Đang tải... (xem toàn văn)
Nhiệt độ: Điều khiển nhiệt độ cắt phôi của mỏ cắt phù hợp với quá từng công đoạn cắt sao cho phôi được cắt hoàn toàn không bị lỗi trong quá trình cắt. Động cơ: Động cơ có nhiệm vụ truyền động cho xe cắt, càng kẹp và mỏ cắt. Động cơ này là động cơ một chiều kích từ độc lập Xe cắt Tác dụng: chứa các thiết bị như nguồn dẫn động, mỏ cắt, kẹp ... Phạm vi hoạt động: Xe cắt chuyển động trên đường ray dài 1,5m dọc theo hương chuyển động của phôi. Xe cắt được xác định ở đầu hành trình hay cuối hành trình nhờ hai cực hạn đặt ở đầu và cuối. Truyền động: Xe cắt được truyền động bởi một động cơ được đặt ngay trên xe thông qua bộ ly hợp xe và hộp giảm tốc. Càng Kẹp phôi Tác dụng: để kẹp phôi giữ cho xe cắt chuyển động cùng tốc độ của phôi Phạm vi hoạt động: chuyển động trên mặt phẳng vuông góc với phôi Truyền động: truyền động bởi khí nén.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN CƠ SỞ KHOA HỌC VẬT LIỆU BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ĐO LƯỜNG VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Đề tài: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CĂT PHÔI TRONG SẢN XUẤT PHÔI THÉP GVHD: Lưu Tuấn Anh Sinh viên thực Tên Phan Trung Kiên Nguyễn Gia Lai Trần Phong Phan Anh Quốc Nguyễn Hùng Nhân Trương Đình Tâm MSSV V1201769 V1201815 V1202739 V1203008 V1202523 V1203274 TP.HCM Ngày Tháng Năm 2015 Mục Lục: Giới thiệu quy trình sản xuất phơi thép: Quy trình cắt phôi 3 Đối tượng điều khiển: 4 Mục tiêu điều khiển: 5 Sơ đồ điều khiển hệ thống : 6 Đối tượng đầu vào đầu điều khiển: 7 Thuật Toán Điều Khiển: 8 Sơ đồ khối vùng điều khiển: 9 Mạch Công Suất: 10 10 Lựa chọn linh kiện, thiết bị cho hệ thống điều khiển: 24 11 Sơ đồ mạch liên kết linh kiện hệ thống điều khiển 29 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI Giới thiệu quy trình sản xuất phơi thép: Quy trình cắt phôi Xe Cắt vận chuyển phôi Phôi Động Cắt Kết Thúc Càng kẹp giữ phôi di chuyển song song xe cắt HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI Cắt Kết thúc -Động chạy -Nạp nhiên liệu -Van O2 mở, C2H2 mở -Mỏ cắt quay -Xe chuyển động -Động chạy ngược -Càng kẹp nhỏ -Van O2 tắt -C2H2 tắt Đối tượng điều khiển: Nhiệt độ: Điều khiển nhiệt độ cắt phôi mỏ cắt phù hợp với công đoạn cắt cho phơi cắt hồn tồn khơng bị lỗi q trình cắt Động cơ: Động có nhiệm vụ truyền động cho xe cắt, kẹp mỏ cắt Động động chiều kích từ độc lập Xe cắt - Tác dụng: chứa thiết bị nguồn dẫn động, mỏ cắt, kẹp - Phạm vi hoạt động: Xe cắt chuyển động đường ray dài 1,5m dọc theo hương chuyển động phôi Xe cắt xác định đầu hành trình hay cuối hành trình nhờ hai cực hạn đặt đầu cuối - Truyền động: Xe cắt truyền động động đặt xe thông qua ly hợp xe hộp giảm tốc Càng Kẹp phôi - Tác dụng: để kẹp phôi giữ cho xe cắt chuyển động tốc độ phôi - Phạm vi hoạt động: chuyển động mặt phẳng vng góc với phơi - Truyền động: truyền động khí nén Mỏ cắt - Tác dụng: cắt phơi HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHƠI - Phạm vi hoạt động: chuyển động quay mặt phẳng vng góc với phơi, góc quay giới hạn nhờ công tắc cực hạn đầu cuối - Truyền động: truyền động nhờ động (truyền động cho xe cắt) thông qua bé ly hợp hộp giảm tốc Trên mỏ cắt có đầu để dẫn khí: C2H2 , O2 hỗn hợp, cắt Ly hợp Ly hợp xe ly hợp cắt có tác dụng truyền chuyển động động tới xe cắt mỏ cắt Ly hợp xe ly hợp căt ly hợp điện từ Khi có điện vào cuộn hút ly hợp