Ứng dụng công nghệ điều khiển tự động hóa trong dây chuyền luyện và đúc phôi thép

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -*** - LUẬN VĂN THẠC SĨ ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HĨA TRONG DÂY CHUYỀN LUYỆN VÀ ĐÚC PHƠI THÉP HỒNG VIẾT ĐẠI Dai.HV212615M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Vân Hà HÀ NỘI – 5/2023 LỜI CẢM ƠN Ngày nay, kinh tế nước ta đà phát triển mạnh mẽ, đời sống người dân ngày nâng cao Nhu cầu tự động hóa đời sống sinh hoạt nghành công nghiệp, nông nghiệp dịch vụ tăng không ngừng Đây hội thách thức cho ngành tự động hóa Một u cầu thiết yếu đặt việc cung cấp công nghệ xử lý yêu cầu công nghệ sản xuất đặt Công nghệ luyện đúc phôi đời từ lâu cải tiến qua nhiều giai đoạn, ngày khẳng định vai trò tầm quan trọng việc phát triển công nghệ sản xuất phôi thép Sau thời gian làm việc tìm hiểu nhà máy Gang thép Nghi Sơn bảo hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo ngành Điện tự động hóa - Đại học Bách Khoa Hà Nội, em kết thúc khoá mơn học tích luỹ vốn kiến thức định Được đồng ý nhà trường thầy cô giáo khoa em giao luận văn: “Ứng dụng cơng nghệ điều khiển tự động hóa dây chuyền luyện đúc phôi thép” Bằng cố gắng nỗ lực thân đặc biệt giúp đỡ tận tình, chu đáo thầy giáo TS Vũ Vân Hà, em hoàn thành luận văn thời hạn Do thời gian làm có hạn trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn học viên để luận văn hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Vũ Vân Hà, thầy cô giáo ngành Điện tự động hóa - Đại học Bách Khoa Hà Nội tạo điều kiện giúp đỡ em thời gian qua Hà Nội, ngày 19 tháng 05 năm 2023 Học viên thực HOÀNG VIẾT ĐẠI * Email: Dai.HV212615M@sis.hust.edu.vn Điện thoại : 0946 202 465 Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa TĨM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Luận văn thạc sĩ gồm năm chương: Chương 1: Giới thiệu tổng quan quy trình công nghệ nhà máy đúc phôi thép Chương 2: Ứng dụng cơng nghệ tự động hóa dây chuyền đúc liên tục Chương 3: Ứng dụng điều khiển tự động hóa dây chuyền đúc liên tục Các nội dung đề cập chính: * Tổng quan hệ thống điều khiển trình - Các thành phần - Các chức nhiệm vụ - Mô tả chức năng, lưu đồ P&ID * Xây dựng mơ hình q trình - Mơ hình hóa lý thuyết - Mơ hình hóa thực nghiệm * Thiết kế cấu trúc/sách lược điều khiển - Các cấu trúc điều khiển * Cơ sở giải pháp hệ thống điều khiển trình - Thiết bị đo - Thiết bị điều khiển - Thiết bị chấp hành * Phân tích hệ điều khiển phản hồi - Cấu hình chuẩn điều khiển phản hồi - Chuẩn hố mơ hình - Đánh giá chất lượng * Thiết kế điều khiển (thuật toán điều khiển) - Lựa chọn kiểu điều khiển - Tính toán tham số điều khiển * Tin cậy an toàn hệ thống MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN ii CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ NHÀ MÁY ĐÚC PHƠI THÉP 1.1 Quy hoạch nhà máy Gang thép Nghi Sơn 1.2 Tiến trình sản xuất 1.3 Công nghệ sản xuất, vận hành 1.3.1 Công nghệ đúc liên tục 1.3.2 Thuyết minh công nghệ 1.4 Các thông số dây chuyền Đúc 1.5 Công suất 1.5.1 Công suất 1.5.2 Công suất ngày 1.5.3 Công suất năm 1.6 Chất lượng 1.7 Kết luận chương CHƯƠNG ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG DÂY CHUYỀN ĐÚC LIÊN TỤC 2.1 Đài xoay 2.1.1 Giới thiệu đài xoay 2.1.2 Xây dựng hệ thống điều khiển 3.1.3 Đánh giá hệ thống 11 3.1.4 Phương án cần giải 12 2.1.5 Thiết kế giao diện bố trí khu vực điều khiển 17 2.2 Bộ phận khuôn 19 2.2.1 Mô tả hệ thống 19 2.2.2 Xây dựng hệ thống cảnh báo 20 2.2.3 Các loại thiết bị dùng hệ thống 21 2.2.4 Đặc tính động học thiết bị 28 2.2.5 Xây dựng hệ thống kiểm soát 29 2.2.6 Thiết kế cấu trúc điều khiển trình 33 2.2.7 Xây dựng mơ hình điều khiển 35 2.2.8 