường và ổn định ở tốc độ mới. 2.3.5. Các bảo vệ trong cơ cấu thay đổi tầm với - Bảo vệ quá tải cho cơ cấu tầm với. Cơ cấu tầm với bị quá tải khi nâng tải trọng lớn hơn định mức, sử dụng hạn chế tải trọng. Khi có hiện tượng quá tải tín hiệu báo bằng đèn và đưa tín hiệu đến PLC để ngắt cơ cấu nâng hạ hàng bằng tiếp điểm +K60+KE1-K61. Công tắc tơ mạch động lực động cơ đó mất điện. - Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì, aptomat. Nếu các cơ cấu bị ngắn mạch thì cầu chì =0-F4 tác động với I = 250A, toàn bộ nhóm cơ cấu nâng hạ bị K0 mất điện làm cho công tắc tơ K1 mất điện cần không vươn ra được mà chỉ có thể thu vào. - Bảo vệ quá nhiệt cho động cơ thực hiện. Khi động cơ +D-M1 bị quá nhiệt thì rơle F511tác động nhả tiếp điểm thường đóng F511(3.3) gửi tín hiệu đến PLC qua khối ET200. PLC xử lý và gửi tín hiệu đến cắt công tắc tơ K1 làm toàn bộ hệ thống mất điện đồng thời báo hiệu đèn ở buồng điều khiển. - Bảo vệ quá tải cho động cơ điện phanh thuỷ lực. Nếu động cơ điện phanh thuỷ lực của cơ cấu bị quá tải do rơle nhiệt =4-F51 hay =4-F52sẽ tác động cắt aptomat F5(10A) tác động làm toàn bộ mạch động lực động cơ đó mất điện. - Bảo vệ quá tốc cho động cơ bằng công tắc ly tâm M1-B03 gắn trên trục đông cơ. Phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số có thể làm cho tốc độ động cơ vượt quá tốc độ định mức nên phải bảo vệ quá tốc cho động cơ. - Bảo vệ hành trình tầm với bằng các công tắc hạn vị hành trình loại cam có 2 mức báo: + Mức 1: cảnh báo trước tầm hoạt động trong khoảng từ 8 đến 27m gần đến mức này máy tính sễ thông báo lỗi và cơ cấu tầm với lại có thể hoạt động. + Mức2: khi ra ngoài khoảng giới hạn từ 8 dến 27m thì hạn vị mức 2 tác động, cơ cấu tầm với sẽ bị khoá cứng ngay lập tức hoặc dừng lại toàn bộ hệ thống. - Bảo vệ an toàn cho tầm với bằng chốt khoá an toàn 508 khi cơ cấu tầm với ngừng hoạt động. - Bảo vệ sự cố bằng các nút dừng khẩn cấp đưa tới K005. - Bảo vệ quá trọng tải khi nâng cần nhờ tiếp điểm K060. - Bảo vệ không chơ cơ cấu tầm với bằng K81, K1. 2.4. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU QUAY Cơ cấu quay của cần trục gồm 2 động cơ truyền động chính là động cơ dị bộ roto lồng sóc +D-M1 và +D-M2. Hai động cơ truyền động trụ quay và đối xứng qua tâm. Trong lúc quay phía trên trụ chính được định tâm nhờ con lăn và lò xo ép. Hai động cơ làm việc song song và được điều khiển bởi tay điều khiển trong bộ điều khiển, điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi thứ tự mở các van IGBT để thay đổi thứ tự các pha. Mỗi động cơ hãm sẽ được hãm bằng một phanh điện thuỷ lực dẫn động bộ hãm cơ khí. 2.4.1. Sơ đồ nguyên lý của cơ cấu quay. Cơ cấu quay của họ cần trục chân đế TUKAN được giới thiệu trong các bản vẽ trên các hình 2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15: Hình 2.4.1. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu quay Hình 2.4.2. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu quay Hình 2.4.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu quay Hình 2.4.4. