Thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC cho máy xấn tôn tại nhà máy thép Việt-Hàn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC cho máy xấn tôn nhà máy thép Việt-Hàn LỜI MỞ ĐẦU Nền sản xuất giới năm gần đặc trưng cường độ cao trình sản xuất vật chất Chất lượng hiệu trình sản xuất phụ thuộc vào nhiều trình độ kỹ thuật công nghiệp chế tạo máy Một công nghiệp chế tạo máy tiên tiến đảm bảo cho ngành kinh tế loại thiết bị có suất cao với chất lượng hoàn hảo Để thực tốt nhiệm vụ mình, công nghiệp chế tạo máy cần không ngừng hoàn thiện nâng cao trình độ kỹ thuật trình sản xuất Điều khiển tự động tự động hóa phương hướng phát triển chủ yếu công nghiệp chế tạo máy Tự động hoá điều khiển tự động cho phép sử dụng tối đa tiềm sẵn có, đáp ứng yêu cầu ngày cao trang thiết bị gia công khí Việc ứng dụng thành công thành tựu lý thuyết điều khiển tối ưu, công nghệ thông tin, công nghệ máy tính, công nghệ điện điện tử lĩnh vực khoa học kỹ thuật khác năm ngần đẫn đến đời phát triển thiết bị điều khiển logic khả lập trình ( PLC ) Cũng từ tạo cách mạng lĩnh vực kỹ thuật điều khiển Ngày biết rõ công nghệ PLC đóng vai trò quan trọng lượng làm não cho phận cần tự động hoá giới hoá Do điều khiển logic khả lập trình ( PLC ) cần thiết kỹ sư khí kỹ sư điện , điện tử, từ giúp họ nắm phạm vi ứng dụng rộng rãi kiến thức PLC cách sử dụng thông thường Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em giao nhiệm vụ nghiên cứu với đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển dùng PLC cho máy xấn tôn nhà máy thép Việt-Hàn” Đây đề tài không hoàn toàn phù hợp với thực tế sản xuất nay, sâu nghiên cứu thấy hấp dẫn thấy vai trò việc điều khiển tự động Đặc biệt hướng dẫn, bảo giúp đỡ trực tiếp thầy Nguyễn Đoàn Phong, giảng viên trường Đại học Dân lập Hải Phòng Tuy nhiên điều kiện tài liệu nói PLC hạn chế giới thiệu tổng quan, mặt khác để lập trình thành công PLC đòi hỏi tầm hiểu biết định điện tử, tin học…nên em gặp không khó khăn mặt thời gian Xác định rõ nhiệm vụ em cố gắng hết sức, khắc phục khó khăn, tập trung tìm hiểu, học hỏi thầy giáo hướng dẫn thầy giáo khác môn Ngoài phải trang bị thêm kiến thức Tin học tự động hoá thuỷ khí để giải nhiện vụ đặt Kết thu chưa nhiều bị hạn chế kiến thức, thời gian kinh nghiệm giúp em có thêm kiến thức để sau trường có tảng tiếp cận với công nghệ Trong trình làm đồ án trình độ hiểu biết em có hạn, nên nội dung đồ án không tránh khỏi sai sót Vì em mong bảo góp ý thầy cô người quan tâm đến vấn đề Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đoàn Phong, người trực tiếp hướng dẫn tận tình, giúp đỡ bảo tạo điều kiện cho em tiếp cận với thiết bị máy móc suốt trình làm đồ án tốt nghiệp Chƣơng GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THÉP VIỆT-HÀN VÀ MÁY XẤN TÔN 