LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta là một nước ở Đông Nam Á với nhiều mặt giáp biển và sông
ngòi.Vận tải biển là một trong những ngành đem lại hiệu quả kinh tế cao mà nước
ta đang chú trọng phát triển.Cần trục Kone là một trong những phương tiện quan
trọng giúp cho hoạt động vận tải. Nó có thể linh hoạt trong công tác bốc xếp hàng
hóa thay cho con người nhằm giảm sức lao động và tăng tính an toàn trong công
việc.Vì vậy hiện nay hầu hết các cảng biển ở nước ta cũng như các nước khác trên
thế giới đã và đang sử dụng cần trục Kone. Để sử dụng cần trục Kone một cách
hiệu quả nhất , tiện lợi nhất ta phải hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động trong
từng cơ cấu của nó.Trong đồ án này em xin phép được trình bày tổng quan về cần
trục Kone và đi sâu hơn về xây dựng chương trình điều khiển cấp nguồn cà cơ cấu
quay trong cần trục Kone. Là một sinh viên nên kinh nghiệm thiết kế cũng như
điều khiển của em chưa nhiều nên không thể tránh khỏi sai sót. Em mong thầy cô
chỉ bảo cho em để em ngày càng hoàn thiện mình hơn.Em xin chân thành cảm ơn
và kinh chúc sức khỏe thầy, cô.
1
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CẦN TRỤC KONE
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
Kone lịch sử bắt đầu từ năm 1910 khi các động cơ điện, sửa chữa cửa hàng
KONE Tổng công ty được thành lập. Kone đã phát triển trong những năm qua chủ
yếu là hữu cơ nhưng có một hồ sơ theo dõi việc mua lại mạnh mẽ là tốt. Năm 1933
KONE Tổng công ty bắt đầu xây dựng khá lớn trên cao Electric Du lịch Cần
cẩu. Các khách hàng chính là lúc đầu chủ yếu từ bột giấy và giấy và ngành công
nghiệp điện.
Năm 1994 cần trục chân đế Kone được hang KRANNEFF của Phần Lan
thiết kế.Nhóm cần trục này được ứng dụng rộng rãi trên thế giới. Đối với nước ta
hầu hết các cảng biển đều sử dụng cần trục Kone. Cần trục Kone đặc tính tốc độ
phù hợp bốc xếp hang hóa cho cảng biển và nâng chuyển trong công nghiệp bốc
máy cho ngành đóng sửa chữa tàu biển.
Các cơ cấu chính của cần trục Kone:
- Cơ cấu nâng hạ hàng

- Chiều cao đỉnh cần là 45m
- Nguồn điện 3 pha điện áp U
dm
=380V, f=50Hz
1.3. CÁC QUY ƯỚC CHUNG KHI ĐỌC BẢN VẼ KỸ THUẬT CẦN
TRỤC KONE
Để thuyết minh các bản vẽ trong quá trình nghiên cứu , trong công tác vận hành
thuận lợi cần hiểu rõ một số quy định về ký hiệu , để làm ngắn gọn cho phần thuyết
minh nhưng vẫn đầy đủ chính xác .
Các quy định đó là:
3
- Các cuộn hút của công tắc tơ – rơ le được kí hiệu bằng chính tên của nó.Khi được
cấp điện có giá trị logic 1 con không cấp điện giá trị logic là 0.
- Các tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le được ký hiệu bằng tên của nó kèm theo số
cột trong ngoặc đơn . Tiếp điểm đóng có giá trị 1 logic, mở có giá trị 0 logic
- Trường hợp tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le nằm ở bản vẽ khác ma công tăc tơ –
rơ le được biểu diễn thì trước hàng số biểu diễn cột của tiếp điểm sẽ có số hoặc
chữ biểu diễn bản vẽ mà ở đó tiếp điểm của công tắc tơ – rơ le được sử dụng.
- Khi tiếp điểm hoặc công tắc tơ – rơ le đã được biểu diễn ở bản vẽ khác khi xem
xét hoạt động được biểu diễn trong bản vẽ đang xét thì trước ký hiệu công tắc tơ –
rơ le hoặc tiếp điểm sẽ có chữ hoặc số biểu diễn
Các ký hiệu trên bản vẽ của sơ đồ:
Các bản vẽ nguyên lý của các cơ cấu Kone được ký hiệu như sau:
- OP1 : biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý mạch cấp nguồn
- OP2 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng
chính móc 25 tấn
- OP3 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ hàng móc
8 tấn
- OP4 : bản vẽ biểu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu nâng hạ cần
- OP5 : bản vẽ biễu diễn sơ đồ điện nguyên lý điều khiển cơ cấu quay mâm