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu quay 2.4.2. Chức năng các phần tử - +D-M1, +D-M2: động cơ truyền động chính. - +D-Y1, +D-Y2: Phanh thuỷ lực. - K1(3.5): Công tắc tơ chính đóng cấp nguồn cho mạch động lực. - K5(3.7): Công tắc tơ đóng cấp nguồn cho phanh thuỷ lực. - 6SE70: bộ biến tần gián tiếp điều chỉnh độ rộng xung PWM. - A30: Bộ điều chỉnh hãm làm mịn tốc độ động cơ. - K0(3.6): Công tắc tơ điều khiển chính của bộ biến tần cơ cấu quay mâm. - K80(3.5): Công tắc tơ trung gian, có điện khi tay điều khiển ở vị trí “0”. Công tắc tơ này có nhiệm vụ bảo vệ không khi hệ thống mất điện trong thời gian làm việc. - F511(3.7) và F512(3.7): Tiếp điểm của rơle nhiệt có cảm biến nhiệt điện trở đặt trong các cuộn dây stator khi động cơ quá tải sẽ mở tiếp điểm trong mạch báo động và bảo vệ động cơ. - F11(3.6) và F12(3.7): là các rơle bảo vệ quá nhiệt trong mạch động lực của động cơ M1 và M2. - F51(2.3) và F52(2.6): Aptomat có thể đóng cắt bằng tay hoặc tự động bằng điện sử dụng rơle nhiệt có bảo vệ quá dòng đặt trên mạch động lực động cơ phanh Y1 và Y2. - H: Đồng hồ báo thời gian làm việc của cơ cấu. Trạm ET200 có nhiệm vụ truyền dữ liệu giữa CPU S7-318 và mạch điều khiển cơ cấu quay mâm, cấu trúc trạm ET200 như sau: PS AS 0 1 SITOP IM153 DE DA 2A EB 160/ EB 161 16V-24V AB160 8V-25V Khối STOP có nhiệm vụ cấp nguồn 24VDC Khối IM153-1 đưa tín hiệu giao tiếp với mạch điều khiển. + Khối EB 160 nhận các tín hiệu vào như sau: - Tín hiệu công tắc tơ chính động lực K1(3.5). - Tín hiệu phanh thuỷ lực nhả K5(3.7). - Tín hiệu công tắc tơ điều khiển K0(3.6). - Tín hiệu Rơle trung gian của tay điều khiển ở vị trí 0 K80(3.5). - Tín hiệu động cơ phanh động cơ Y1 đã được đóng K01(3.4). - Tín hiệu động cơ phanh Y2 mở bằng tay hoặc tín hiệu phanh có lỗi K02(3.4). + Khối EB161 nhận tín hiệu như sau: - Aptomat của phanh đã đóng. - Tín hiệu báo động cơ số 1 quá nhiệt F51(3.6). - Tín hiệu báo động cơ số 2quá nhiệt F52(3.6). - Báo động cơ số 1 quay trái quá tải F11(3.6). - Báo động cơ số 2 quay trái quá tải F12(3.6). + Khối đầu ra AB160 đưa ra các tín hiệu điều khiển sau: - Công tắc tơ điều khiển chính K00. - Công tắc tơ điều khiển phanh thuỷ lực K50(3.2). - Tín hiệu khởi động bộ biến tần (ON-OFF). 2.4.2. Nguyên lý hoạt động Tay điều khiển một bộ giải mã hoá chuyển từ bộ điều khiển của tay điều khiển =3+KS-S1 sang tín hiệu nhị phân 8 bit và một cam phục vụ cho rơle trung gian. Vì hệ thống sử dụng bộ mã hoá 8 bit nên có thể coi việc điều chỉnh tốc độ rất láng. Tín hiệu điều khiển sau bộ mã hoá Encoder được đưa vào lần lượt 8 đầu vào số của khối EB2 từ E2.0 đến E2.7 và được chuyển tới CPU S7-318. Chuẩn bị đưa hệ thống vào làm việc: Hệ thống không có lỗi, cầu dao chính của cần trục =0+EE1-K02(=0/6.1) đóng cấp nguồn sẵn cho mạch điêu khiển và mạch động lực. Tay điều khiển ở vị trí 0: Nếu hệ thống không có sự cố tức là các tiếp điểm thường đóng trong mạch bảo vệ vẫn đóng. Tiếp điểm K80(3.5) ở vị trí 0. Tiếp điểm =0 +EE1-F3 (=0/7.2) của Aptomat cấp điện cho cơ cấu nâng, quay mâm đang hoạt động. Tiếp điểm của rơle xác nhận không có lỗi trong hệ thống =0-EE2-K0 (=0/34.3) đóng. Rơle điều khiển K00(3.1) có điện đóng các tiếp điểm của nó. - Công tắc tơ K0(3.6) có