Đồ án điều KHIỂN ĐỘNG cơ cẩu nâng hạ omron

ĐỀ TÀI NHÓM 39:
- Cẩu giàn trong nhà máy bao gồm khâu nâng hạ và chạy ngang, tải M =0.7 tấn,
vận tốc 0.4 m/s cho động cơ nâng hạ, 0.5 m/s cho động cơ điều khiển chuyển động ngang. Chọn
động cơ kéo, hộp số, AC drive.
- Điều khiển cẩu dàn chạy ngang và nâng hạ bằng nút ấn, có bảo vệ hành trình
hai đấu, kết hợp điều khiển quá trình thắng cơ khi khi nâng và hạ
I. CÁC VẤN ĐỀ CẦU TRỤC :
1. Cấu tạo cơ bản:
• Cổng trục gồm có cơ cấu nâng hạ hàng lắp trên xe con di chuyển dọc theo dầm
cầu (theo chiều ngang của nhà xưởng) cơ cấu bốc hàng của cầu trục có thể
dùng móc (đối với những cầu trục công suất lớn có hai móc hàng, cơ cấu móc
hàng chính có tải trọng lớn và cơ cấu móc phụ có tải trọng bé) hoặc dùng gầu
ngoạm.
2. Các bộ phận chính:
• gồm 2 hệ truyển động chính:
- động cơ di chuyển xe con (10)
- động cơ nâng hạ hàng (12).
- Phanh hãm điện từ động cơ xe con (11)
- Phanh hãm điện từ động cơ nâng - hạ (14)
- Cabin điều khiển (3)
- Hộp điển trở khởi động và điều chỉnh tốc đô (8)
- Bảng bảo vê quá tải, bảo vệ điện áp (2)
- Công tắc hành trình cho xe con ( 9 & 17)
- Công tắc hành trình cho nâng hạ (13)
II. TÍNH CHỌN ĐỘNG CƠ:
1. Cơ cấu nâng hạ
• Tính chọn công suất :
• Công suất động cơ khi nâng tải tốc độ nhanh:
P
n
= = = 3500 (W)

• Công suất động cơ khi hạ tải tốc độ nhanh:
P
h
= F.V.η =(7000 . 0,4 . 0,8)
= 2240 (W)
 Chon động cơ có công suất lớn hơn khi nâng tải
• chọn động cơ: (trang 36)
- tra theo catalog chọn loại động cơ Watt
• Công suất: 5.5 kw,có gắn liền phanh hãm điện từ
• Dòng định mức 11.5 (A)
• Điện áp định mức 380V
• Tốc độ 1420 v/p
• Điện áp phanh: 220 VAC
• Chọn tang cuốn cáp (trang 1):
- Đường kính: 0.3 m
- Tải trọng : 3.2 tấn
• CÁP THÉP NÂNG HẠ:
F = m x a = 700 x 9.8 = 6860 (N)
 Chọn cáp:
- Kiểu loại FC (cáp lõi đay, tự bôi trơn bằng lượng mỡ tích trữ trong lõi)
- Lực kéo max: 1470 N/mm
2
- Đường kính: 5mm
• Chọn hộp số (trang 5):
- Với tang cuốn cáp có đường kính 0,3m
 chu vi = 0,3 x pi = 0,945 m :
- Tốc độ cần đạt: 0.4 m/s
 Số vòng quay của tang cần là: = 0,42 vòng/s
Mà tốc độ động cơ: 23,8 vòng/s
 Hộp số phải chọn trong khoảng : = 56,7

Ta chọn hộp số :
- Loại: ZQ-350
- Tỷ số truyền: 48.57
2. Cơ cấu di chuyển xe con
• chọn Động Cơ Di Chuyển Xe Con
- tải trọng nâng
G=700 kg =7000( N)
- trọng lượng xe con (kể cả bộ phận mang vật) :
G
0
=200 kg =2000(N)
- vận tốc di chuyển xe con :
v=0,5(m/s)
- bán kính bánh xe :
r
bx
=6,5(cm)
- bán kính cổ trục bánh xe :
r
ct
=20(mm)
- lực cản chuyển động của xe được theo biểu thức
F=
0
( )
( . )
t ct br
bx
G G
k r f k

r
+
+
Trong đó :
g=10(m/s
2
) :gia tốc trọng trường
k
t
=8.10
3
^
−
:hệ số ma sát trượt
f=5.10
3
^
−
:hệ số ma sát lăn
k
br
=1,2 :hệ số ma sát giữa bánh xe va đường ray (1,2-1,5)
 F = (8.10
3
^
−
.0,02+5.10
3
^
−