1.1.GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY THÉP VIỆT-HÀN 1.1.1.Lịch sử hình thành phát triển nhà máy Công ty TNHH thép VSC-POSCO (VPS) hay gọi thép Việt-Hàn nắm km 9, quốc lộ (cũ),phường Quán Toan, quận Hồng Bàng, thành phố Hải Phòng, liên doanh Tổng công ty thép thép Việt Nam (VSC) với Tập đoàn POSCO Hàn Quốc, nhà sản xuất thép hàng đầu giới Được thành lập từ năm 1994 với tổng số vốn đầu tư 56 triệu USD,có diện tích 60000m2,sản phẩm thép tròn cuộn thép thanh,có lợi gần đường quốc lộ thuận tiện cho việc lưu thông sản phẩn cung ứng nguồn nguyên, vật liệu cho nhà máy đường bộ, đường thủy đường sắt Là số nhà máy thép xây dựng đâu tiên Việt Nam, VPS sản xuất cung cấp triệu thép chất lượng cao loại cho công trình xây dựng lớn khách hàng khắp nước Tuy nhiên, nhà máy gặp không khó khăn thách thức như: nằm khu vực Duyên Hải, miền nhiệt đới gió mùa, với độ ẩm cao 80% làm ảnh hưởng không nhỏ đến thiết bị, khí cụ điện ảnh hưởng tới chất lượng thép công ty Do đo làm tăng chi phí vận hành, xửa chữa, bảo dưỡng, giảm tuối thọ thiết bị tăng vốn đầu tư ban đầu cho công ty Công ty thép Việt-Hàn với sản phẩm loại thép chuyên phục vụ cho công trình xây dựng Dây chuyền cán thép nhà máy dựa công nghệ tiên tiến Italia với công đoạn : cán thô, cán trung, cán tinh cán block 1.1.2 Cơ cấu tổ chức công ty Nhà hành chính: có nhiệm vụ tổ chức, quản lý sản xuất kinh doanh Phân xưởng cán: phân xưởng sản xuất chính, sx trực tiếp sản phẩm Còn lại nhà, phòng ban liên quan nhà tập thể thao, nhà ăn, kho, sân bãi Công ty thép Việt-Hàn đơn vị độc lập với máy quản lý theo hình thức trực tuyến-tham mưu với mô hình biểu diễn: Công ty Giám đốc Phó Giám độc Kinh doanh Phó Giám đốc Kỹ thuật Phòng kỹ thuật Phòng Kinh doanh Phòng vật tư Phòng Hành Hình 1.1:Sơ đồ tổ chức quản lý nhà máy Phân xưởng 1.1.3.Cơ cấu điều hành phân xƣởng công ty thép Việt-Hàn Trong phân xưởng công ty thép bao gồm quản đốc, phó quản đốc tổ trưởng Cơ cấu biểu diễn: Quản đốc PQĐ PQĐ PQĐ Tổ trưởng Tổ trưởng Thợ khí Thợ khí Thợ khí Thợ điện Thợ điện Hình1.2:Sơ đồ tổ chức phân xưởng 1.1.4 Công nghệ sản xuất thép công ty Thép Việt-Hàn sản xuất theo công nghệ tiên tiến Italia: - Gồm 24 giá cán - Hoàn toàn tự động hóa - Được bảo hành định ký nghiêm ngặt Hệ thống làm nguội cưỡng Phôi thép Lò nung Đồng cân thép cuộn Dây chuyền cán Sàn nguội thép Kiểm tra sản phẩm lần cuối Đồng cân thép Sản phẩm thép cuộn Sản phẩm thép Hình 1.3:Quy trình sản xuất thép nhà máy Việt-Hàn Sản phẩm công ty có loại thép: - Thép cuộn tròn - Thép vằn Trong đó: -Thép cuộn tròn :công ty sản suất theo tiêu chuẩn JIS 3505 (Nhật Bản) TCVN 1650-1985 (Việt Nam), kích cỡ Φ5.5, Φ6, Φ8, Φ10 Được sản xuất dây chuyền 24 giá cán hoàn toàn tự động Italia với tốc độ cán 60m/s làm nguội trực tiếp nước với áp lức lớn nên thép tròn cuộn VPS có tiết diện đều, bề