Chương trình PLC 41 2.2.9 Xây dựng giao diện hiển thị điều khiển 43 2.2.10 Thiết kế hệ thống QW (Nước khẩn cấp khuôn) 51 2.12 Kết luận chương 52 CHƯƠNG ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA TRONG DÂY CHUYỀN ĐÚC LIÊN TỤC 54 3.1 Hệ thống tự động hóa .54 3.2 Giao diện giám sát điều khiển 57 3.3 Hệ thống giao diện người điều hành…………………………… ……… 58 3.4 Các mức kiểm soát……………………………………………… ……… 62 3.4.1 Trạm điều khiển 62 3.4.2 Bàn điều khiển 62 3.4.3 Trạm Điều khiển Cục 63 3.4.4 Chế độ máy tính 66 3.4.5 Trình tự dừng khẩn cấp 66 3.5 HC11E00MCD01 bàn điều khiển chính………………………….……… 69 3.5.1 Nút dừng khẩn cấp bàn điều khiển chính………… …… ….70 3.5.2 Các lệnh khu vực chung bàn điều khiển chính………………….… 71 3.5.3 Lệnh điều khiển dịng bàn điều khiển chính…………… … …71 3.5.4 HMI……………………………………………………….…… …… 72 3.5.5 Cài đặt phần mềm HMI………………………………… ………… …72 3.5.6 Tổ chức trang…………………………………… … ……… … 72 3.5.7 Bố trí trang……………………………………… …………… …73 3.5.8 Thanh tin nhắn cảnh báo…………………………….…………… 74 3.6 Kết luận chương 74 KẾT LUẬN 76 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO …… 77 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Tồn cảnh nhà máy Gang thép Nghi Sơn Hình 1.2 Sơ đồ khối cơng nghệ đúc liên tục Hình 1.3 Màn hình theo dõi đúc liên tục Hình 1.4 Máy đúc liên tục phơi vng Hình 1.5 Tổng quan dây chuyền đúc liên tục Hình 2.1 Lưu đồ vận hành đài xoay 11 Hình 2.2 Hệ thống khí chạy đài xoay khẩn cấp 13 Hình 2.3 Cụm van khí nén nút nhấn lọc khí 14 Hình 2.4 Van Rexroth 4WE E6X/EG24 N9K4 IN0101 15 Hình 2.5 Sơ đồ mạch điều khiển đày xoay khẩn cấp 16 Hình 2.6 Bảng nút ấn điều khiển 17 Hình 2.7 Cửa sổ trạng thái drive .18 Hình 2.8 Khn đúc 19 Hình 2.9 Lưu đồ biện pháp kiểm soát quy trình 21 Hình 2.10 Cấu trúc hệ điều khiển 21 Hình 2.11 Van điều chỉnh tự động 23 Hình 2.12 Cơ cấu van điều khiển 23 Hình 2.13 Cảm biến nhiệt độ PT100 25 Hình 2.14 Dải đo nhiệt độ 25 Hình 2.15 Cảm biến đo lưu lượng 26 Hình 2.16 Cảm biến đo áp suất 27 Hình 2.17 Cảm biến đo chênh áp 27 Hình 2.18 Điều chỉnh lưu lượng 30 Hình 2.19 Sơ đồ khối điều khiển làm mát khuôn 31 Hình 2.20 Sơ đồ phận chung nước làm mát khuôn 32 Hình 2.21 Lưu đồ cơng nghệ hệ thống nước làm mát khuôn 33 Hình 2.22 Sơ đồ khối MIMO 33 Hình 2.23 Mơ hình đối tượng chưa thêm PID giám sát theo deltaT 37 Hình 2.24 Đáp ứng đầu P T chưa thêm PID 38 Hình 2.25 Mơ hình đối tượng thêm PID giám sát theo deltaT 39 Hình 2.26 Đáp ứng đầu P T thêm PID 40 Hình 2.27 Khối Function Bock PLC 41 Hình 2.28 Trạng thái bơm 43 Hình 2.29 Trạng thái van 43 Hình 2.30 Giao diện chi tiết bề mặt làm mát khuôn 44 Hình 2.31 Giao diện hiển thị thông số hệ nước làm mát khuôn 45 Hình 2.32 Trạng thái danh mục khác 46 Hình 2.33 Nút lệnh 46 Hình 2.34 Giao diện cài đặt nước làm mát khuôn 47 Hình 2.35 Giao diện hiệu chỉnh thông số nước khuôn 48 Hình 2.36 Giao diện cài đặt level2 set nước làm mát khuôn 49 Hình 2.37 Trang xác nhận lệnh 50 Hình 2.38 Sơ đồ nước làm mát khẩn cấp 52 Hình 3.1 Hệ thống SCADA đúc phôi thép 55 Hình 3.2 Network page 56 Hình 3.3 Sơ đồ hệ thống điều khiển 57 Hình 3.4 Tổng quan hệ thống điều khiển: Cấu trúc phần cứng 58 Hình 3.5 Máy đúc liên tục, tổng quan dòng đúc 59 Hình 3.6 Các điều kiện sẵn sàng cho sản xuất 65 Hình 3.7 Giao diện ghi nhận nhiệt độ thép mẻ 67 Hình 3.8 Khu vực điều khiển trung tâm 70 Hình 3.9 Bàn điều khiển tay 71 Hình 3.10 Các trang chính… .73 Hình 3.11 Trang dẫn đường 74 Hình 3.12 Bố trí tiêu chuẩn hiển thị 74 Hình 3.13 Thanh tin nhắn cảnh báo 74 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Đặc điểm kỹ thuật hệ thống đúc liên tục Bảng 2.1 Những cố thường gặp cách khắc phục đài xoay 12 Bảng 2.2 Thông số PID hệ thống 42 Bảng 3.1 Mô