điện đóng cắt các tiếp điểm: K0(3.6) tự nuôi, K0(3.7) cấp nguồn cho phanh thuỷ lực, K0(3.2) tiếp điểm phản hồi đến PLC báo cho PLC biết công tắc tơ K0(3.6) đã có điện. Mạch điều khiển phanh thuỷ lực: Sau khi công tắc tơ K0(3.6) đóng cấp điện cho mạch điều khiển phanh thì PLC gửi tín hiệu đến ET200 cấp điện cho K50(3.2) đóng tiếp điểm K50(3.7) cho phép phanh làm việc. Phanh không làm việc nếu rơle =0-EE2-K005 mất điện, đây là rơle báo tín hiệu an toàn về quá tải mômem, quá tải trọng tầm với, sức gió. Hệ thống hoạt động: Giả sử tay điều khiển sang trái (tay điều khiển +KS –S1) qua bộ giải mã tín hiệu (binary coder) dịch chuyển được đưa vào CPU S7-318 qua khối EB2. Sau khi xử lý, CPU đưa ra tín hiệu điều khiển tới bộ biến tần của cơ cấu quay mâm. Contactor K1 đóng các tiếp điểm: K1(1.2) của mạch động lực cấp nguồn cho bộ biến tần. K1(3.6) mạch điều khiển phanh thuỷ lực cấp nguồn cho hai động cơ +D-Y1và +D-Y2 giải phóng trục động cơ. Động thời khi kéo tay điều khiển cam điều khiển làm rơle trung gian K80(3.5), tiếp điểm K80 mở cắt tín hiệu tới ET200. Tuỳ theo độ dịch chuyển của tay điều khiển thì tín hiệu tới CPU gửi đến điều khiển độ mở thyristor trong bộ biến tần gián tiếp thay đổi, tần số càng cao, tốc độ càng lớn. 2.4.3. Các bảo vệ của cơ cấu quay. Bảo vệ quá tải: + Bảo vệ quá tải động cơ dẫn động: Động cơ +D-M1 và +D-M2 bị quá tải rơle F11, F12 tác động nhả tiếp điểm thường đóng F11(2.1), F12(2.4) cắt mạch động lực của động cơ. + Bảo vệ quá tải cho động cơ phanh thuỷ lực: Nếu động cơ điện phanh thuỷ lực cơ cấu quay mâm bị quá tải thì rơle nhiệt F51 và F52 sẽ tác động cắt Aptomat F51 hay F52 dẫn đến toàn mạch động lực của động cơ mất điện. Bảo vệ ngắn mạch: Cầu chì trong Aptomat =0 +EE1 –F3: khi ngắn mạch xảy ra toàn bộ cơ cấu quay mâm mất điện. Nếu động cơ phanh thuỷ lực bị ngắn mạch, rơle bảo vệ quá dòng trong aptomat F5 cắt bảo vệ mạch động lực của phanh. Bảo vệ quá nhiệt: Các nhiệt điện trở được đặt trong các cuộn dây stator của động cơ nên khi nhiệt độ của cuộn dây quá mực đặt thì rơle bảo vệ quá nhiệt, tuỳ theo động cơ nào bị quá nhiệt mà rơle nhiệt F511 hay F512 có điện nhả tiếp điểm thường đóng F511hay F512 gửi đến PLC qua khối ET200. PLC xử lý và gửi tín hiệu cắt điện công tắc tơ làm toàn bộ hệ thống mất điên đồng thời đèn ở buồng điều khiển sẽ báo. 2.5. TRANG BỊ ĐIỆN CƠ CẤU NÂNG HẠ Bản vẽ cơ cấu nâng hạ được thể hiện trong nhóm bản vẽ = 1. Ta có thể tóm lược bản vẽ này thành các bản vẽ động lực và điều khiển, tín hiệu vào/ra của PLC. Quá trình nâng hạ được đóng mở bằng các tác động vào tay điều khiển để gia tốc cho động cơ thông qua biến tần và hệ thống điều khiển PLC. 2.5.1. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu nâng hạ hàng Các bản vẽ động lực, điều khiển, tín hiệu vào ra của PLC cơ cấu nâng hạ hàng được biểu diễn trên hình 2.16, 2.17, 2.18, 2.19, 2.20, 2.21, 2.22: Hình 2.5.1. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.2. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.4. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.5. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.6. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng Hình 2.5.7. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng 2.5.2. Chức năng các phần tử TH ’ Tay điều khiển của cơ cấu nâng hạ hàng. K1(=1/1.3) Công tắc tơ chính cấp nguồn cho động cơ truyền động của cơ cấu nâng hạ hàng. K80(=1/3.4) Rơle trung gian kiểm tra vị trí của tay điều khiển. K08(=1/3.5) Rơle trung gian kiểm tra tốc độ động cơ đồng thời thực hiện cấp nguồn cho cuộn hút của công tắc tơ K1. K040(=1/4.2) Công tắc tơ chọn chế độ vận hành của cơ cấu nâng hạ hàng. K0(=1/6.7) Công tắc tơ cấp nguồn cho mạch điều khiển. K04(=1/4.5) Rơle bảo vệ cơ cấu nâng hạ hàng khi trùng cáp. S10(=1/13.3;13.6) Nút dừng khẩn cấp hành trình nâng hạ hàng được thực hiện bởi người giám sát điều khiển. K010(=1/4.6) Công tắc hành trình chống nâng hàng quá cao. K011(=1/4.7) Công tắc hành trình chống hạ hàng quá thấp. K71, K72, K73 Công tắc chọn lựa chế độ vận hành của cơ cấu nâng hạ hàng. K71(=1/5.3) Công tắc điều khiển đóng mở ngoạm. K72(=1/5.4) Công tắc điều khiển vận hành hàng hoá thông thường. K73(=1/5.5) Công tắc điều khiển vận hành tải nặng. K50(=1/7.6) Công tắc cấp nguồn cho phanh nâng của quạt thông gió. K05(=1/7.6) Tiếp điểm của rơle an toàn. K5(=1/7.6) Cuộn hút của công tắc tơ cấp nguồn cho cơ cấu phanh của động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng. SIM Biến tần cấp nguồn thực hiện điều chỉnh tốc độ cho cơ cấu nâng hạ hàng. F5(=1/12.2) Công tăc tơ bảo vệ động cơ của cơ cấu phanh nâng. K411(=1/17/2) Công tắc thực hiện giảm tốc giai đoạn 1. K00(=1/7.5) Rơle trung gian xác nhận lỗi của hệ thống. K060 Rơle trung gian chống hạ thấp khi hoạt động quá tải. 2.5.3. Nguyên lý hoạt động Quá trình thực hiện cơ cấu nâng hạ hàng được thực hiện tại cabin chính. Cơ cấu nâng hạ hàng được sự điều khiển và giám sát của người vận hành, đặc biệt có chế độ khoá liên động với các cơ cấu khác do đó chỉ cho phép nâng hạ khi các cơ cấu khác dừng hoạt động. Trước khi vận hành, người vận hành bắt buộc phải thao tác cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống. khi cầu dao tổng S1 = 1 thực hiện cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống điều khiển và mạch động lực chuẩn bị hoạt động. S1 =1 Các hệ thống khác như điều hoà không khí, hệ thống chiếu sáng và còi báo động chuẩn bị đưa hệ thống cần trục vào vận hành. Việc vận hành cơ cấu cầm đảm bảo trước khi vận hành tay điều khiển phải ở vị trí “0” tương ứng với rơle trung gian K80 = 1 báo hiệu cơ cấu đã sẵn sàng hoạt động. Sau khi đã kiểm tra các điều kiện hoạt động của hệ thống, nếu đủ điều kiện làm ciệc thì PLC đưa tín hiệu đến điều khiển cho biến tần hoạt động (SIM=1). Để thực hiện nâng hạ hàng hoá người điều khiển trong cabin thực hiện điều khiển tay trang, tín hiệu điều khiển qua bộ mã hoá 8 bit từ E0.0…E0.7 truyền tới PLC, PLC thu nhận tín hiệu từ bộ mã hoá bắt đầu điều khiển các công tắc tơ cấp nguồn cho hệ thống phụ như phanh, quạt làm mát… chuẩn bị làm việc. PLC xác nhận tín hiệu từ tay điều khiển để điều khiển biến tần cung cấp tần số, điện áp để điều khiển tốc độ động cơ nâng hạ hàng. Tín hiệu từ PLCđiều khiển cấp nguồn cho công tắc tơ K08, tiếp điểm K08 = 1 để điều khiển cấp nguồn cho động cơ hoạt động. Việc gia tốc cho cơ cấu nâng hạ hàng cũng thực hiện tại tay trang điều khiển trên cabin điều khiển chính, khi đưa tay điều khiển lên tốc độ cao hơn, bộ mã hoá nhận tín hiệu điều khiển tốc độ, mã hoá và truyền tín hiệu tới PLC, PLC thu nhận tín hiệu và gia công điện áp điều khiển thích hợp để điều chỉnh tốc độ nâng hạ hàng. Giai đoạn điều khiển nâng hạ hàng được thực hiện như sau: Khi K08 =1 " K1 = 1 làm cho tiếp điểm thường đóng của nó đóng lại thực hiện cấp nguồn cho biến tần để chuẩn bị đưa động cơ truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng vào vận hành. Khi kiểm tra các điều kiện hoạt động của hệ thống qua rơle trung gian xác nhận lỗi nếu K00 = 0 PLC đưa tín hiệu điều khiển cho biến tần hoạt động ’ SIM =1 truyền động cho cơ cấu nâng hạ hàng. Việc điều khiển tốc độ nâng hạ hàng được thực hiện bởi tay trang điều khiển TH dưới sự tác động của người điều khiển. Cuối hành trình nâng hạ người điều kiển thực hiện giảm tốc độ, công tắc K411 =1 thực hiện giảm tốc giai đoạn 1 và K412 = 1 thực hiện giảm tốc giai đoạn 2, tín hiệu từ PLC truyền tới đèn báo việc thực hiện giảm tốc đã được thực hiện và đưa cơ cấu phanh vào làm việc. 2.5.4. Bảo vệ quá tốc cho động cơ. K08 được nối với trục của động cơ truyền động. Khi động cơ hoạt động quá tốc cho phép " K08 = 0 nên K1 = 1 cắt nguồn cấp cho động cơ của cơ cấu nâng hạ hàng. + F511(=1/3.3) Rơle bảo vệ quá nhiệt cho động cơ. + K08: Rơle trung gian bảo vệ quá tốc cho động cơ. + K04 Rơle bảo vệ chống trùng cáp Rơle K04 được đặt trên thanh cái cấp nguồn nuôi 24V. Khi quấn cáp của cơ cấu nâng hạ bị trùng " chạm vào thanh cái " K04 = 1 đưa tín hiệu đến PLC " PLC điều khiển dừng hoạt động quấn cáp của cơ cấu nâng hạ hàng. + F5 Rơle bảo vệ quá tải nhiệt và bảo vệ dòng cực đại cho phanh của cơ cấu nâng hạ hàng. + K010, K011 Công tắc bảo vệ hành trình nâng hạ. 2.6. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA CẦN TRỤC TUKAN Chúng ta biết rằng mỗi sản phẩm đều mang những đặc điểm riêng về công nghệ của từng thời kỳ phát triển của xã hội và thể hiện sự phát triển của khoa học kỹ thuật thời kỳ đó. Cần trục TU KAN ra đời trong những năm gần đây đã tiếp thu được nhiều thành tựu mới của khoa học kỹ thuật đặc biệt là có những ứng dụng thành tựu đó trong điều khiển và giám sát. Hệ thống điều khiển và giám sát của cần trục TU KAN có mức độ hiện đại và tự động hoá khá cao, giúp cho việc điều khiển dễ dàng, đơn giản, an toàn và hiệu quả hơn rất nhiều. Một trong những ứng dụng trong cần trục TU KAN là ứng dụng công nghệ mạng của kỹ thuật truyền tin. Toàn bộ các tín hiệu, thông tin của hệ thống điều khiển và giám sát đều được truyền đi qua mạng Profibus với chuẩn truyền thông riêng. Điều này làm giảm đi rất nhiều số lượng và chiều dài dây tín hiệu, việc nối dây trở nên dễ dàng hơn. Việc điều khiển và giám sát cho cần trục TUKAN được thực hiện nhờ hệ thống mạng PLC. Tín hiệu điều khiển do người điều khiển đưa vào hệ thống bằng tay điều khiển hoặc các nút ấn được mã hoá (bằng các bộ chuyển đổi ADC hoặc đơn giản là quy chuẩn về mức tín