mặt nhẵn bóng có khả chống oxy hóa -Thép vằn : công ty chuyên sản xuất loại thép vằn chất lượng tốt, đa dạng kích thước từ D10÷D40 mm theo tiêu chuẩn quốc tế Tiêu chuẩn Nhật Bản (JISG 3112-1987), Tiêu chuẩn Anh Quốc (BS44491997),Mỹ (ASTM A617/A615M-96a) Tiêu chuẩn Việt Nam ( TCVN 16511985& TCVN 6285-1997) Được sản xuất dây chuyền Công nghệ đại, thép vằn VPS có chất lượng đảm bảo đáp ứng yêu tiêu chuẩn mà có kiểu dáng đẹp với tiết diện đều, bề mặt nhẵn bóng, gân thép chéo dạng xoắn vít Trên thân thép có logo “VPS” giúp khách hàng dễ dàng phân biệt với sản phầm loại nhà sản xuất khác thị trường 1.1.5.Các thành tựu đạt đƣợc nhà máy Với phương châm: “Mọi hành động hướng tới chất lượng khách hàng”, công ty không ngừng nỗ lực để cải tiến nâng cao chất lượng sản phẩm dịch vụ Tháng năm 1999, VPS cấp chứng ISO 9002 cho hệ thống quản lý chất lượng, nâng cấp áp dụng thành công Hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9001-2000 từ tháng năm 2002 Ngoài ra, công ty nhà sản xuất thép Việt Nam có phòng Thử nghiệm hợp chuẩn quốc gia VILAS ISO/IEC 17025 Là doanh nghiệp giành Giải vàng Chất lượng Việt Nam 1999, Huy chương vàng Hội chợ Hàng công nghiệp Việt Nam 2000 Danh hiệu Hàng Việt Nam chất lượng cao 2002 người tiêu dựng bình chọn, VPS cam kết tiếp tục trì nâng cao chất lượng sản phẩm dịch vụ để thoả mãn nhu cầu khách hàng Năm 2011 đánh dấu kiện VPS lọt vào top 200 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước đóng thuế thu nhập Doanh nghiệp lớn Việt Nam Tổng sản lượng thép sản xuất công ty đạt 213.187 tấn, doanh thu đạt 3.205 tỷ đồng, lợi nhuận sau thuế 36% kế hoạch năm, góp phần thu nhập người lao động đạt gần triệu đồng/tháng, thu nộp ngân sách nhà nước gần 47 tỷ đồng Với chặng đường gần 20 năm phát triển,được tín nhiệm nhà đầu tư, nhà tư vấn chủ thầu xây dựng, sản phẩm thép công ty góp phần xây dựng nên nhiều công trình khắp nước: - Nhà máy nhiệt điện Phả Lại - Khu công nghiệp Nomura (Hải Phòng) - Thủy điện Yaly - Tháp Hà Nội - Khách sạn Daewoo- Hà Nội - Trung tâm thương mại Tràng Tiền - Cầu Hàm Rồng - Cầu Mỹ Thuận - Cầu Tân Đệ - Khu trung cư Linh Đàm - Sân vận động quốc gia Mỹ Đình Với mong muốn đem lại sản phẩm tốt tới tay khách hàng, công ty thép Việt-Hàn không ngừng nỗ lực,cam kết tạo sản phẩm tốt nhất,thêm nhiều sản phẩm mang tầm quốc gia vươn xa giới 1.2.GIỚI THIỆU VỀ MÁY XẤN TÔN 1.2.1.Đặt vấn đề Tôn loại vật liệu sử dụng rộng rãi sống : đóng tầu, chế tạo khí, hay xây nhà xưởng đặc điểm tôn dễ bị biến dạng bề mặt Chính mà người ta chế tạo máy xấn tôn để gia công tôn thành hình dạng khác nhằm phù hợp với nhu cầu sử dụng, tăng khả chịu va đập vật lý, tăng tính thẩm mĩ tôn Các loại máy xấn tôn chế tạo tùy theo yêu cầu kích thước đặc điểm vật liệu chế tạo tôn Hình 1.4: Máy xấn tôn thủy lực Ap 2600x80 1.2.2.Yêu cầu công