tả khu vực 57 Bảng 3.2 Máy đúc liên tục, Chú thích tổng quan dịng ngun liệu 59 Bảng 3.3 Dữ liệu trạm điều khiển Khu công nghệ “A” “B” 61 Bảng 3.4 Dữ liệu trạm điều khiển Khu công nghệ “C” 61 Bảng 3.5 Dữ liệu trạm điều khiển Khu công nghệ “D” 62 Bảng 3.6 Dữ liệu trạm điều khiển khu vực công nghệ “F” 62 Bảng 3.7 Dữ liệu trạm điều khiển khu vực công nghệ “H” 62 Bảng 3.8 Khu vực cơng nghệ Kiểm sốt “X” Dữ liệu trạm kiểm tra 62 Bảng 3.9 Bảng mô tả cảnh báo hệ thống 69 Bảng 3.10 Bảng chức nút dừng khẩn cấp 72 Bảng 3.11 Màu tiêu chuẩn 75 CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ NHÀ MÁY ĐÚC PHƠI THÉP 1.1 Quy hoạch nhà máy Gang thép Nghi Sơn Hình 1.1 Toàn cảnh nhà máy Gang thép Nghi Sơn Thành lập năm 1998, VAS hệ thống gồm nhà máy luyện phôi cán thép với tổng công suất năm: * 4.350.000 phôi thép vuông; * 2.550.000 thép xây dựng Sản phẩm thép VAS chứng nhận phù hợp quy chuẩn: QCVN:2011/ BKHCN đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN), tiêu chuẩn Nhật Bản (JIS), tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ASTM) Để khẳng định thép VAS sản xuất đạt chất lượng cao ổn định, sản phẩm thường xuyên kiểm soát nghiêm ngặt hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO9001:2008 phịng thí nghiệm đại với thiết bị kiểm tra theo tiêu chuẩn Châu Âu ISO/IEC 17025:2005 VAS cung cấp cho thị trường loại thép thanh, thép cuộn với thương hiệu “VAS” bao gồm mác thép sau: * CB 240-T | CB 300-T * CB 300 - V | CB 400 - V | CB 500 – V * SD 295 A | SD 390 * Gr40 (300) | Gr60 (420) | Gr 250 | Gr 460 1.2 Tiến trình sản xuất Trước phát triển đúc liên tục, thỏi cung cấp vật liệu khởi đầu cho sản phẩm rèn Tiến trình sản xuất tiêu biểu từ lò thép xưởng là: (1) Rót thép lỏng từ lị luyện thép vào thùng rót (2) Chuyển thùng rót tới sàn đúc đúc thép lỏng vào khuôn đúc thỏi nhỏ (3) Chuyển khuôn điền đầy tới khu vực xử lý để tháo thỏi khỏi khuôn (4) Chuyển nạp thỏi vào lò nung nung đến nhiệt độ cản (5) Đẩy thỏi nung nóng khỏi lò nung đưa đến máy cán phá để phá thành bạn thành phẩm (6) Chuyển dạng bán thành phẩm vào máy cán * Với việc sử dụng máy đúc liên tục, ta nhận tiến trình sản xuất ngắn hơn: (1) Rót thép lỏng từ lị luyện thép vào thùng rót (2) Chuyển thùng rót tới sàn đúc đúc liên tục thép lỏng thành bán thành phẩm (3) Chuyển bạn thành phẩm tới xưởng cán Phương pháp đúc thép liên tục khơng ngừng hồn thiện ngày Hiện hầu hết máy đúc liên tục máy đúc liên tục với khn rung dạng cong với nhiều dịng đúc đồng thời Điều cho thấy ngày phương pháp đúc liên tục thực khẳng định vị trí thực tế chắn thay toàn phương pháp đúc cổ điển toàn giới tương lai khơng xa Những lợi ích có từ tiến trình sản xuất ngắn tạo nên thúc đẩy chủ yếu để chấp nhận đúc liên tục suất thu hồi kim loại cao, chất lượng sản phẩm cải thiện, tiết kiệm lượng, ô nhiễm chi phí giảm Việc tiết kiệm lượng đạt được, đúc liên tục loại bỏ bước sử dụng nhiều lượng việc xử lý thỏi Những bước bao gồm việc tiêu hao lượng lò nung tiêu hao điện vận hành máy cán phá Năng lượng tiết kiệm trực tiếp qua việc tăng suất thu hồi kim loại ( u cầu phơi thép để sản xuất số lượng tương ứng bạn thành phẩm ) Ngồi tiết kiệm này, cơng nghệ mà cho phép nạp trực tiếp sản phẩm đúc liên tục trạng thái nóng vào lị nung xưởng cán quan tâm Vì nhiệt vật lý sản phẩm đúc bảo tồn • Cung cấp cho người vận hành tất biện pháp kiểm soát hoạt động can thiệp vào hoạt động nhà máy lúc Người vận hành bàn có quyền kiểm sốt q trình truyền liên tục từ bàn bao quanh có chứa tất điều khiển cần thiết để vận hành CCM thành công Tất báo liệu cho liệu cài đặt vận hành CCM báo động cung cấp đơn vị hiển thị trực quan sau: Các điều khiển cụ thể, điều khiển yêu cầu sử dụng thường