hiệu chuẩn của đầu vào nhận thông tin) và đưa tới các modul tín hiệu vào của các trạm ET200. Sau đó các tín hiệu này được truyền về trung tâm sử lý (CPU 318 2DP) qua mạng profibus . Tại đây tín hiệu điều khiển được sử lý theo chương trình đặt trước kết hợp với tín hiệu về trạng thái hiện tại của hệ thống để đưa ra quyết định điều khiển hệ thống thích hợp. Các tín hiệu điều khiển này lại truyền qua mạng đến các trạm trung gian ET200, tai đây qua các modul vào ra tín hiệu điều khiển được gửi tới các phần tử chấp hành là các rơ le hay biến tần. Riêng có tín hiệu đặt tốc độ được truyền tới biến tần qua mạng profibus va card giao tiếp CBP (Communication Board Profibus) của biến tần. Cuối cùng các phần tử chấp hành thực hiện lệnh điều khiền từ CPU gửi xuống để đưa hệ thống đến trạng thái có thể yêu cầu. Trong quá trình hoạt động tín hiệu về trạng thai của hệ thống được các khâu quan sát thu thập. Sau đó được PLC đọc các tín hiệu từ các khâu quan sát gửi về để phục vụ cho việc điều khiển giám sát. Việc giám sát các thông số, phần tử, cơ cấu hay hệ thống của cần trục TUKAN được thực hiện trực tiếp hoặc gián tiếp. Sự hoạt động của cơ cấu hay phần tử có thể được quan sát trực tiếp bởi các khâu quan sát đặt tại phần tử hoặc có thể được giám sát thông qua các rơle điều khiển hay công tắc tơ cấp nguồn cho phần tử. Ví dụ như để quan sát trạng thái quá tốc của cơ cấu nâng hạ người ta sử dụng công tắc ly tâm gắn trực tiếp ở cơ cấu, khi có quá tốc tiếp điểm của công tắc sẽ đóng lại và báo về PLC; ở cơ cấu di chuyển để quan sát trạng thái hoạt động của các phanh người ta sử dụng các tiếp điểm hành trình gắn trực tiếp ở phanh, các tiếp điểm này đóng mở theo trạng thái của phanh và báo tín hiệu về PLC ; ở cơ cấu thay đổi tầm với, để quan sát trạng thái hoạt động của các phanh người ta lại sử dụng tiếp điểm phụ của các aptomat, công tắc tơ. Nhìn chung trạng thái hoạt động hay sẵn sàng hoạt động của cơ cấu hay phần tử thường được quan sát nhờ việc quan sát các tiếp điểm phụ cua aptomat hay công tắc tơ cấp nguồn của phần tử hay cơ cấu để xem phần tử hay cơ cấu có được cấp nguồn hay không ; vị trí gới hạn hành trình được quan sát nhờ công tắc hành trình.... Ngoài ra các tín hiệu điều khiển xuất ra cũng được giám sát thông qua việc giám sát các rơle trung gian xuất tín hiệu. Ta thấy trong hệ thống có nhữnh rơle nhận tín hiệu điều khiển từ PLC và truyền đến các phần tử thực hiện nhưng đồng thơi củng truyền tín hiệu về đầu vào của PLC. Tín hiệu từ các rơle chung gian này gưi về PLC chính là để giám sát xem tín hiệu điều khiển đã được gưi ra hay chưa . Việc chỉ thị của hệ thống, phần tử không những được thực hiện bằng các đèn như ở các cần trục thế hệ cũ mà còn được hiển thị với các thông báo trên màn hình để người điều khiển dễ dàng nhận biết. Người điều khiển củng có thể giao tiếp linh hoạt với màn hình này do đây là màn hình cảm ứng có thể nhận lệnh điều khiển ngay trên màn hình. Việc trao đổi thông tin trong hệ thống được thực hiện theo nguyên tắc địa chỉ. Mổi thiết bị, phần tử trong hệ thống đều được gán cho một địa chỉ nhất định, thiết bị sẽ được truy xuất theo địa