Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 13 vận hành nên mỗi giai đoạn quan trọng có thể đ ợc chia ra làm 2 hoặc 3 b ớc nhỏ . Mỗi b ớc các van lại đ ợc đóng mở sao cho hệ thống giữ an toàn nhất . Ngoài ra quá trình vận hành lò tạo khí đ ợc chia làm 5 chế độ vận hành : - Chế độ vận hành lò bình th ờng . - Chế độ vận hành lò không thêm N 2 . - Chế độ vận hành lò không mở van gió lần 2 . - Chế độ vận hành lò thổi lên lần 2 . - Chế độ vận hành lò chế khí trơ . 2.1 Trạng thái các van khi lò vận hành bình th ờng . Bảng trạng thái đóng mở các van công nghệ trong một chu kỳ đ ợc mô tả ở bảng II_1 . ở đây để điều khiển 1 chu kỳ công nghệ phải thực hiện qua 12 b ớc khác nhau . Thời gian của 1 chu kỳ các giai đoạn cần đ ợc đảm bảo có thể đặt đ ợc trong khoảng : - Tổng thời gian của 1 chu kỳ là : từ 165 á 185 giây (thông số này ít thay đổi) . - Thời gian thổi lên lần 2 là : từ 10 á 20 giây . - Thời gian thổi sạch là : từ 0 á 10 giây . - Thời gian thổi gió là : từ 20 á 99 giây . - Thời gian thổi len lần 1 là : từ 20 á 99 giây . - Thời gian thổi xuống là : từ 20 á 99 giây . Khi thay đổi thời gian của các giai đoạn thì phải thay đổi sao cho tổng thời gian các giai đoạn vận hành bằng thời gian của cả 1 chu kỳ vận hành . 2.2 Trạng thái các van khi vận hành lò không thêm N 2 . Bảng trạng thái đóng mở các van công nghệ trong 1 chu kỳ đ ợc biểu diễn trên bảng II_2 . Với trang thái này khi vận hành lò các van liên tục đóng trong cả chu kỳ . Cũng có thể cho vận hành chỉ không thêm N 2 khi thổi lên và không thêm N 2 khi thổi xuống và ng ợc lại . Khi khởi động giai đoạn thổi lên đầu tiên không thực hiện bất kỳ 1 thao tác thêm N 2 nào . 2.3 Trạng thái vận hành không mở gió lần 2 . Bảng trạng thái vận hành các van công nghệ trong 1 chu kỳ đ ợc biểu diễn trên bảng II_3 . Trong trạng thái vận hành này thì khi vận hành không mở van gió , van thổi gió lần 2 . Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 14 2.4 Trạng thái vận hành lò thổi lên hoàn toàn . Bảng trạng thái vận hành các van công nghệ trong 1 chu kỳ đ ợc biểu diễn trên bảng II_4 . Trong trạng thái vận hành này giống nh trạng thái vận hành lò bình th ờng nh ng để đảm bảo an toàn thì khi thổi xuống đổi thành thổi lên và giai đoạn này không thêm N 2 . 2.5 Trạng thái vận hành lò chế khí trơ . Bảng trạng thái vận hành các van công nghệ đ ợc biểu diễn trên bảng II_5. Trong trạng thái vận hành này 4 giai đoạn : thổi lên lần 1 , thổi xuống , thổi lên lần 2 , thổi sạch đều phóng không hết . Khi ở giai đoạn thổi gió thì đ a khí về két khí . Trong quá trình chế khí không thao tác thêm N 2 và các thông số của các giai đoạn cũng phải đặt hợp lý theo yêu cầu của công nghệ . II_2 : Xây dựng bộ điều khiển tự động . 1. Cơ sở của việc sử dụng PLC . Trong công nghiệp tr ớc đây , các hệ thống điều khiển số th ờng đ ợc cấu tạo trên cơ sở các rơle và các mạch logic điện tử kết nối với nhau theo nguyên lý làm việc của hệ thống . Đối với các hệ làm việc đơn giản và có tính độc lập thì viậc sử dụng các phần tử logic có sẵn liên kết cứng với nhau rất có u điểm vầ giá thành . Tuy nhiên trong các hệ thống điều khiển phức tạp nhiều chức năng thì việc cấu trúc theo kiểu cứng có nhiều nh ợc điểm nh : - Hệ thống cồng kềnh , đầu nối phức tạp dẫn tới độ tin cậy kém . - Tr ờng hợp cần thay đổi chức năng của hệ thống , hoặc sửa chữa các h hỏng bắt buộc phải dừng toàn bộ hệ thống để đấu hoặc nối lại . Hiện nay với sự