đóng Mục tiêu điều khiển: +Khi có tín hiệu cắt, tín hiệu điều khiển đưa tới điều khiển cho kẹp phôi kẹp chặt vào phôi Phôi chuyển động kéo xe cắt chuyển động theo Sau kẹp phơi mỏ cắt có tín hiệu điều khiển, lửa mỏ cắt bật (khí C2H2 dẫn trước sau đến O2 hỗn hợp, cắt bật khí O2 cắt) Sau có lửa cắt chuyển động cắt phơi thực Có trường hợp xảy ra: - Khi chưa cắt phơi xong xe cắt hết hành trình (hết phạm vi hoạt động) - Khi vừa cắt xong phơi xe cắt vừa hết hành trình - Khi cắt phôi xong xe chưa hết hành trình +Trong trường hợp trên, cho dù vào trường hợp phải đảm bảo điều kiện xe hết hành trình hoạt động cắt kẹp phơi phải dừng lại (nhờ công tắc cực hạn) truyền động xe cắt thực hiện, xe cắt chuyển động vị trí ban đầu chuẩn bị cho hành trình thực hành chình cực hạn phôi chuyển từ sau chuyển từ sang thực q trình cắt tiếp Khi mỏ cắt phơi cắt xong hết giới hạn cắt dừng lại (nhờ công tắc cực hạn) Thông thường thiết kế ta đặt thời gian khoảng cách cho mỏ cắt thực xong nhiệm vụ cắt trước xe cắt hết hành trình HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 5 Sơ đồ điều khiển hệ thống : Cảm biến hành trình Cảm biến đo khoản cách Cảm biến nhiệt Cảm biến tốc độ ADC PLC DAC Van động Điều khiển cấp nhiên liệu Đo nhiệt độ mỏ cắt Động diều khiển mỏ kẹp Mỏ cắt Động điều khiển xe cắt Xe cắt Động nâng hạ mỏ cắt Điều khiển tốc độ cắt phôi HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 6 Đối tượng đầu vào đầu điều khiển: Input: Output: _Cảm biến đo khoảng cách _Đóng mở động điều khiển xe cắt mỏ kẹp _Cảm biến hành trình _Đóng mở van động điều khiển cấp nhiên liệu _Cảm biến nhiệt _ Đo nhiệt độ mỏ cắt _ Cảm biến tốc độ _Điều khiển động nâng hạ mỏ cắt HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 7 Thuật Toán Điều Khiển: K1: Khởi động K1 A11: Xe cắt vị trí ban đầu K2: Phơi đưa vào độ dài K2 Bắt đầu trình cắt :A2 A42: t = 2s A41: t = 1s K31 A3: Khởi động K31:Van C2H2 mở Càng kẹp, xe chuyển động A43: t = 3s K33 K32 K3: Quá trình cắt: K32: (sau 1s) Ly hợp cắt đóng Động chạy thuận Mỏ cắt quay K34 K33: (sau 2s) O2 mở để vào bình chứa A51: Xe cắt vị trí ban đầu K34: (sau 3s) Van O2 cắt mở K4: Kết thúc trình cắt K4 Động chạy ngược Mỏ cắt quay A6: Dừng có cố A52: Mỏ cắt vị trí cuối A12: Xe cắt vị trí cuối K5: Trạng thái kết thúc q trình cắt K51: Ly hợp cắt đóng O2 tắt Động dừng Càng kẹp nhả A44: t = 3s K51 K52: (sau 3s) C2H2 đóng, Ly hợp xe cắt đóng Động quay ngược Xe cắt quay vị trí đầu K52 K6 Trạng thái có cố HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 8 Sơ đồ khối vùng điều khiển: ADC Khoảng cách bắt đầu chu trình cắt PLC Cảm biến đo khoảng cách Động xe cắt mở kẹp Đóng mở động điều khiển xe cắt mỏ kẹp Cảm biến hành trình Cấp nhiên liệu mỏ cắt PLC Van động cấp nhiên liệu Đóng mở van động điều khiển cấp nhiên liệu ADC Tốc độ cắt PLC Cảm biến tốc độ Động mỏ cắt Điều khiển động nâng hạ mỏ cắt HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 9 Mạch Công Suất: a Bảng địa vào địa khối: Ký hiệu Địa Chú giải Automatic FC1 Cắt tự động Hand - Control FC3 Cắt tay Lamp - Indicator FC2 Đèn tín hiệu Restart OBIOO Restart hệ thống Power - On I 0.0 Bật nguồn cung cấp cho động HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 10 + Network 3: Biến trung gian khởi động xe quay đầu hành trình + Network 4: Kẹp phôi + Network 5: Bật Axetylen HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 15 + Network 