chỉ này. Mạng PLC gồm có một trạm chủ và các trạm tớ . Trạm chủ của hệ thống có cấu trúc chính gồm một CPU318 2DP và các modul giao diện vào ra. Các trạm tớ là các trạm ET200 có cấu trúc gồm modul giao diện IM, modul ET200 và các modul vao ra số, tương tự. Trạm chủ và trạm tớ được nối mạng với nhau theo tiêu chuẩn mạng Profibus. Ta thấy rằng mỗi cơ cấu được cung cấp một trạm ET200. Tổng cộng trong mạng có 4 trạm ET200 trong đó: một trạm dành cho cơ cấu tời giữ (holding mechanism), một trạm dành cho cơ cấu đóng mở gầu(closing gear), một dành cho cơ cấu di chuyển (travelling gera), một dành cho cơ cấu quay (slewing gear) và thay đổi tầm với (luffing gear). Ngoài ra trong mạng PLC còn có 2 khối OP170P đặt tại ca bin và buồng điện (electric container) là các màn hình giám sát kiểu màn hình cảm ứng; có 5 khối CBP là các card giao tiếp của 5 biến tần của 5 cơ cấu để kết nối biến tần với mạng PLC ; có 2 khối CE65 (compact encoder) là hai khối giớ hạn hành trình của cơ cấu tời đóng mở và cơ cấu tời giữ (nhiệm vụ chính của hai khối này là kết nối các encoder của hai cơ cấu tời giữ và đóng mở với hệ thống mạng PLC đồng thời tính toán để đưa ra các tín hiệu về vị trí hành trình của hai cơ cấu). Tất cả các trạm, phần tử trong mạng được kết nối với nhau theo tiêu chuẩn mạng Profibus đặt dưới sự kiểm soát của CPU 318-2DP. Mạng được chia làm hai nhánh nối vào hai cổng DP của CPU. Việc sử dụng biến tần trong hệ thống đã làm cho việc điều khiển động cơ dễ dàng, thu được đặc tính tốt hơn. Vấn đề điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ đã được giải quyết tương đối tốt nhờ có biến tần do tốc độ của động cơ trong khi làm hàng có thể được điều chỉnh rất trơn ,chất lượng làm hàng được nâng lên rõ dệt. Biến tần được kết nối với PLC nhờ có card giao tiếp CBP. Tín hiệu đặt cho biến tần được gửi tới biến tần hoàn toàn qua mạng dưới dạng các byte dữ liệu. Riêng có tín hiệu bật tắt biến tần (Simovert on/off) thì được đưa tới khối CUCV của biến tần thông qua các modul đầu ra của trạm ET200. Ở cần trục TUKAN có nhiều tín hiệu được đo lường, giám sát gồm cả những tín hiệu chung cho toàn cần trục và những tín hiệu thuộc về riêng từng cơ cấu. Các tín hiệu chung gồm nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, nguồn điện chung của toàn cần trục... Các tín hiệu riêng của từng cơ cấu phụ thuộc vào yêu cầu công nghệ của từng cơ cấu vi dụ với cơ cấu nâng hạ các tín hiệu được quan tâm chủ yếu gồm có tải trọng hàng, tốc độ và gia tốc nâng hạ, độ cao của hàng, các tín hiệu về giới hạn hành trình hàng hoá ... ; đối với cơ cấu thay đổi tầm với thì tín hiệu quan tâm lại là tầm với (hay bán kính vươn cần hoặc góc nâng hạ cần), tốc độ co /vươn cần, các tín hiệu hạn vị ...;đối với cơ cấu quay thì tín hiệu cần quan tâm lại là góc quay, tốc đọ gió, tốc độ quay, các tín hiệu hạn vị ... Các tín hiệu này có thể đo lường trực tiếp hoặc đo gián tiếp, đo bằng thiết bị phần cứng, hoặc kết hợp thiết bị phần cứng với phần mềm. Mục đích của việc đo lường là để phục vụ cho việc tính toán lượng giá trị diều khiển cần đặt cho hệ thống và để cảnh báo, bảo vệ củng như hiển thị.