xuyên lập tức, đạt cách sử dụng phần tử điều khiển chuyên dụng, chẳng hạn Dừng khẩn cấp Đối với chức sử dụng cung cấp OWS HMI Bảo trì trạm điều khiển cục bộ: Trạm điều khiển cục Bảo trì thường đặt gần máy móc thường sử dụng để bảo trì, thay đổi &/hoặc điều khiển thủ cơng thiết bị liên quan Tất hoạt động điều khiển trực tiếp nhà điều hành Trừ cần thiết, bàn khơng kích hoạt để chép điều khiển liên quan đến cài đặt trước máy hoạt động nhà máy 3.4.3 Trạm Điều khiển Cục Các trạm điều khiển cục đặt thực địa gần với máy điều khiển Chúng sử dụng để chuẩn bị, khởi động dừng máy Điều khiển phương thức chuyển đổi bàn điều khiển trạm điều khiển cụm bảo trì Phương thức chuyển điều khiển xác định quy trình trao đổi điều khiển bàn điều khiển trạm vận hành cục ngược lại Yêu cầu kích hoạt trạm điều khiển thực cách sử dụng công tắc chọn phím chuyên dụng “điều khiển cục TẮT-BẬT” nằm trạm điều khiển Đèn bàn điều khiển cho biết trạng thái điều khiển: • Đèn Tắt có nghĩa trạm điều khiển bị tắt • Đèn Bật có nghĩa điều khiển bật * Cảnh báo: Tùy thuộc vào chức năng, số điều khiển kích hoạt lúc từ trạm điều khiển cục từ xa Theo nguyên tắc chung, tất điều khiển trạm điều khiển cục bật cơng tắc chọn phím đặt chế độ cục lựa chọn chế độ cục lúc loại trừ điều khiển từ xa Các trạm điều khiển cục loại trừ điều khiển từ xa thường trạm điều khiển máy móc mà người vận hành khơng nhìn thấy trạm điều khiển từ xa (tức phận thủy lực) Tham khảo mơ tả máy móc chi tiết chương để biết thêm thông tin vấn đề 63 Một báo cung cấp bàn điều khiển chính, làm bật lựa chọn cục điều khiển thông qua: - Nhãn trạng thái thiết bị HMI Việc chuyển đổi cục sang điều khiển từ xa từ xa sang cục ảnh hưởng đến trạng thái máy theo cách này: • Máy bơm quạt chạy dừng giữ nguyên trạng thái ban đầu • Lựa chọn chế độ tự động thủ công giữ trạng thái cuối • Các điều khiển thủ cơng chạy bàn lăn/thanh giả bị chấm dứt sau lựa chọn cho phép nút điều khiển bị loại bỏ * Các chế độ điều khiển Tiêu chí phân chia nhà máy thành Khu, Khu vực Máy móc liên quan đến phương thức hoạt động khác nhau, cho phép quản lý nhà máy cách linh hoạt, theo cấu hình tồn khác Các cấu hình có là: - Tất khu vực chọn chế độ tự động - Quá trình vận hành nhà máy diễn chế độ hoàn toàn tự động - Một nhiều khu vực chọn chế độ thủ cơng - Vịng tuần hồn vùng vừa ngược dòng dừng lại cuối dãy cuối thực Chu kỳ khu vực chế độ thủ công tiếp tục với chuỗi can thiệp người vận hành hoàn thành tất trình tự liên quan đến khu vực Tùy thuộc vào loại chu trình máy điều khiển, nhiều chế độ điều khiển cung cấp Dưới mô tả tất chế độ điều khiển * Tự động Thiết bị điều khiển theo trình tự thuật toán cụ thể Tất giấy phép cần thiết để giám sát nhà máy xác cung cấp chế độ tự động Mô tả chu kỳ vận hành máy bao gồm chương đặc tả chức Nó không yêu cầu can thiệp người vận hành * Bán tự động (1 chu kỳ) Thiết bị thực trình tự tự động cụ thể người vận hành khởi xướng Tất cảm biến, logic quyền hạn cho hoạt động chế độ tự động hoạt động Ngay chu kỳ mơ quy trình, nơi cung cấp, loạt chu kỳ bán tự động; chúng điều khiển người vận hành hệ thống tự động hóa, sử dụng để kiểm tra hoạt động đắn nhà máy 64 * Định hướng Các trình tự liên quan đến khu vực bắt đầu kết thúc theo lệnh người vận hành Trong chế độ vận hành thủ công, số lượng cảm biến hoạt động khóa liên động giảm xuống mức tối thiểu để cung cấp cho người vận hành phạm vi hoạt động rộng Chỉ cảm biến thiết bị cho phép liên quan đến an toàn nhân phận khí đặc biệt quan trọng hoạt động * Dừng khẩn cấp Các hành động khác phải thực theo trình tự thuộc trách nhiệm người vận hành Các chế độ vận hành sau cho lệnh thủ công cung cấp: - Liên tục: người vận hành thực lệnh cách vận