LỜI MỞ ĐẦU Ở nƣớc ta với địa hình có bờ biển dài và nhiều sông lớn, từ lâu ngành vận tải thuỷ đã hình thành, phát triển và ngày càng đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế. Theo đó ngành công nghiệp đóng tàu cũng ngày càng đƣợc quan tâm đầu tƣ phát triển, để đáp ứng nhu cầu trong nƣớc và hội nhập với thế giới. Trong các công ty đóng tàu, nhóm thiết bị cần trục cầu trục có vị trí rất quan trọng, góp phần lớn vào việc quyết định năng suất và hiệu quả kinh tế của công ty. Cùng với sự phát triển của nền khoa học kỹ thuật, nhóm thiết bị này cũng ngày càng đƣợc hoàn thiện.
Đặc biệt các thiết bị nhập khẩu từ nƣớc ngoài có nhiều tính năng ƣu việt, đáp ứng tốt những yêu cầu vận hành nhƣ đáp ứng đủ công suất, mức độ tự động hoá cao, vận hành an toàn hiệu quả… Vì vậy, việc nghiên cứu thiết kế chƣơng trình điều khiển bằng PLC cho cần trục là rất cần thiết, giúp cho ta hiểu sâu và khai thác tối ƣu năng suất thiết bị. Ngoài ra còn có thể đƣa ra những cải tiến, những giải pháp kỹ thuật hợp lý nhằm hoàn thiện nhóm thiết bị cần trục , phục vụ tốt hơn cho sản xuất mang lại hiệu quả kinh tế cao. Sau 4 năm học tập tại trƣờng ĐHDL Hải Phòng,đƣợc sự tin tƣởng động viên của thầy cô trong khóa Điện - Điện Tử và sự giúp đỡ của các bạn sinh viên lớp ĐC1201 em đã tiến hành thực hiện đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu ,xây dựng hệ thống điều khiển cần trục 5 tấn bằng PLC ở TCT Công nghiệp Tàu Thủy Phà Rừng” do thầy giáo Thạc Sỹ Nguyễn Trọng Thắng hƣớng dẫn. Đồ án gồm các chƣơng sau: Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ NHÓM CẦN TRỤC Ở TỔNG CÔNG TY CNTT PHÀ RỪNG Chƣơng 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 1 Chƣơng 3: TRANG BỊ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHO CƠ CẤU NÂNG HẠ HÀNG VÀ NÂNG HẠ CẦN CỦA CẦN TRỤC 5T Chƣơng 4: CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN PLC OMRON CHO CẦN TRỤC 5T Em hy vọng đồ án sẽ trở thành tài liệu hữu ích cho mọi ngƣời, đặc biệt là các bạn sinh viên tham khảo trong việc học tập và ngiên cứu về chƣơng trình điều khiển cho cần trục.
Tuy nhiên trong quá trình thực hiện do vốn kiến thức còn hạn chế, thời gian thực hiện không nhiều nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận đƣợc sự chỉ bảo, đóng góp của thầy cô và các bạn Em xin chân thành cảm ơn! 2 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÓM CẦN TRỤC Ở TỔNG CÔNG TY CNTT PHÀ RỪNG 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA TỔNG CÔNG TY CNTT PHÀ RỪNG.
Công ty CNTT Phà Rừng trƣớc đây là công ty sửa chữa tàu biển Phà Rừng, là công trình hợp tác giữa chính phủ Việt Nam và Cộng hòa Phần Lan đƣợc đƣa vào hoạt động từ ngày 25 tháng 3 năm 1984. Ban đầu công ty đƣợc xây dựng để sửa chữa các loại tàu biển có trọng tải đến 15000 tấn. Trải qua hơn 20 năm hoạt động, công ty đã sửa chữa đƣợc hàng trăm lƣợt tàu trong và ngoài nƣớc nhƣ: Liên Bang Nga, Đức, Hy Lạp, Hàn Quốc … đạt chất lƣợng cao. Công ty CNTT Phà Rừng là một trong những cơ sở hàng đầu của Việt Nam có thƣơng hiệu và uy tín trong lĩnh vực sữa chữa tàu biển.1: Hình ảnh mặt bằng Tổng CTCN tàu thủy Phà Rừng 3 Những năm gần đây, công ty cũng phát triển công nghiệp đóng mới tàu biển và đã bàn giao cho chủ tàu hàng chục tàu có trọng tải từ 6500 đến 12500 tấn.