phát triển của công nghệ điện tử đã cho phép chế tạo các hệ vi xử lý tiên tiến . Dựa trên cơ sở của bộ vi xử lý bộ điều khiển khả lập trình PLC (Programable Logic Control) ra đời cho phép khắc phục đ ợc rất nhiều nh ợc điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng tr ớc đây . Việc sử dụng PLC đã trở nên rất phổ biến trong công nghiệp tự động hoá .Có thể liệt kê các u điểm chính của việc sử dụng PLC gồm : Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 15 - Giảm bớt đ ợc việc đấu nối dây khi kiến tạo hệ thống . Giá trị logic của nhiệm vụ điều khiển đ ợc thực hiện trong ch ơng trình thay cho việc đấu nối dây . - Tính mềm dẻo cao : trong hệ thống dùng PLC các phần tử điều khiển đã đ ợc mô tả sẵn , mối liên kết giữa các phần tử đ ợc mô tả bằng ch ơng trình . Do vậy khi cần sử dụng , cần sự thay đổi trong cấu trúc điều khiển thì chỉ cần thay đổi ch ơng trình trong bộ nhớ của hệ thống . - Sự đánh giá các nhu cầu là đơn giản : nếu biết con số đúng của đầu vào và đầu ra cần thiết thì có thể đánh giá kích cỡ yêu cầu của bộ nhớ (độ dài ch ơng trình) tối đa là bao nhiêu . Do đó có thể dễ dàng và nhanh chóng lựa chọn loại PLC cho phù hợp với yêu cầu đề ra . - Không gian lắp đặt nhỏ . - Dải chức năng rộng . - Tốc độ làm việc cao . - Công suất tiêu giảm . - Lắp đặt đơn giản . - Hê thống có thể mở rộng theo khối . 2. Tổng quát bộ điều khiển tự động . Căn cứ vào các yêu cầu kỹ thuật , chức năng vận hành , thao tác nh trên việc xây dựng bộ điều khiển tự động có thể chia ra làm 2 phần : thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm . - Phần mềm là các ch ơng trình lập cho việc điều khiển , đảm bảo thực hiện các chức năng về ph ơng pháp , trạng thái vận hành , đặt các thông số theo các yêu cầu của công nghệ . - Phần cứng là một bộ PLC đảm nhiệm các chức năng : thu nhận các tín hiệu đặt , các tín hiệu phản hồi và đ a ra các tín hiẹu điều khiển van công nghệ . Đồng thời hiển thị các thông số , trạng thái vận hành của hệ thống . Để đảm bảo độ tin cậy cho khả năng chống nhiễu , chịu sự sụt áp tốt , hệ thống đ ợc thiết kế với 2 nguồn cung cấp độc lập (nguồn cho CPU và các mođun vào , ra và nguồn công suất cho các van) . Tổng hợp số đầu vào , ra cho bộ điều khiển ch ơng trình PLC là : a. Các tín hiệu ra Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 16 - Tín hiệu đ a ra điều khiển các van công nghệ (đồng thời đ a ra hiển thị các LED trên bảng hiển thị) : 9 điểm 24V . - Tín hiệu đ a ra hiển thị trạng thái các giai đoạn làm việc của 1 chu kỳ tạo khí : 5 điểm 24V . - Tín hiệu đ a ra báo hiệu khi có sự cố : 1 điểm 24V. b. Các tín hiệu vào - Các công tắc đặt chế độ làm việc : 5 điểm . - Các công tắc đặt chế độ điều khiển : 1 điểm . - Công tắc dừng toàn bộ hệ thống khi có sự cố : 1 điểm . Bộ tự động bao gồm các khối sau : - Thiết bị điều khiển logic khả trình (CPU) . - Mạch nhận tín hiệu phản hồi (Modul Input) . - Mạch đặt thông số và thao tác . - Mạch xử lý tín hiệu ra (Modul Ouput) . - Nguồn cung cấp (gồn 2 bộ : nguồn cho mạch điều khiển và nguồn cho mạch lực) . Nh vậy sơ đồ chức năng tổng quát bộ điều khiển tự động đ ợc thiết kế nh hình II_6 . 3. Bài toán cho ch ơng trình điều khiển . Căn cứ vào yêu cầu công nghệ đã nêu ở trên , việc thiết kế phần mềm dựa trên cơ sở thực hiện lập trình đẻ đ a ra các trạng thái đầu ra của thiết bị (phần cứng) đáp ứng đ ợc yêu cầu công nghệ . Từ bảng trạng thái của van công nghệ đã nêu ở trên , do việc điều khiển các van công nghệ thực hiện bởi các tín hiệu điều khiển rơle trung gian do PLC đảm nhiệm . Nh vậy ta có bảng trạng thái của các tín hiệu đầu ra của PLC để điều khiển các van công nghệ trong các chế độ vận hành nh sau : - Trạng thái các van khi lò vận hành bình th ờng : bảng II_7 . - Trạng thái vận hành lò không thêm N 2 : bảng II_8 . - Trạng thái vận hành lò không mở van gió lần 2 : bảng II_9 . - Trạng thái vận hành lò thổi lên hoàn toàn : bảng II_10 . - Trạng thái vận hành lò chế khí trơ : bảng II_11 . Trong đó các tín hiệu có điện t ơng ứng với các trạng thái tác động của các rơle trung gian , đồng thời t ơng ứng với các trạng thái mở của các van công nghệ : Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 17 van gió lần 1 , van tổng hơi n ớc , van N 2 thổi lên , van N 2 thổi xuống . Các tín hiệu ra không có điện t ơng ứng với trạng thái tác động của các rơle trung gian , đồng thời t ơng ứng với trạng thái đóng của các van công nghệ: van gió lần 1 , van gió lần 2 , van tổng hơi n ớc , van N 2 thổi lên , van N 2 thổi xuống . Các tín hiệu ra có điện t ơng ứng với trạng thái tác động của các rơle trung gian đồng thời t ơng ứng với trạng thái mở phía cho thổi lên của các van 3 ngả hơi n ớc , khí than . Các tín hiệu ra không có điện t ơng ứng với trạng thái tác động của các rơle trung gian , đồng thời ứng với trạng thái mở phía cho thổi xuống của các van 3 ngả hơi n ớc , khí than nói trên . Riêng với tín hiệu ra điều khiển van ống khói thì ng ợc lại do yêu cầu đảm bảo an toàn . Nếu đầu ra điều khiển có điện thì đóng khói . Thời gian duy trì mở van ống khói khi mất điện do hệ thống dầu cao áp thực hiện (khoảng từ 1 đến 3 giờ) . 4. Tổng hợp mạch . Căn cứ vào các bảng trạng thái trạng thái , để xây dựng mô hình hàm đièu khiển thì tr ớc hết ta phải tổng hợp mạch . Bài toán tổng hợp mạch là bài toán khó , hơn nữa từ một yêu cầu đề ra lại có rất nhiều cách giải quyết khác nhau . Do vậy vấn đề chung ở đây là phải dựa vào 1 chỉ tiêu tối u nào đó , đồng thời để tìm đ ợc lời giải tối u thì ngoài các suy luận toán học logic , ng ời thiết kế còn phải tận dụng các kinh nghiệm thực tế rất phong phú và đa dạng . Các ph ơng pháp tổng hợp mạch ; - Ph ơng pháp giải tích . - Ph ơng pháp dựa vào toán tử trạng thái và biến cố . - Ph ơng pháp dùng bảng tác động hoặc hàm tác động các biến cố . - Ph ơng pháp dùng bảng trạng thái . - Ph ơng pháp đồ hình Mealy hoặc Moore . - Ph ơng pháp Grafcet . Trong dây chuyền sản xuất công nghiệp , các thiết bị máy móc th ờng hoạt động theo một trình tự logic chặt chẽ nhằm đảm bảo chất l ợng sản phẩm và an toàn cho nh ời và thiết bị . Cấu trúc làm việc trình tự của dây chuyền đẽ đ a ra yêu cầu cho điều khiển là điều khiển sự hoạt độnh thống nhất chặt chẽ của dây chuyền , đồng thời cũng gợi ý cho ta sự phân nhóm logic của automat trình tự bởi các tập . hành lò tạo khí đ ợc chia làm 5 chế độ vận hành : - Chế độ vận hành lò bình th ờng . - Chế độ vận hành lò không thêm N 2 . - Chế độ vận hành lò không mở van gió lần 2 . - Chế độ vận hành lò. cho CPU và các mođun vào , ra và nguồn công suất cho các van) . Tổng hợp số đầu vào , ra cho bộ điều khiển ch ơng trình PLC là : a. Các tín hiệu ra Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org. Điều khiển và khống chế lò tạo khí ebook@free4vn.org T.g: Phan Việt C ờng 13 vận hành nên mỗi giai đoạn quan trọng có thể đ ợc chia ra làm 2 hoặc 3 b ớc nhỏ . Mỗi