nghiệp hệ thống Hệ thống có nhiệm vụ đảm bảo vận hành cách ổn định an toàn Hệ thống có nhiệm vụ điều khiển cuộn dây van thủy lực để thực việc đóng mở van cấp dầu đưa vào xilanh tác dụng kép kép Quá trình điều khiển phải đảm bảo van vận hành theo chu trình có khả lặp lại Hệ thống điều khiển đồng thới phải có trách nhiệm kiểm tra an tòa toàn hệ thống, đảm bảo áp suất ổn định đường ống dẫn dầu, xi lanh tác dụng kép, khả xả dầu để bảo vệ hệ thống áp lực đường ống lớn Đống thời hệ thống thay đổi thời gian thực trình ép định hình để phù hợp với loại chất liệu làm tôn Chƣơng THIẾT KẾ XÂY DỰNG MÔ HÌNH 3.1.LƢU ĐỒ THUẬT TOÁN 3.1.1 Chế độ điều khiển tay Start bơm dầu, cấp điện cho cuộn dây van số 2a Manual nhấn nút Down Sai cấp điện cho van Yv1a ,Yv3, xuống nhanh I0.0=1 Đúng cấp điện cho van Yv1a ,Yv2b, xuống chậm 35 Sai I0.1=1 Đúng thực trình ép 5s, thị đèn báo Sai T37=1 Đúng cấp điện cho van Yv3,Yv4 thực trình xả áp lực Sai T38=1 Đúng ngừng cấp điện cho van Yv3,Yv4, nhấn nút Up 36 Sai cấp điện cho van Yv1b,pitong lên I0.2=1 Đúng ngừng cấp điện cho van Yv1b pitong dừng lại chờ lệnh từ người vận hành Sai I1.3=1 Đúng ngừng cấp điện cho YV2a,động bơm dầu 37 3.1.2 Chế độ chạy tự động Auto Start Auto cấp điện cho van Yv1a Yv3,pitong xuống nhanh Sai I0.0=1 Đúng cấp điện cho van Yv1a,Yv2b pitong xuống I0.1=1 Đúng thực trình ép thị đèn báo 38 Sai Sai T37=1 Đúng cấp điện cho van Yv3 Yv4 thực trình xả áp lực Sai T38=1 Đúng cấp điện cho van Yv1b, pitong lên, thực trình cáp phôi lấy sản phẩm Sai I0.2=1 Đúng 39 ngừng cấp tín hiệu cho van Yv1b, pitong dừng lại T39=1 Đúng kết thúc trình cấp phôi lấy sản phẩm, cấp điện cho van Yv1a,Yv3, pitong xuống 40 Sai 3.2 SƠ ĐỒ ĐẦU VÀO/RA CỦA PLC 24V/DC M I0.0 I0.1 I0.2 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 PLC L Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 L R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 N 3.3.THỐNG KÊ CÁC BIẾN Bảng 3.1.Các biến đầu vào I0.0 Tiếp điểm xuống Giới hạn tốc độ xuống pittong I0.1 Tiếp điểm ép Đưa tín hiệu thực trình ép cho PLC I0.2 Tiếp điểm lên Giới hạn lên cho pittong I0.7 Start Khởi động hệ thống I1.0 Down Nút ấn điều khiển pittong xuống I1.1 Up Nút ấn điều khiển pttong lên I1.2 Stop Dừng cuối chu trình I1.3 Emergency Dừng khẩn cấp I1.4 Manual Chế độ điều khiển tay I1.5 Auto Chế độ chạy tự động 41 Bảng 3.2.Các biến đầu Q0.0 Role cấp điện cho van Yv1a Bơm dầu vào phía pittong Q0.1 Role cấp điện cho van Yv1b Bơm dầu vào phía pittong Q0.2 Role cấp điện cho van Yv2b Xả dầu phía pittong Q0.3 Role cấp điện cho van Yv3 Xả dầu phía pittong Q0.4 Role cấp điện cho van Yv4 Xả dầu đường ống dẫn dầu Q0.5 Role cấp điện cho van Yv2a Mở cấp dầu tới van điều khiển Q0.6 Role cấp điện cho đèn báo Q0.7 Thể trình ép Role cấp điện cho van hệ Lấy sản phẩm cấp phôi tự động thống