Đặc biệt là các loại tàu xuất khẩu yêu cầu công nghệ cao nhƣ tàu chở dầu hóa chất 6500 tấn cho Hàn Quốc, tàu chở hàng vỏ kép 34000 tấn cho Vƣơng Quốc Anh. Thực hiện chiến lƣợc phát triển kinh tế biển của Đảng và Nhà nƣớc, chủ trƣơng phát triển ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam, Công ty đã trở thành Tổng Công ty Công nghiệp tàu thủy Phà Rừng, bao gồm công ty mẹ, năm công ty trách nhiệm hữu hạn một thành viên, năm công ty cổ phần vốn góp chi phối của công ty, một truờng dạy nghề. Cùng với hệ thống cơ sở vật chất đƣợc đầu tƣ có hệ thống là đội ngũ nhân lực đông đảo gần 3000 cán bộ công nhân viên trong đó có 390 kỹ sƣ, cử nhân đặc biệt là lực lƣợng hàng nghìn công nhân đã và tiếp tục đƣợc đào tạo về công nghệ đóng mới tàu biển tại Phần Lan, Nhật Bản, Hàn Quốc, Na Uy. Tất cả sẽ trở thành động lực cho sự phát triển của Tổng Công ty Công nghiệp tàu thủy Phà Rừng trong tƣơng lai.
CÁC YÊU CẦU VỀ NÂNG VẬN CHUYỂN CỦA TỔNG CTCN TÀU THỦY PHÀ RỪNG. Trong các nhà máy sản xuất công nghiệp nhƣ trong các nghành cơ khí, luyện kim, đóng tàu, xây dựng, các cảng biển… việc nâng vận chuyển là yêu cầu hết sức quan trọng góp phần lớn quyết định năng suất, hiệu quả kinh tế. Nhất là đối với một công ty đóng và sửa chữa tàu thuỷ nhƣ Tổng công ty Cntt Phà Rừng, việc nâng vận chuyển các mã hàng, các tấm thép để gia công, các thiết bị và chi tiết để lắp ráp… lại càng cần thiết. Để đáp ứng nhu cầu đó công ty đã trang bị rất nhiều nhóm thiết bị cần trục, cầu trục với nhiều chủng loại đa dạng phù hợp đặc điểm công tác ở từng bộ phận sản xuất.
Tại các phân xƣởng, kho vật tƣ để vận chuyển hàng hoá, các mã hàng đƣa vào vị trí gia công, sửa chữa hay vận chuyển các chi tiết gia công xong đƣa sang 4 công đoạn khác… công ty đã trang bị các cầu trục chạy trên ray và các cầu trục bán trục. Nhóm thiết bị này có trọng tải từ (5 – 40) tấn, cấu tạo đơn giản điều khiển bằng công tắc tơ và rơle do hãng Cranes của Phần Lan thiết kế hoặc công ty Formach của Việt Nam hợp tác với nƣớc ngoài (thƣờng là Trung Quốc) chế tạo và lắp đặt. Cầu trục loại này có các cơ cấu điều khiển chuyển động chính là: cơ cấu nâng hạ, cơ cấu di chuyển xe con, cơ cấu di chuyển giàn; và chúng đƣợc thiết kế điều khiển tại chỗ hoặc từ xa. Tại các bãi làm việc ngoài trời, khu vực triền tàu, câu tàu… công ty trang bị nhiều loại cần trục, cầu trục hiện đại phục vụ việc làm việc lắp ráp, đóng mới tàu nhƣ: 5 cầu trục khung dầm hộp chạy trên đƣờng ray trọng tải 5 tấn phục vụ bãi làm việc các tấm vỏ và thân tàu, loại này dùng điều khiển bằng công tắc tơ và rơle có các cơ cấu chính là cơ cấu nâng hạ, di chuyển xe con và di chuyển giàn, thiết kế điều khiển tại cabin hay từ xa.