).1,2=857,35(N)
η
=0,85 :hiệu suất cơ cấu
Công suất động cơ sinh ra để thắng lực cản chuyển động :
. 857,35.0,5
0,5( )
1000. 1000.0,85
F v
P kw
η
= = =
- Tra theo catalog chọn động cơ hãng Watt driver (trang 43):
• Công suất 0,75 (kw)
• Dòng điện định mức 2,1 (A)
• Tốc độ 915 v/p.
• Điện áp định mức 380(v).
• Moment quán tính: 2,1 x 10
-3
kgm
2
• chọn hộp số động cơ di chuyển xe con.
- chọn hộp số ZQ-250 (trang 5):
- Với bánh xe có bán kính : 6,5 cm
 chu vi = 2 x 0,065 x pi = 0,4 m :
- Tốc độ cần đạt: 0.5 m/s
 1,2 vòng/s
Mà tốc độ động cơ: 15,25 vòng/s
 Hộp số phải chọn trong khoảng : = 12,7
 Chon hộp số tỉ số truyền: 12.64

III. CHỌN THIẾT BỊ.
1.Biến tần, phụ kiện biến tần, điện trở hãm:
a. Cơ Cấu nâng hạ:
- Dựa vào công suất động cơ ta chọn theo công suất biến tần:
• Kí hiệu: 3G3RX4055 (hãng OMRON)
• Công suất định mức: 5.5 KW
• Điện áp định mức vào ra: 3 pha 400 VAC
• Dòng điện ra định mức: 19 A.
• Tần số đầu vào: 50/60Hz.
• Tần số điều khiển: 0.1 → 400 Hz
• Phương pháp điều khiển: , vector vòng hở, vector vòng kín
• Moment khởi động: 200% tại tần số 0.3 Hz, 150% tại 0 Hz.
• Chức năng bảo vệ: bảo vệ quá dòng tức thời, bảo vệ quá tải, bảo vệ
quá áp, bảo vệ thấp áp, làm mát, bảo vệ nối đất
• Khả năng chịu quá tải 150% trong 60s, 200% trong 3s.
• Tiết kiệm năng lượng và tăng tuổi thọ động cơ.
• Chức năng dừng khẩn cấp.
• Có sẵn lọc nhiễu tín hiệu vô tuyến.

• Chọn điện trở hãm (trang 370):
- Giả sử chiều cao của cẩu: 10m
 Thời gian nâng/hạ: = 25 s
= 1400 W
- Dựa vào công suất và khả năng hãm liên tục trong thời gian ngắn ta chọn điện
trở có thông số sau và mắc song song 4 điện trở hãm 400 W với nhau:
b.Cơ cấu di chuyển xe con
theo công suất động cơ ta chon công suất biến tần
- Hãng: Omron
- Kiểu điều khiển: vecto
- Loại: 3G3RX-A4007

• Chọn điện trở hãm (trang 370):
Dựa theo công suất biến tần và nhu cầu hãm liên tục ta chọn điện trở:
2.Thiết Bị Cung Cấp Và Bảo Vệ:
a.Chọn CB cho biến tần(trang 1):
- dựa theo dòng định mức của biến tần ta chọn CB có dòng định mức cao hơn 1,5 để
bảo vệ biến tần:
• Hãng: MITSUBISHI
• Kí hiệu: NF32-SW
• Dòng định mức: 20A (cho mạch động lực nâng hạ)
3 A (cho mạch động lực chạy ngang)
• Nhiệt độ chịu đựng: 40
0
C
• Số cực : 3
• Dòng ngắn mạch: 5 KA.
• Số lần đóng ngắt khi có dòng: 6000.
b. CB cho mạch điều khiển (trang 1):
• Hãng: MITSUBISHI
• Kí hiệu: NF30-CS
• Dòng định mức: 3 A
• Số cực : 2
• Dòng ngắn mạch: 2,5 KA.
2. CONTACTOR (trang 16):
• Hãng: MITSUBISHI
• Kí hiệu: S-N20
• Điện áp cuộn coil: 220VAC
• Dòng chịu được: I
th
= 32 A
3. RELAY CONTROL ( trang 2)