cấp phôi chế độ Auto 3.4.MÔ HÌNH HỆ THỐNG Hình 3.1: Mô hình máy xấn tôn điều khiển PLC 3.5 CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 42 43 44 45 46 47 KẾT LUẬN Với đồ án “ Thiết kế hệ thống điều khiển dung PLC cho máy xấn tôn nhà máy thép Việt-Hàn” em giải vấn đề sau: - Giới thiệu hình thành phát triển nhà máy thép Việt-Hàn - Giới thiệu kết cấu nguyên lý hoạt động máy xấn tôn sử dụng trường - Xây dựng chương trình điều khiển cho máy xấn tôn PLC Từ tiền đề em ứng dụng vào công việc điều khiển tự động cho máy xấn tôn sử dụng nước ta.Nhưng thời gian bị hạn chế, kiến thức kinh nghiệm thực tế thân trình tự động máy chưa hoàn thiện Trong trình làm đồ án kiến thức kinh nghiệm thực tế em hạn chế nên không tránh khỏi số sai sót: - Chương trình điều khiển chưa thực đáp ứng yêu cầu hoạt động hệ thống thực tế - Mô hình chưa thể cách rõ ràng hoạt động thiết bị Kính mong thầy cô môn nhận xét đóng góp ý kiến Đó kinh nghiệm, tri thức quý báu giúp chúng em công việc thực tế sau Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Đoàn Phong thầy trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình giúp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban điều khiển Cao đẳng Công nghiệp Hà Nội (2002), Khí cụ điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Hoàng Minh Công (2009),Giáo trình cảm biến công nghiệp, Nhà xuất xây dựng Trần Thế San-Nguyễn Ngọc Phương (2009),PLC lập trình ứng dụng công nghiệp, Nhà xuất khoa học kĩ thuật http://www.google.com.vn/ 49 [...]... ỏp lc m bo an ton cho ton b h thng Hnh trỡnh lờn: ngi vn hnh ly sn phm ri nhn nỳt Up, b iu khin cp tớn hiu cho cun Yv1b, van ny s m, du c bm vo phớa di ca pittong lm cho pittong chuyn ng lờn phớa trờn Ch t ng Nhn nỳt Auto cho mỏy t ng lm vic ch ny, cỏc van Yv1a v Yv3 s c cp cụng sut ngay khi nhn nỳt Auto, khi gp tip im di, b iu khin s ngng cp cụng sut cho van Yv3, cp cụng sut cho Yv1a v Yv2b Khi... vũng quột khi xut hin tớn hiu bỏo ngt v cú th xy ra bt c im no trong vũng quột 1.3.3.im mnh v im yu ca PLC 1.3.3.1.im mnh ca PLC T thc t s dng ngi ta thy rng PLC cú nhng im mnh nh sau: PLC d dang to lung ra v d dng thay i chng trỡnh Chng trỡnh PLC d dng thay i v sa cha: Chng trỡnh tỏc ng n bờn trong b PLC cú th c ngi lp trỡnh thay i d dng bng xem xột vic thc hin v gii quyt ti ch nhng vn liờn quan n sn... tớnh, PLC cú mc ớch thc hin nhanh cỏc chc nng iu khin, ch khụng phi mang mc ớch lm dng c thc hin chc nng ú Ngụn ng dựng lp trỡnh PLC d hiu m khụng cn n khin thc chuyờn 17 mụn v PLC C trong vic thc hin sa cha cng nh vic duy trỡ h thng PLC ti ni lm vic Vic to ra PLC khụng nhng d cho vic chuyn i cỏc tỏc ng bờn ngoi thnh cỏc tỏc ng bờn trong (tc chng trỡnh), m chng trỡnh tỏc ng ni tip bờn trong cũn tr thnh... ti Cỏc van tit lu trong h thng cú nhim v iu chnh lu lng khin cho