hành nút ấn cơng tắc chọn định trì hoạt động khoảng thời gian cần thiết Chuyển động dừng lại đạt vị trí mong muốn cách nhả lệnh; để tiếp tục chuyển động, cần kích hoạt lại lệnh - Sự tác động: lệnh tính đến trạng thái máy (bộ nhớ): người vận hành kích hoạt nút ấn định thiết bị di chuyển đến trạng thái định: nhả nút ấn, thiết bị trì trạng thái đạt được; trạng thái đặt lại hành động khác từ nút ấn tương đối * Lựa chọn chế độ vận hành Chế độ vận hành khu vực thủ công tự động chọn trạm vận hành cục bàn điều khiển thơng qua nút ấn nhẹ công tắc chọn xác định Tự động lệnh HMI (Giao diện người máy) Trong trường hợp sử dụng nút nhấn nhẹ, điều khiển thực chế độ chuyển đổi: lần nhấn nút, chế độ chuyển từ thủ công sang tự động ngược lại tùy thuộc vào trạng thái trước - Đèn chế độ tự động hệ thống hóa sau: + Đèn Tắt: Tắt tự động + Đèn nhấp nháy: tự động Bật Điều kiện đồng ý để bắt đầu tự động Chỉ sử dụng áp dụng + Đèn Bật: Bật tự động Hình 3.6 Các điều kiện sẵn sàng cho sản xuất 65 * Thơng số quy trình cài đặt trước máy (cài đặt) Thiết lập có nghĩa loạt hoạt động mà người vận hành phải thực để chuẩn bị máy sẵn sàng cho sản xuất Việc thiết lập thực người vận hành nhập liệu đơn lẻ vào OWS theo cách thủ cơng cách sử dụng hình HMI 3.4.4 Chế độ máy tính Bí luyện kim DANIELI sử dụng để phát triển sở liệu mở rộng thông số đúc cài đặt quy trình Các giá trị thích hợp cho cấu hình bánh xe cụ thể hỗn hợp sản phẩm lưu trữ sở liệu có cấu trúc tính tốn lập trình sẵn hệ thống OWS Các sở liệu chứa thông tin cụ thể cấp độ, kết hợp thêm thành tham số họ lạc để kiểm sốt q trình đúc Có công thức (thực hành đúc) cho loại sản phẩm mà máy đúc Có hai cách để kích hoạt cơng thức: Bằng cách kích hoạt công thức Trong chế độ này, người vận hành chọn cơng thức xác từ sở liệu OWS kích hoạt cách gửi cơng thức tới phận tự động hóa cấp (PLC) Theo chương trình sản xuất Trong chế độ này, người vận hành phải chuẩn bị lịch trình đúc kết hợp cơng thức cho nhiệt Sau đó, việc gửi công thức nấu ăn đến hệ thống tự động hóa cấp thực tự động bắt đầu lần đun * Đăng ký phân tích Phân tích thép nhập thủ cơng qua bàn phím OWS Nhiệt độ chất lỏng tính tốn hiển thị phân tích thép thực tế cập nhật * Báo cáo Một hệ thống báo cáo tạo điều kiện thuận lợi cho việc xem xét in liệu định dạng xử lý từ hệ thống OWS Các báo cáo tạo trình tạo báo cáo hệ thống bắt đầu tự động sau bước quy trình định xảy người vận hành thực theo cách thủ công 3.4.5 Trình tự dừng khẩn cấp Dừng khẩn cấp sử dụng để dừng thiết bị khí lý an toàn Các điểm dừng khẩn cấp sau dự kiến: a Dừng khẩn cấp Nó điều khiển người vận hành từ Bàn điều khiển (Nút bấm Red Mushroom có phím) yêu cầu dừng tất máy Nó kết nối trực tiếp với tổng đài khẩn cấp điện điều bỏ qua tất điều khiển PLC Nó hoạt động cách tắt nguồn điện phụ trợ điều khiển tất rơle điều khiển van điện từ 66 Hình 3.7 Giao diện ghi nhận nhiệt độ thép mẻ 67 Khi chức dừng khẩn cấp kích hoạt, cảnh báo tạo HMI Người vận hành xóa trường hợp khẩn cấp cách cần nhấc nút ấn liên quan nhấn nút đặt lại Khi nút ấn nhấc lên, tất động van điện từ không hoạt động máy khởi động lại Đây PLC hoạt động chạy khơng có lỗi b Dừng khẩn cấp trường Nó điều khiển người vận hành từ Trạm điều khiển cục (Nút nhấn hình nấm đỏ có phím) yêu cầu dừng máy điều khiển Trạm điều khiển cục Nó kết nối trực tiếp với tổng đài khẩn cấp điện điều bỏ qua tất điều khiển PLC Nó hoạt động cách tắt nguồn điện phụ trợ điều khiển tất rơle điều khiển van điện từ Khi chức dừng khẩn cấp cục kích hoạt, cảnh báo tạo HMI Người vận hành xóa trường hợp khẩn cấp cách cần nhấc nút ấn liên quan Khi nút ấn nhấc lên, tất động van điện từ không hoạt động máy khởi động lại Đây PLC hoạt động chạy