6: Bật Oxy hỗn hợp + Network 7: Bật Oxy cắt + Network 8: Đóng ly hợp cắt HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHƠI 16 + Network 9: Đóng ly hợp xe + Network 10: Động chạy thuận + Network 11: Động chạy ngược HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 17 b Khối FC2 (Báo đèn tín hiệu): +Network 1: +Network 2: +Network 3: + Network 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 18 + Network 5: + Network 6: + Network 7: + Network 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 19 c Khối FC3 (Gọi khối điều khiển tay.): + Network 1: kẹp phôi + Network 2: Bật Axetylen HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 20 + Network 3: Bật Oxy hỗn hợp + Network 4: Bật Oxy cắt HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 21 + Network 5: Động chạy thuận + Network 6: Động chạy ngược HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHƠI 22 + Network 7: Đóng ly hợp cắt +Network 8: Đóng ly hợp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 23 10 Lựa chọn linh kiện, thiết bị cho hệ thống điều khiển: *PLC S7- 300: - Là loại thiết bị thực linh hoạt thuật tốn điều khiển số thơng qua ngơn ngữ lập trình PLC lập trình số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với PLC khác máy tính) - PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm thành phần sau: CPU loại khác nhau: 312 IFM, 312C, 313, 314, 314IFM, 314C, 315, 3152DP, 316-2DP, 318-2 Module tín hiệu SM xuất nhập tín hiệu tương đồng/ số: SM321, SM322, SM323, SM331, SM332, SM334, SM338, SM374 Module chức FM Module truyền thống CP Module nguồn PS307 cấp nguồn 24VDC cho module khác , dòng 2A, 5A, 10A Module ghép nối IM: IM360, IM361, IM365 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 24 - Các module gắn rây hình dưới, tối đa module SM/FM/CP bên phải CPU, tạo thành rack, kết nối với qua bus connector gắn mặt sau module Mỗi module gắn số slot tính từ trái sang phải, module nguồn slot 1, module CPU slot 2, module kế mang số 4,… - Nếu có nhiều module bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM CPU313 có rack), CPU rack 0, slot 2, kế module phát IM360, slot 3, có nhiệm vụ kết nối rack với rack 1,2,3 rack có module kết nối thu IM361, bên phải module IM module SM/FM/CP Cáp nối hai module IM dài tối đa 10m Các module đánh số theo slot dùng làm sở để đặt địa đầu cho module ngõ vào tín hiệu Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 án địa tùy ý cho module HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 25 - - Mỗi địa tương ứng với byte Bới module số địa ngõ vào hay x,y, x địa byte, y có giá trị từ đến Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõ vào gắn kế CPU slot có địa theo word, ví dụ module SM332 AO4 có ngõ analog gắn slot rack, có địa PQW400, PQW406, ngõ có kỹ hiệu Q cịn ngõ vào analog ký hiệu PIW Các CPU 312 IFM, 314IFM, 31xC có tích hợp sãn số module mở rộng CPU 312 IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa I124.0… I124.7, I125.1; ngõ số Q124.0… Q124.5 CPU 313C: 24DI I124.0… 126.7, 16DO Q124.0… 125.7,5 ngõ vào tương đồng AI địa 752… 761, hai ngõ AO 752… 755 CPU 314 FM: 20 ngõ vào số I124.0… I126.3; 16 ngõ số Q124.0…Q125.7;4 ngõ vào *Cảm biến từ tiệm cận (hành trình): Hãng sản xuất: OMRON Model DC dây Loại: shielded Khoảng cách phát hiện: mm ( 0,08 in), sai số 10% Điện áp cung cấp : 12 to 24 VDC, độ nhấp nhô đỉnh (p-p): tối đa 10% (10 – 30 VDC) Dòng điện rò: tối đa 0,8 mA Vật phát hiện: kim loại có từ tính HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 26 Khoảng cách đặt: - 1,6 mm Vật tiêu chuẩn: x x mm Khoảng cách vi sai: tối đa 15% khoảng cách phát Tần số đáp ứng: 1,5 kHz Đầu điều khiển (dịng đóng mở ): – 100 mA Trễ đầu chẩn đoán:0,3 – giây Nhiệt độ mơi trường: hoạt động: -25oC – 70oC khơng đóng đá Độ ẩm môi trường: hoạt động 35% - 95% Ảnh hưởng nhiệt độ: tối đa 15% khoảng cách phát 23oC dải nhiệt độ từ -25oC – 70oC Ảnh hưởng điện áp: tối đa 1% khoảng cách phát dải điện áp định mức Điện áp dư: tối đa V, tối thiểu V Trở kháng cách điện: tối thiểu 50Mῼ Mức độ chịu rung: mức phá hủy 10 tới 55 Hz, rung 1,5- mm cho 10 lần hướng X,Y,Z Mức độ chịu sốc: mức phá hủy: 500 m/s2 cho 10 lần hướng X,Y,Z Vật liệu: thép không gỉ Khối lượng: 45g Cường độ điện môi: 1000 VAC cho phút phận mang điện vỏ *Cảm biến khoảng cách DS60-P31311: Ưu điểm: - Được thiết kế với vật liệu bền, nhẹ đáp ứng yêu cầu khắc môi trường - Cài đặt nhanh chóng với nút bấm - Độ xác cao tăng tính tin cậy trình , mang lại hiệu suất chất lượng cao - Có nhiều lựa chọn kiểu đo khác (tới đối tượng, gương,tới định trước ) - Khách hàng lựa chọn với nguồn sáng nhìn thấy đc ko nhìn thấy đc tùy vào ứng dụng cụ thể Đặc tính: - Nguồn cấp: 18…30 Vdc - Dải làm việc: 80 mm 6000 mm, 90 % remission 80 mm 2400 mm, % remission HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 27 - Đầu - Tần số chuyển mạch - Nguồn sáng: - Thời gian đáp ứng : - Kiểu kết nối : 2x PNP 50 Hz Laser, hồng ngoại 15 ms / 30 ms / 80 ms Cáp rời M12, chân *Cảm biến nhiệt độ DS18B20: - Cảm biến đo nhiệt độ DS18b20 sử dụng chuẩn giao tiếp WIRE (đường dẫn tín hiệu đường dẫn điện áp nguồn ni dùng chung dây dẫn) Ngồi ra, nhiều cảm biến dùng chung đường dẫn (Rất thích hợp với ứng dụng đo lường đa điểm) - Các đặc điểm kỹ thuật cảm biến DS1820 kể cách tóm tắt sau: + Độ phân giải đo nhiệt độ bit + Dải đo nhiệt độ -55oC đến 125oC, bậc 0,5oC, đạt độ xác đến 0,1oC việc hiệu chỉnh qua phần mềm (Có thể đạt đến độ phân giải 10 bit, 11 bit, 12 bit) + Điện áp nguồn ni thay đổi khoảng rộng (từ 3,0 V đến 5,5 V) + Dòng tiêu thụ chế độ nghỉ cực nhỏ + Thời gian lấy mẫu biến đổi thành số tương đối nhanh, không 200 ms + Mỗi cảm biến có mã định danh 64 bit chứa nhớ ROM chip (on chip) HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 28 11.Sơ đồ mạch liên kết linh kiện hệ thống điều khiển Cảm biến hành trình Cảm biến đo khoảng cách Nguồn điện Cảm biến nhiệt Bộ điều khiển Contactor Mỏ cắt Động mỏ cắt Cảm biến (Cảm biến hành trình) hành trình Moto mỏ cắt Động van nhiên liệu Cảm biến tốc độ Nguồn điện HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 29 ... ngược HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 22 + Network 7: Đóng ly hợp cắt +Network 8: Đóng ly hợp HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 23 10 Lựa chọn linh kiện, thiết bị cho hệ thống điều khiển: ... 4: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 18 + Network 5: + Network 6: + Network 7: + Network 8: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 19 c Khối FC3 (Gọi khối điều khiển tay.): + Network 1: kẹp phôi. .. kiện hệ thống điều khiển 29 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHƠI Giới thiệu quy trình sản xuất phơi thép: Quy trình cắt phơi Xe Cắt vận chuyển phôi Phôi Động Cắt Kết Thúc Càng kẹp giữ phôi