cỏc Pittong chuyn ng u hn T ú ta cú bng trng thỏi s thy lc trờn Bng 1.4: Trng thỏi lm vic ca cỏc van in t Trng thỏi Hot ng khụng Van ti ( treo) Yv1a Xung Xung nhanh chm + + X ỏp lc Yv1b Yv2a i lờn + + Yv2b + Yv3 + + Yv4 + 1.3.GII THIU CHUNG V B IU KHIN PLC 1.3.1 Khỏi nim v PLC PLC l cỏc ch c vit tt t : Programmable Logic Controller Theo... ni PLC vi cụng ngh iu khin chu trỡnh Ngi lp chng trỡnh c trang b cỏc cụng c phn mm tỡm ra li c phn cng v phn mm, t ú sa cha thay th hay theo dừi c c phn cng v phn mm d dng hn Cỏc tớn hiu a ra t b PLC cú tin cy cao hn so vi cỏc tớn hiu c cp t b iu khin bng rle Phn mm lp trỡnh PLC d s dng: phn mm c hiu l khụng cn nhng ngi s dng chuyờn nghip s dng h thng rle tip im v khụng tip im Khụng nh mỏy tớnh, PLC. .. National Electrical Manufactures Association) thỡ PLC l mt thit b iu khin m c trang b cỏc chc nng logic, to dóy xung, m thi gian, m xung v tớnh toỏn cho phộp iu khin nhiu loi mỏy múc v cỏc b x lý Cỏc chc nng ú c 15 t trong b nh m to lp sp xp theo chng trỡnh Núi mt cỏch ngn gn PLC l mt mỏy tớnh cụng nghip thc hin mt dóy quỏ trỡnh 1.3.2.Thc hin chng trỡnh ca S7-200 PLC thc hin chng trỡnh theo chu k lp Mi vũng... qua mt s bn v chớnh nh sau: 1 2 3 10 4 11 5 6 7 8 9 Hình chiếu tổng thể máy chấn tôn Hỡnh 1.5: Hỡnh chiu tng th mỏy xn tụn Trong ú: Bng 1.1:Cỏc chi tit ca mỏy xn tụn 1 Thõn mỏy 7 Bn phụi 2 H thng thu lc 8 Tr trt 3 Trc khuu 9 B vớt me ai c 4 Sng trt 10 Tay quay c khớ 5 Li dp 11 T in 6 C chn 10 1 2 3 B 4 C 5 B A 6 A 7 B B-B C B C-C Kết cấu xi-lanh thuỷ lục Hỡnh 1.6: Kt cu xi lanh thy lc Trong ú Bng 1.2:... pittong ca xilanh s c hỳt ra i xung b du, pittong chuyn ng xung nhanh Khi pittong chm vo tip im gii hn xung chm thỡ b iu khin thc hin ngng cp tớn hiu iu khin cho cun dõy Yv3 v cp tớn hiu cho Yv2b Van s 2b m ra x bt du i vo phớ trờn pittong ca xilanh lm cho pitttong i xung chm hn Khi pittong chm vo tip im ộp, thỡ s cú tớn hiu a ra ốn bỏo bờn ngoi ng thi b iu khin thc hin vic m thi gian ộp nh hỡnh sn phm... trc tip : PLC thc hin cỏc iu khin ni trc tip ti b x lý (CPU) nh cú u ni trc tip vi b x lý u I/O ny c t ti gia cỏc dng c ngoi v CPU cú chc nng chuyn i tớn hiu t cỏc dng c ngoi thnh cỏc mc logic v chuyn i cỏc giỏ tr u ra t CPU mc logic thnh cỏc mc m cỏc dng c ngoi cú th lm vic c D dng ni mch v thit lp h thng: trong khi phi chi phớ rt nhiu cho vic hn mch hay ni mch trong cp iu khin rle, thỡ PLC nhng... vnh cu: vỡ õy l h chuyn mch khụng tip im nờn tin cy cao, tui th lõu hn so vi rle cú tip im 1.3.3.2 im yu ca PLC Do cha tiờu chun hoỏ nờn mi cụng ty sn xut ra PLC u a ra cỏc ngụn ng lp trỡnh khỏc nhau, dn n thiu tớnh thng nht ton cc v hp thc hoỏ Trong cỏc mch iu khin vi quy mụ nh, giỏ ca mt b PLC t hn khi s dng bng phng phỏp rle 18 Chng 2 MCH NG LC IU KHIN MY XN TễN 2.1 S MCH NG LC NG C BM DU Hỡnh