• Hãng:OMRON
• Kí hiệu: MY2N AC220/240
• Relay 8 chân, có đèn
• Điện áp cuộn dây 220/240 VAC
• Thời gian tác động: 20ms Max
• Tần số hoạt động: điện 1800 lần/giờ, cơ: 18000 lần/giờ
• Tuổi thọ AC 50.000.000 min
• Nhiệt độ làm việc -55
0
C – 70
0
C
• 2 cặp tiếp điểm 5A
Ngoài ra, ta còn dùng MY2N DC24 cho tín hiệu phanh trên biến tần
4. LIMIT SWITCH (trang 3)
• Hãng: OMRON
• Kí hiệu: HL-5000
• Cấp độ bảo vệ: IP65
• Số lần sử dụng: 10.000.000
• Vận tốc áp đặt: 5mm/s => 0.5m/s
• Nhiệt độ hoạt động: -5
0
C => 65
0
C
• Tần số tác động: cơ 120 lần/min , điện :30 lần/min
5. Chọn biến áp 1 pha
- Hãng : Standa
- Mã sản phẩm: ST-1000VA-BACL
- Điện áp ra: 220 V

- Công suất: 1000 VA
6. NÚT NHẤN VÀ ĐÈN BÁO. (OMRON)
 Nút nhấn thông thường: loại NO
• Cấp bảo vệ: IP65
• Tần số: tối đa 60 lần/phút
• Tuổi thọ cơ: 3.000.000 lần
• Tuổi thọ điện: 500.000 lần
• Cách điện: 100MΩ
• Dòng qua Công tắc: 6A tải thuần trở
 Nút nhấn khẩn cấp: loại NC
• Cấp bảo vệ: IP67
• Tiếp điểm: 6A/240 VAC (tải
trở), 3A/240 VAC (tải điện cảm)
• Núm tác động: đường kính 40
 Đèn báo:
• Cấp độ bảo vệ: IP65
• Sử dụng LED độ sáng cao
7. Cáp động lực – điều khiển:
Cáp động lực và nối đất theo lời khuyên nhà sản xuất (trang 42):
Ta chọn cáp mạch động lực hãng Cadivi như sau:
- Cho động cơ chạy ngang: 3 ruột tiết diện 1,5 mm
2
- Cho động cơ nâng hạ: 3 ruột tiết diện 4 mm
2
Cáp nối đất:
- Cho động cơ chạy ngang: 1 ruột tiết diện 1,5 mm
2
- Cho động cơ nâng hạ: 1 ruột tiết diện 4 mm
2
Cáp mạch điều khiển:

- Cho máy biến áp: 2 ruột tiết diện 1,5 mm
2
8. Sơ đồ Mạch động lực – Mạch điều khiển:
Đính kèm theo file auto cad
• Thuyết minh hoạt động:
- Để cấp nguồn cho biến tần, ta nhấn nút ON. Cuộn coil của contactor
KM1 được kích hoạt, làm cho tiếp điểm thường mở bên mạch động lực
đóng lại.
- Giả sử ta muốn cẩu 1 hàng lên trên, ta nhấn S1. Dòng điện đi vào cuộn
coil relay R1 và tiếp điểm R1 tự giữ nguồn. Đồng thời tiếp điểm thường
hở bên biến tần 1 đóng lại kích hoạt chân FW (chạy thuận) và chân input
phanh S2. Động cơ chạy thuận từ 0 Hz đến 6 Hz trong khi phanh đang
giữ lại. Sau khoảng thởi 0,5 s tín hiệu output phanh P1 xuất ra làm phanh
điện từ nhả thắng. Động cơ chạy thuận tăng tốc đến tần số max.
- Khi hàng được nâng lên độ cao đúng vị trí, thì ta nhấn nút STOP hoặc
hàng nâng đạt đúng giới hạn cho phép chạm vào limit switch 2 bảo vệ
hành trình phía trên làm tiếp điểm thường đóng mở ra. Lúc này dòng điện
bị cắt ra khỏi cuộn coil relay R1 làm mất mạch tự giữ. Bên phía biến tần
1 tiếp điểm R1 trở về trạng thái thường hở không cấp điện vào chân FW
nửa. Động cơ nâng hạ bắt đầu giảm tốc xả qua điện trở hãm. Khi về tốc
độ 6 Hz, tín hiệu output phanh điện từ ở chân P1 ngắt đi. Phanh động cơ
ép chặt lại. Động cơ tiếp tục hoạt động ở vận tốc đó trong khoảng thời
gian 0,5 s thì dừng hẳn. Kết thúc quá trình nâng hàng.
- Các tiếp điểm thường đóng R3, R4, R2 có nhiệm vụ tránh tình trạng điều
khiển cùng lúc các việc: động cơ chạy nghịch hạ tải và động cơ xe con
chạy ngang.
9. Tủ điều khiển:
Dựa vào kích thước biến tần chọn tủ có kích thước 500 x 400 x210 mm:
Đính kèm theo file auto cad
10. Cài đặt biến tần:

A. Thông số chức năng cơ bản:
• F002 = 5 s : thời gian tăng tốc 5s
• F003 = 5s : thời gian giảm tốc 5s
B. Thông số chức năng tiêu chuẩn:
• A003 =50 hz : tần số cơ bản
• A004 = 50 hz : tần số max.
• A019 = 00 : chạy theo 4 cấp độ
• A020 = 50 Hz : tốc độ đặt
• A041 = 01 : tự động chỉnh moment khởi động
• A044 = 03 : điều khiển vector không sensor
• A081 = 00 : bật ổn định áp ngõ ra
• A082 = 380 : áp ra 380 V
• A097 = 01 : tăng giảm kiểu đường cong S
C. Thông số chức năng chi tiết:
• B012 = 11,5 A: bảo vệ nhiệt cho động cơ
• B021 = 01 : hạn chế quá dòng trong tăng tốc/tốc độ không đổi
• B035 = 00 : cho phép chạy thuận/nghịch
• B082 = 0.5 Hz : tần số khởi động
• B092 = 01 : bật chế độ làm mát lúc biến tần hoạt động
• B046 = 01 : bảo vệ quay ngược chiều
• B120 = 01 : bật hãm trình tự
• B121 = 0.5s : thời gian chờ để xuất ra tín hiệu nhả phanh.
• B124 = 0.5s : thời gian từ lúc có tín hiệu nhả phanh đến khi biến tần xác
nhận tín hiệu.
• B125 = 6 Hz : tần số để nhả phanh
• B126 = 11,5A : dòng điện tĩnh giữ tải (dòng điện định mức động cơ)
• B127 = 6 Hz : tần số làm việc động cơ giữ tải lúc giảm tốc.
• B131 = 380 V : áp bảo vệ trong lúc giảm tốc
D. Gán chức năng vào ngõ vào ra logic:
• C001 = 01 : lệnh đảo chiều quay

• C002 = 44 : tín hiệu xác nhận phanh đã nhả.
• C003 = 02 : tốc độ đặt trước
• C021 = 19 : xuất ra tín hiệu nhả phanh.
• C062 = 02 : bật chế độ báo động.
Multi-fuction output
terminal
With 4-bit code selected
AC
3
AC
2
AC
1
AC
0
Factor code Trip cause
0 0 0 0 Normal Normal
0 0 0 1 E01 to E03,E04 Bảo vệ quá dòng
0 0 1 0 E05, E38 Bảo vệ quá tải
0 0 1 1 E07, E15 Bảo vệ quá áp
0 1 0 0 E09 Bảo vệ thấp áp
0 1 0 1 E16 Bảo vệ mất nguồn đột ngột
0 1 1 0 E30 Lỗi IGBT
0 1 1 1 E06 Điện trở hãm quá tải
1 0 0 0 E08,E11,E23,E25 Lỗi Eeprom,Cpu,kết nối
GA ,main circuit
1 0 0 1 E10 Lỗi CT
1 0 1 0 E12,E13,E35,E36 lỗi External trip, USP, nhiệt
điện trở, phanh
1 1 0 0 E14 Lỗi kết nối đất

1 1 0 1 E21 Nhiệt độ bất thường
1 1 1 0 E24 Pha đầu vào mất bảo vệ
1 1 1 1 E50 to E79 Lỗi network, option 1,2 error
0 to 9
E. Thông số động cơ:
• H001 = 02 : cho phép điều khiển đảo chiều.
• H003 = 5.5 kW: công suất động cơ.
• H004 = 4 : số cực.