Để phục vụ việc lắp ráp đóng mới các con tàu công ty lắp đặt bên cạnh âu tàu một số cẩu CQ của Trung Quốc và tại triền tàu một cầu trục 200 tấn của Phần Lan. Đây là những loại cẩu hiện đại dùng hệ điều khiển biến tần và PLC cho tốc độ điều khiển rất láng đáp ứng yêu cầu nâng hạ mã hàng chính xác để lắp ráp. Ngoài bến sửa chữa có lắp đặt một số cẩu chân đế của Trung Quốc và KONE, những loại này dùng công tắc tơ và rơle điều khiển, sức nâng (8- 25) tấn để nâng chuyển lắp máy phục vụ sửa chữa… Ngoài ra công ty cũng lắp đặt 2 cẩu tháp phục vụ xây dựng có tải trọng (6 - 20) tấn, tầm với 60m. Và một số cẩu trên ôtô có tính linh hoạt cao, hiệu quả trong sử dụng để vận chuyển các mã hàng liên kết các công đoạn gia công, sửa chữa đóng mới tàu… Qua việc thống kê trên ta có thể thấy yêu cầu về nâng vận chuyển của Tổng công ty CNTT Phà Rừng là rất lớn, hầu hết trong các công đoạn sản xuất đều có sự góp mặt của nhóm thiết bị này.
Công ty đã trang bị rất nhiều 5 cần trục cầu trục phục vụ sản xuất với nhiều chủng loại đa dạng và ngày càng hiện đại. XU HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA CẦN TRỤC. Cần cẩu chân đế có vai trò quan trọng trong nền công nghiệp hoá, hiện đại hoá, nó nâng cao năng lực bốc xếp tại các cảng sông cảng biển và trong các nhà máy xí nghiệp… Các thế hệ cẩu từ năm 1986 với hệ truyền động là động cơ không đồng bộ 3 pha roto dây quấn, điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chỉnh điện trở phụ mạch roto. Mạch điều khiển chủ yếu thiết kế là các hệ rơle công tắc tơ nên hệ thống điều khiển kém chính xác.
Bên cạnh đó khi tần suất đóng cắt lớn, sẽ gây mòn tiếp điểm nên phải bảo dƣỡng thƣờng xuyên. Việc điều chỉnh tốc độ sử dụng điện trở phụ gây tổn hao lớn về điện năng trên các điện trở này. Tín hiệu từ tay điều khiển đƣợc đƣa đến các rơle trung gian, tín hiệu của các rơle trung gian dùng để điều khiển đóng cắt các công tăc tơ cấp nguồn cho các động cơ thực hiện của các cơ cấu, sự liên động giữa các cơ cấu đƣợc thực hiện bằng các tiếp điểm khống chế. Nhƣ vậy là năng lƣợng đã đƣợc khuyếch đại hoàn toàn bằng các hệ thống rơle công tắc tơ, từ năng lƣợng ở tay điều khiển tƣơng đối nhỏ đã chuyển thành năng lƣợng lớn cấp nguồn cho động cơ thực hiện.
Trong thời kỳ đầu các thiết bị điện tử công suất lớn mới ra đời, ngƣời ta đã sử dụng các thiết bị này để khởi động và điều khiển tốc độ động cơ. Phần điều khiển đƣợc thực hiện chủ yếu bằng kỹ thuật tƣơng tự với nhiều khối mạch ghép lại, mỗi khối thực hiện một chức năng riêng. Do có cấu trúc nhƣ vậy nên hệ thống rất phức tạp đòi hỏi ngƣời vận hành, khai thác, bảo dƣỡng sữa chữa cần có trình độ cả về công nghệ và điện tử công suất. Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhất là về điện tử công suất và tin học, các hệ thống truyền động cho cần cẩu đã có nhiều thay đổi thậm chí ngay từ ý tƣởng, quan niệm thiết kế.
Hệ thống đã đƣợc sử dụng 6 trong các hệ thống động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, điều chỉnh tốc độ động cơ bằng biến tần. Hệ thống thƣờng đƣợc thiết kế là các hệ số với phần tử xử lý, điều khiển chính là PLC hoặc máy tính. Hệ thống điều khiển thƣờng là hệ kín, điều khiển giám sát bằng máy tính với độ tin cậy cao. Việc kiểm tra các thông số đầu vào và điểu khiển đƣợc thực hiện tập trung tại CPU, bảo vệ liên động giữa các cơ cấu thực hiện bằng cả phần cứng và phần mềm.