= 380V, tần số f =50Hz.
Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển U
DK
= 220V, tÇn sè f = 50Hz.
Điện áp cung cấp cho mạch điều khiển dïng r¬ le thêi gian ®iÖn tõ 1 chiÒu
U
MC
= 220V.
Cung cấp nguồn cho các cơ cấu chính thông qua hệ thống vành trượt trên
trục của ru lô và đưa đến cầu dao chính Oa1 đặt trên đầu trục.Từ cầu dao Oa1, cáp
nguồn được nối với vành trượt thứ 2 bố trí trong trụ quay cần trục để cấp cho cầu
dao Oa2 lắp đặt trong cabin điều khiển.
Thứ tự cấp nguồn cho cần trục :
Khi cầu dao chính được đóng Oa1 = 1 cấp điện tới cầu dao Ta1 và Ta2 cho
hệ thống chiếu sang báo hiệu, chiếu sang, sấy các động cơ , đồng thời cấp điện cho
cầu dao Oa2.
Khi cầu dao Oa2 = 1 thì nguồn điện được cấp tới công tắc xoay Oa3 và công
tắc xoay Ob2 sẵn sang cấp cho công tắc tơ Oc1 sẵn sàng cấp nguồn cho các cơ cấu
chính của cần trục.
Để tiến hành cung cấp nguồn điện cho mạch động lực của cơ cấu nâng hạ
hàng , nâng hạ cần , cơ cấu quay mâm và cơ cấu di chuyển xe cần tiến hành các
bước sau :
1.Đưa tất cả các tay điều khiển của các cơ cấu chính về vị trí 0, lúc này ta có Ab3 =
1,Bb3 = 1,Pb3 = 1, Rb3 = 1, Kb3 = 1
2. Đóng áptômát Oa4 và Oa5 về vị trí ON, lúc này Oa4 = 1 , Oa5 = 1
3. Ấn nút khởi động nguồn Ob4.
7
Ob4 = 1 cấp điện cho rơle trung gian Od1
Od1 = 1 làm cho Od1 (15) = 1.
Nguồn điện được đưa tới cuộn hút của côngtắctơ chính Oc1 = 1 đóng các

Oh2=1
2
Ke1=0
Đ
S
Ae1=0
Đ
S
S
Đ
Be1=0
S
Đ
Ob3=0
S
Đ
Oa5=1
S
Đ
Oa4=1
S
Đ
Oa3=1
Ob2=1
S
Đ
Oa2=1
T23,T24=1
S
Đ

CẦN TRỤC KONE
3.1. ĐỘNG CƠ TRUYỀN ĐỘNG CHO CƠ CẤU QUAY MÂM
Hai động cơ truyền động cho cơ cấu quay là động cơ không đồng bộ rôt dây quấn.
Loại động cơ 16LTS2F – 9584 có các thông số như sau:
Công suất định mức : p
dm
= 15 kw
Hệ số công tác ngắn hạn lặp lại :
%
ε
= 40%
Điện áp định mức : U
đm
= 380 V
Dòng điện định mức : I
đm
= 34 A
Tốc độ định mức : n
đm
= 1500 vg/ph
Điện áp rotor : U
2
= 300 V
Dòng điện rotor : U
2
= 34 A
Điện trở rotor R
2
= 0,14 Ω/20
0

14
Mạch roto của 2 động cơ điều hở 1 pha nên động cơ làm việc ở chế độ điện
trở roto không đối xứng nên mômem động cơ tạo ra đủ nhỏ, tốc độ chậm.
Tốc độ 2 quay phải
Khi đưa tay điều khiển Kb3 về vị trí số 2 chiều quay phải Kb3 =1 .
Mạch điện stato được cấp điện giống vị trí số 1. Ở mạch roto lúc này có
them K1c40 = 1 và K2c40 = 1 làm cho K1c40(7) = 0 và K240(9) = 0 bảo vệ động
cơ khi có
Các công tắc tơ K1c41(1) và K2c41(3) = 1 loại điện trở phụ U
0
U
1
, V
0
V
1
,
W
0
W
1
,ra khỏi mạch ro to, tốc độ động cơ tiếp tục tăng lên .
Tốc độ 4 quay phải
Khi đưa tay điều khiển Kb3 về vị trí số 4 chiều quay phải Kb3 = 1.
Mạch điện stato của các động sự cố đồng thời K1c40(1) = 1 và K2c40(3) = 1
lúc này điện trở mạch roto được nối đối xứng U
0
U
1
= V

1 tiếp tục loại nấc điện trở phụ U
2
U
3
, V
2
V
3
, W
2
W
3
ra khoải mạch ro to tốc độ
động cơ tiếp tục tăng lên.
Khi điều khiển cơ cấu quay mâm quay trái các bước thực hiện tương tự như
điều khiển cơ cấu quay phải, cần chú ý rằng công tắc tơ cấp nguồn cho mạch stato
15
lúc này là Kc2 = 1 , đổi chiều quay bằng cách đổi thứ tự pha điện áp mạch stato.
Mạch điện roto thứ tự loại trừ điện trở phụ hoàn toàn giống chiều quay phải.
Khi chuyển nhanh tay điều khiển từ vị trí 1 đến vị trí 4 và từ vị trí 4 về vị trí
1, nhờ sự duy trì của các rơle thời gian Kd43 và Kd44 mà tốc độ không tăng đột
ngột.
Cơ cấu phanh dừng ( hình 2.3.b ) được thực hiện khi đạp chân phanh
( K6=1 ) . Trước khi thực hiên chế độ phanh thì người điều khiển phải đưa tay điều
khiển Kb3 về vị trí 0 . Đồng thời đóng các cầu dao K2, K1 ( tùy vào từng tốc độ
của động cơ mà ta đóng cầu dao K3, K4, K5 để điều chỉnh dòng hãm ) đưa dòng
điện 1 chiều vào stato của 2 động cơ tạo ra chế độ hãm.
3.4. CÁC BẢO VỆ CẦN CÓ CHO CƠ CẤU QUAY
1. Bảo vệ quá tải cho các động cơ thực hiện bằng các rơle nhiệt K1e1 và K2e1.
2. Bảo vệ ngắn mạch bằng các cầu chì Ke1 .

S
Đ
Đ
K2c40=1
K1c40=1
Kb3.3=1
Kb3.2=1
S
Đ
OP5=1
S
S
Đ
Start
Đ
Kb3.1P=1
Kd2=1
Kc2=1
K1m1T=1
Kd42=0
K2m1T=1
K2m1P=1
K1m1P=1
Kc1=1
Kd1=1
Kb3.1P=1
17
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG PLC ĐỂ ĐIỀU KHIỂN CƠ CẤU QUAY MÂM VÀ
HỆ THỐNG CẤP NGUỒN CỦA CẦN TRỤC KONE
4.1. GIỚI THIỆU VỀ S7-300

Những module cùng sử dụng một loại bộ vi xử lý, nhưng khác nhau về
cổng vào/ra onboard cũng như các khối làm việc đặc biệt được tích hợp sẵn trong
thư viện của hệ điều hành phục vụ việc sử dụng cổng vào/ra onboard này sẽ được
phân biệt với nhau trong tên gọi bằng thêm cụm chữ cái IFM.
Ngoài ra còn có các loại module CPU với hai loại cổng truyền thông, trong
đó cổng truyền thông thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân
tán. Tất nhiên kèm theo cổng truyền thông thứ hai này là những phần mềm thông
dụng thích hợp cũng đã được cài sẵn trong hệ điều hành. Các loại module CPU
được phân biệt với những module CPU khác bằng thêm cụm từ DP trong tên gọi
4.1.2. Vòng quét chương trình
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp. Mỗi vòng lặp được gọi là
vòng quét . Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ các
cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I, tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.
19
Trong từng vòng quét, chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết
thúc của khối OB1 (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn
thực chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số.
Vòng quét được kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi
Vòng quét chương trình
Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan đến cổng vào/ra tương tự nên các
lệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý chứ không
thông qua bộ đếm.
Thời gian cần thiết để PLC thực hiện một vòng quét gọi là thời gian vòng
quét . Thời gian vòng quét không cố định, tức là không phải vòng quét nào cũng
được thực hiện trong một khoảng thời gian như nhau. Có vòng quét được thực
hiện lâu, có vòng quét được thực hiện nhanh tuỳ thuộc vào số lệnh trong chương
trình được thực hiện, vào số lượng dữ liệu được truyền thông trong vòng quét đó.
Như vậy giữa việc đọc dữ liệu từ đối tượng để xử lý, tính toán và việc gửi
tín hiệu điều khiển tới đối tượng có một khoảng thời gian trễ đúng bằng thời gian
vòng quét. Nói cách khác, thời gian vòng quét quyết định tính thời gian thực của

Vòng quét
Lệnh 1
Lệnh 2
Lệnh cuối cùng
OB1

+ Lập trình có cấu trúc:
Chương trình được chia thành những phần nhỏ với từng nhiệm vụ riêng và
những phần này nằm trong những khối chương trình khác nhau. Loại hình cấu
trúc này phù hợp với những bài toán điều khiển nhiệm vụ và phức tạp. Mỗi khi
xuất hiện một tín hiệu báo ngắt hệ thống sẽ tạm dừng công việc đang thực hiện
lại, chẳng hạn tạm dừng việc thực hiện chương trình trong OB1, và chuyển sang
thực hiện chương trình xử lý trong ngắt trong các khối OB tương ứng. Ví dụ khi
đang thực hiện OB1 mà xuất hiện tín hiệu ngắt báo sự cố truyền thông, hệ thống
sẽ tạm dừng việc thực hiện OB1 lại để gọi và thực hiện chương trình trong khối
OB87. Chỉ sau khi đã thực hiện xong chương trình trong OB87, hệ thống sẽ quay
trở về tiếp tục phần chương trình còn lại trong OB1.
Cấu trúc một chương trình (có cấu trúc)
OB = Organization Block
FC = Function
FB = Function Block
22

OB
Organization
Block
FB
FB
FC
FB

được CPU thực hiện trực tiếp với module mở rộng (AI/AO). Như vậy mỗi lệnh
23
đọc giá trị từ địa chỉ thuộc vùng PI sẽ thu được một giá trị đúng bằng giá trị thực
có ở cổng tại thời điểm thực hiện lệnh. Tương tự khi thực hiện lệnh gửi một giá trị
(số nguyên 16 bit) tới địa chỉ của vùng PQ, giá trị đó sẽ được gửi ngay tới cổng ra
tương tự của module
Tuy nhiên miền địa chỉ PI và PQ lại được cung cấp nhiều hơn là số các cổng
vào ra tương tự của một trạm. Chẳng hạn, thực chất các cổng vào tương tự chỉ có thể
có là từ địa chỉ PIB256 đến địa chỉ PIB767 nhưng miền địa chỉ của PI và PQ lại từ 0
đến 65535. Điều này tạo ra khả năng kết nối các cổng vào/ra số với những địa chỉ dôi
ra đó trong PI/PQ giúp chương trình ứng dụng có thể truy nhập trực tiếp các module
DI/DO mở rộng để có được giá trị tức thời tại cổng mà không thông qua bộ đệm I và
Q.
4.1.5. Giới thiệu về ngôn ngữ lập trình PLC
Các loại PLC nói chung thường có nhiều ngôn ngữ lập trình nhằm phục vụ
các đối tượng sử dụng khác nhau. PLC S7-300 có ba ngôn ngữ lập trình cơ bản.
Đó là:
- Ngôn ngữ “liệt kê lệnh”, ký hiệu là STL (Statement lits). Đây là dạng ngôn ngữ
lập trình thông thường của máy tính. Một chương trình được ghép bởi nhiều câu
lệnh theo một thuật toán nhất định, mỗi lệnh chiếm một hàng và đều có cấu trúc
chung “tên lệnh” + “toán hạng”.
- Ngôn ngữ “hình thang”, ký hiệu là LAD (Ladder logic). Đây chính là dạng ngôn
ngữ đồ hoạ thích hợp với những người quen thiết kế mạch điều khiển logic.
- Ngôn ngữ “hình khối”, ký hiệu FBD (Function block diagram). Đây cũng là kiểu
ngôn ngữ đồ hoạ dành cho những người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số.
24
Một chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển sang được dạng
STL, nhưng ngược lại thì không. Trong STL có nhiều lệnh không có trong LAD
hay FBD.
a. Trình tự chung của việc viết chương trình điều khiển