khơng có lỗi * Quản lý báo động Mọi tình bất thường quy trình OWS theo tiêu chuẩn ISA1 Báo động đăng nhập vào tập tin lịch sử Các cảnh báo ghi hiển thị in chức chuyên dụng OWS Một số cảnh báo sử dụng làm danh sách kiểm tra để đồng ý truyền Được chia thành hai nhóm: Chính cảnh báo khiến trình truyền dừng Sản phẩm cịn lại chuỗi trích xuất cách chọn Chế độ Tail Out trạm điều khiển đúc Nó hoạt động nút ấn dừng nhanh sợi mô tả chương trước động chiết tiếp tục chạy để tránh tràn Nhỏ cảnh báo ngăn trình tự bắt đầu truyền Trong trường hợp có cảnh báo sau bắt đầu truyền máy tiếp tục truyền trừ người vận hành định dừng máy Các báo động nhóm lại theo loại sau: Cảnh báo drives/mcc: chúng giám sát cố hệ thống điện Chỉ định chức báo động chi tiết gạch chân thông số kỹ thuật 68 Cảnh báo hệ thống: Chúng giám sát lỗi hệ thống tự động hóa (lỗi nguồn điện, I/O từ xa, v.v.) Cảnh báo quy trình: Chúng giám sát cảnh báo xử lý trình kiểm sốt quy trình (hết thời gian, Lưu lượng tối thiểu, v.v.) Loại báo động 0-W 1-A - FM - FP Bảng 3.9 Bảng mô tả cảnh báo hệ thống Mô tả kiện Báo động quang học Q trình khơng thực Báo động quang học âm Q trình và/hoặc hoạt động khơng thực Chế độ điều khiển bị ảnh hưởng Báo động quang học âm Phần trình kết thúc/hoặc khởi động bị ảnh hưởng Dừng quy trình tồn cầu khơng cần thiết Hành động người vận hành và/hoặc bảo trì cần thiết để tránh dừng quy trình tồn cầu Báo động quang học âm Quá trình bị dừng lại * Vận hành khu vực Người vận hành xác định chế độ vận hành từ bàn từ bàn điều khiển khu vực chạy Hai chế độ hoạt động cung cấp: - Chế độ tự động: máy cấp phôi cung cấp phôi đầu vào khu vực đạt tất khóa liên động, chu trình tự động bắt đầu - Chế độ thủ công: yêu cầu vận hành bảo trì thủ cơng, người vận hành điều khiển thủ công chuyển động máy từ trạm điều khiển cục từ bàn điều khiển Trong trường hợp có cố khu vực chạy thiết kế, điểm đến cuối HMI ép buộc lúc nơi Dữ liệu nhận dạng phơi tự động gửi từ Cấp người vận hành chèn thủ công HMI Các phôi sau lấy khỏi sợi theo dõi không phụ thuộc vào điểm đến cuối 3.5 HC11E00MCD01 bàn điều khiển Người vận hành giao bàn điều khiển thực hoạt động sau: - Chuẩn bị máy - Đưa dẫn giả vào vị trí - Khảo sát trình đúc để đảm bảo hoạt động thường xuyên máy - Phản ứng tới thiết bị lỗi để tránh chấn thương cho người vận hành và/hoặc hư hỏng máy Người vận hành phải phản ứng để giảm tối thiểu snar phẩm bị 69 Người vận hành phải báo cáo tới người bảo trì thiết bị trục trặc vào báo động Để điều khiển khảo sát máy, người vận hành phải biết sử dụng: Lệnh điều khiển Màn hình HMI Bàn điều khiển phần trung tâm với nút ấn cứng trực tiếp cho lệnh hoạt động lập tức, cho HMI, cho giám sát cho lệnh phản ứng chậm Các lệnh bàn điều khiển ln kích hoạt Hình 3.8 Khu vực điều khiển trung tâm Phần trung tâm chia thành khu vực: 1- Dừng khẩn cấp 2- Lệnh khu vực dòng # 3- Lệnh khu vực dòng # 4- Lệnh khu vực dòng # 5- Lệnh khu vực dịng # 3.5.1 Nút dừng khẩn cấp bàn điều khiển Những lệnh sử dụng để thực dừng khẩn cấp thiết bị đúc Nút dừng khẩn cấp điểm dừng loại 3: chuyển nguồn điện (mạch cứng) từ thiết bị thực dừng; khôi phục lại nút dừng khẩn cấp cần nút ấn reset rõ ràng Đây nút ấn nấm, thực dừng khẩn cấp thiết bị đúc, động bị dừng áp lực hệ thống thủy lực giải phóng Để reset điều kiện dừng khẩn cấp hoạt động phải 70 Nút dừng thực hiện: khẩn cấp -Nút ấn khẩn cấp phải mở khóa rút lại khóa chun dụng; -Nút reset khẩn cấp (2) phải nhấn để cấp lại nguồn cho đúc Reset Đèn nhấn dung để reset (khôi phục) từ điều kiện khẩn khẩn cấp cấp Đèn sáng nút dừng khẩn cấp chấp hành 3.5.2 Các lệnh khu vực chung bàn điều khiển Những lệnh dành riêng cho kiểm soát vùng run out (vùng sơ tán), họ thường dung điều khiển: • Vùng chạy ngồi khu vực dừng khẩn cấp; • Bàn lăn • Xe gạt phơi • Sàn nguội Hình 3.9 Bàn điều khiển tay 3.5.3 Lệnh điều khiển dòng bàn điều khiển Những lệnh đọc lập với dịng dung để điều khiển: * Nhóm kéo phơi * Dừng khẩn cấp dòng * Máy kéo nắn 71 * Thanh dẫn giả * Vùng vịi cắt phơi * Bàn lăn trung gian khu vực xả Bảng 3.10 Bảng chức nút dừng khẩn cấp Đây nút ấn nấm khóa, thực dừng khẩn cấp tất thiết bị dòng Việc dừng thực cách cắt nguồn khỏi mạch điện Để reset điều kiện dừng khẩn cấp, nút ấn phải mở khóa phục hồi sử dụng chìa khóa chun dụng Đây dừng khẩn cấp loại Strand emergency push button Nút ấn khẩn cấp dòng Strand emergency on (Mở khẩn cấp dòng) Đèn báo dừng khẩn cấp kích hoạt 3.5.4 HMI HMI (giao diện người máy) giao diện cho người vận hành để diều khiển giám sát khu vực đúc HMI cung cấp với bàn phím hình giám sát, người dùng có thể: Hiển thị trạng thái nhà máy; Chuẩn bị máy; Thực lệnh kích hoạt trình trình tự vận hành; Thay đổi điểm đặt trình; Quản lý cảnh báo (hiển thị, nhận diện, in); Điều khiển dòng biến q trình chính; 3.5.5 Cài đặt phần mềm HMI Cấu hình tên PC Trước cài đặt HMI, đảm bảo PC cấu hình với tên riêng Tên là: PC Tên máy tính HMI xxx_OWS#1 HMI xxx_OWS#2 Trong đó, xxx có nghĩa khu vực nhà máy (CCM1, CCM2, v.v.) Để cấu hình tên tiến hành bước sau; Từ START, bạn chọn SETTINGS; 72 Mở CONTROL PANEL mở biểu tượng NETWORK; Trong thư mục IDENTIFICATION, sử dụng nút bấm CHANGE để thay đổi tên; Sau thay đổi bạn phải restart lại máy Hãy ý máy phải có tên cụ thể, khơng sử dụng máy khác Nếu có máy có tên, có vấn đề với giao tiếp 3.5.6 Tổ chức trang Các chức có sẵn liệu hiển thị tới người vận hành hình chuyên dụng (cũng gọi “trang”) Những trang tổ chức cách để vận hành phân biệt chức rõ ràng Các ảnh có sẵn tổ chức với vài hình mà tóm tắt tất tổng quan máy Từ hình chính, sử dụng biểu tượng cụ thể ( cho mạn hình chính) khu vực tổng quan, truy cập tới trang khác; sử dụng biểu tượng chức khu vực biểu tượng, truy cập tới hình chung trang cụ thể cho phần tổng quan mà từ chúng gọi Main Overview section #1 Main Overview section #2 Main Overview section #n Hình 3.10 Các trang 3.5.7 Bố trí trang - Đầu trang: Với Danieli logo nhà cung cấp, tiêu đề trang, báo hiệu, chế độ dòng biểu tượng sẵn sàng đúc - Vùng biểu tượng chức năng: Với biểu tượng chung, biểu tượng trang trước hình cụ thể - Khu vực tổng quan: Với biểu tượng gọi trang tổng quan khác - Tới nút ấn tóm tắt cảnh báo nút ấn tóm tắt tin nhắn - Khu vực mô tả báo động tin nhắn - Nút xác nhận báo động - Nút chẩn đoán mạng - Lỗi PLC, máy in, hiển thị ngày & 73 Start Up Page Main Page #2 Main Page #1 Detail Window #1 Device Detail #1 Device Detail #2 Main Page #n Detail Window #n Device Detail #n Hình 3.11 Trang dẫn đường Hình đây, cho thấy tiêu chuẩn bố trí hiển thị Hình 3.12 Bố trí tiêu chuẩn hiển thị 3.5.8 Thanh tin nhắn cảnh báo Trong khu vực có báo động tin nhắn dạng hai dòng để báo động cuối xuất tin nhắn cuối hiển thị Hình 3.13 Thanh tin nhắn cảnh báo Chức năng: Nút tóm tắt cảnh báo: Mở trang tóm tắt cảnh báo Nút ACK: Để xác nhận đưa báo động cuối Màu sắc cảnh báo tuân theo bảng giả định sau 74 Bảng 3.11 Màu tiêu chuẩn Ưu tiên/đồng ý Mô tả Màu Chính Phải xác nhận Đỏ Phụ Phải xác nhận Vàng Báo động chung Phải xác nhận Vàng Tất Đã xác nhận Xám Tất Cảnh báo chưa kích hoạt xác nhận Xanh da trời 3.6 Kết luận chương Từ giới thiệu hệ thống SCADA trên, em muốn đưa nhìn trực quan hệ thống điều khiển dây chuyền, để người đọc nắm bắt hệ thống nhanh Với tất tìm hiểu trên, hệ thống muốn đưa ra: • Hốn đổi hiển thị cách nhanh chóng • Nhanh chóng xem chi tiết thơng tin cập nhật • Tạo sửa đổi hiển thị trực tiếp hình hệ thống • Có hiệu ứng đặc biệt Từ giúp dễ dàng phân biệt trạng thái nhận biết liệu Hệ thống SCADA có vai trị vơ quan trọng hệ thống Bởi lẽ chúng giúp trì, xử lý liệu cho định cách hiệu quả, thông minh truyền đạt vấn đề hệ thống tốt để từ giúp giảm thiểu thời gian chết Kết hợp với WinCC chương trình dùng để thiết kế giao diện Người Máy – HMI (Human Machine Interface) hệ thống Scada (Supervisory Control And Data Acquisition), với chức thu thập số liệu, giám sát điều khiển trình sản xuất Với WinCC, ta tận dụng nhiều giải pháp khác cho để giải công việc, từ thiết kế cho hệ thống có quy mơ nhỏ đến quy mơ lớn, hệ thống thực sản xuất Trong WinCC cung cấp nhiều hàm chức cho mục đích hiển thị, thông báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, tham số công thức, chương trình thiết kế giao diện Người Máy – HMI tin dùng Với tất lợi ích trên, em tối ưu hóa hệ thống giám sát điều khiển hệ thống nhà máy luyện đúc phơi thép trình bày Qua vận hành theo dõi khoảng thời gian dài, hệ thống đáp ứng hầu hết yêu cầu từ sản xuất, nhân viên vận hành Mang lại lợi ích thiết thực cho sản xuất 75 KẾT LUẬN Dưới hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Vũ Vân Hà, với thầy cô giáo môn, đến luận văn em hoàn thành Trong thời gian làm báo cáo với đề tài “Ứng dụng công nghệ điều khiển tự động hóa dây chuyền luyện đúc phơi thép”, em học thêm nhiều kiến thức Việc sử dụng SIMATIC S7-400 để điều khiển hệ thống với việc lập trình theo ngơn ngữ LAD mang lại điều kiện thuận lợi cho việc giám sát, điều khiển vận hành có tính khả thi cao Cùng với việc sử dụng phần mềm WINCC để tạo giao diện giám sát điều khiển đáp ứng nhiều yêu cầu thực tiễn Tuy nhiên việc điều khiển hệ thống có vấn đề phức tạp, với trình độ có hạn mình, luận văn em cịn nhiều thiếu sót có vấn đề chưa đề cập tới sâu Em mong bảo thầy cô để luận văn em hoàn thiện hơn, Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS Vũ Vân Hà thầy cô giáo môn, bạn lớp giúp em hoàn thành luận văn mình! Em xin chân thành cảm ơn! HƯỚNG PHÁT TRIỂN Tìm hiểu chuyển đổi hệ thống từ SCADA sang DCS Với việc cải thiện từ hệ thống SCADA sang DCS, giúp khắc phục cố có lỗi PLC Trong thời gian tới, em tìm hiểu thêm dạng cảm biến có mặt thị trường Nghiên cứu loại cảm biến đó, cải tiến làm cảm biến mang tính đột phá mặt công nghệ, giá trị ứng dụng Cần tìm hiểu thêm giao diện điều khiển, để cải tiến hình giao diện đó, mang lại tiện lợi đích thực, phục vụ cho cơng tác giám sát điều khiển thiết bị động cơ, cảm biến 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thu Hà: Bài giảng ‘Điều khiển trình nâng cao’, Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2018 [2] Nguyễn Thu Hà: Bài giảng ‘Lý thuyết điều khiển tự động - Thiết kế điều khiển’, Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2020 [3] Hoàng Sĩ Hồng: Bài giảng ‘Kỹ thuật cảm biến đo mức lưu lượng’, Đại học Bách khoa Hà Nội năm 2011 [4] Hoàng Minh Sơn: Cơ sở hệ thống điều khiển trình NXB Bách khoa Hà Nội, 2006 [5] Belá G Liptak (chủ biên): Instrument Engineer’s Handbook: Process Control 3rd Edition, Chilton Book Co 1996 [6] Michael L Luyben, William L Luyben: Essentials of Process Control McGraw-Hill, 1997 [7] Luyben, W.L.: Process Modeling, Simulation and Control for Chemical Engineers McGraw-Hill, 1990 [8] Seborg, D.E; T.F Edgar; D.A Mellichamp: Process Dymamics and Control 2nd Edition Wiley, 2004 [9] Phạm Qúy Gíap: Sách ‘Luyện thép thùng rót’, Cơng ty Thép miền nam, 2018 [10] Phạm Phú Nguyên: Sách ‘Máy đúc liên tục’, Công ty Thép An Minh Tường, 2019 [11] Tài liệu thiết kế tủ điện - Bản vẽ Nhà máy gang thép Nghi Sơn - Bản vẽ thiết kế điện nhà máy Gang thép Nghi Sơn [12] Các tài liệu Internet 77