Điều khiển truyền động máy gạt phôi bằng module PID mềm của PLC s7300

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN HỒNG QUY ĐIỀU KHIỂN TRUYỀN ĐỘNG MÁY GẠT PHÔI BẰNG MODULE PID MỀM CỦA PLC S7300 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Thái Nguyên – 2015 http://www.ltc.tnu.edu.vn Lời nói đầu Ngày với phát triển khơng ngừng khoa học kỹ thuật, thiết bị máy móc ngày trở lên tiện dụng người, việc ứng dụng khoa học kỹ thuật vào nghành công nghiệp trở thành xu tối ưu tất yếu, tự động hóa hệ thống máy móc tối tân phức tạp theo ý muốn người khơng điều khó khăn Các hệ thống điều khiển máy công nghiệp áp dụng quy luật điều khiển từ cổ điển đại Kết thu hệ thống hoạt động với độ xác cao, tính ổn định bền vững, thời gian đáp ứng nhanh Trong điều khiển công nghiệp, điều khiển PID mềm PLC S7-300 lựa chọn tối ưu cho hệ thống điều khiển có hàm truyền( phương trình trạng thái) điều khiển vị trí, điều khiển vận tốc, điều khiển mức, điều khiển nhiệt độ…PLC đưa vào ứng dụng rộng dãi công nghiệp, đặc biệt dây truyền sản xuất Trong hệ thống máy gạt phôi nhà máy Gang thép Lào Cai, PLC ứng dụng để tự động hóa q trình chuyển động xe gạt thơng thơng qua chương trình điều khiển module mềm PLC S7-300 Để giúp cho việc học tập nghiên cứu vận hành sửa chữa hệ thống máy gạt phôi tự động nên em chọn đề tài luận văn “ Điều khiển truyền động máy gạt phôi module PID mềm PLC S7-300” Trong thời gian nghiên cứu làm luận văn thiết bị máy em không tránh khỏi thiếu sót mong thầy bạn đóng góp thêm để em hồn thiện luận văn tốt Em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Võ Quang Lạp thầy cô tận tình hướng dẫn em đề tài này, cảm ơn thầy cô dành thời gian lắng nghe bảo giúp em tìm sai sót giải đáp thắc mắc em q trình hồn thiện luận văn Chươ ng Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.ltc.tnu.edu.vn TỔNG QUAN VỀ MÁY GẠT PHÔI 1.1 TỔNG QUAN VỀ MÁY GẠT PHƠI Máy gạt phơi thép loại máy sử dụng lĩnh vực sản xuất thép, máy gạt phơi sử dụng nhà máy có quy mơ sản xuất lớn đáp ứng yêu cầu làm việc liên tục, chịu nhiệt cao, tải lớn làm việc bền bỉ, giảm thiểu sức lao động người môi trường làm việc khắc nghiệt nhiệt độ, độ ẩm Trong trình làm việc phôi thép đến sàn vận o chuyển nóng khoảng 300-600 C, để vận chuyển phôi thép sàn làm nguội ta cần phải sử dụng máy gạt phôi để làm việc Để tạo phơi thép, ban đầu người ta nấu luyện nước gang từ quặng sắt thành phần khác, nước gang nấu luyện từ quặng sắt Lò cao chuyển sang hệ thống Lò thổi xưởng Luyện thép sau pha trộn thêm chất mangan, silic, huỳnh thạch, vôi, đô lô mít, Quặng sắt, hợp kim…được nấu luyện nhiệt độ cao thơng qua hệ thống lò thổi đỉnh (hoặc thổi đáy, thổi sườn) oxy cao áp tạo nước thép với mác thép tùy theo pha trộn chất, nhiệt độ để thép 1600 độ tùy vào mác thép thành phần thép sau nước thép chuyển qua hệ thống đúc liên tục, người vận hành đo nhiệt thêm lần nhiệt độ yêu cầu 1530 độ đến 1600 độ, hệ thống đúc liên tục tạo http://www.ltc.tnu.edu.vn phôi với mác thép theo yêu cầu sản xuất tỷ lệ pha trộn chất tỷ lệ nước q trình kéo dòng phơi thép, phơi thép đúc thành hình thơng qua hệ thống khuân đúc hệ thống máy kéo nắn thép, tùy cơng suất nhà máy đúc dòng thép, dòng thép, dòng thép Từ máy kéo nắn phôi thép đưa hệ thống máy cắt phôi tự động, gian cắt phôi, phôi thép cắt tự động tùy yêu cầu sản xuất loại phơi 6m 12m, sau phơi thép cắt phơi chuyển sàn lăn vận chuyển nhờ lăn dẫn hướng, từ sàn lăn vận chuyển phôi thép đưa tới sàn lăn máy gạt phơi, máy gạt phơi có nhiệm vụ đưa phôi thép tới sàn nguội, để tập kết phôi kho chứa phơi Hình 1.1: Mơ hình hệ thống đúc liên tục dòng phơi thép 1.1Cơng dụng máy gạt phôi Máy gạt phôi dạng xe di chuyển đặt đường ray sàn làm nguội phơi thép có cơng dụng vận chuyển phơi từ sàn lăn vận chuyển để đưa tới sàn lật từ sàn lật phôi thép cầu trục đưa tới nơi xếp phôi, máy gạt phôi sàn lật phơi ngồi việc vận chuyển phơi, làm nguội phơi, giảm thiểu sức lao động người có tác dụng chống phôi bị cong vênh, giúp sản phẩm đầu có chất lượng tốt http://www.ltc.tnu.edu.vn Hình 1.2: Máy gạt phôi thép 1.1.2Các truyền động máy Máy gạt phơi có hai truyền động truyền động chạy tiến lùi( Truyền động điện), truyền động nâng hạ gạt để gạt phôi(Truyền động điện khí nén) *Truyền động tiến lùi: Xe gạt phơi chạy tiến lùi theo vận hành người thao tác, chuyển động tiến/lùi có đoạn biến tốc sau -Q trình gạt phơi tiến:Dừng - Chậm - Nhanh-Chậm - Dừng (0 m/p -5m/p-20m/p/5m/p-0m/p) Quá trình chạy tiến gạt phôi sàn lật để làm nguội lấy phơi -Q trình lùi xe gạt phơi:Dừng - Chậm - Nhanh-Chậm - Dừng (0 m/p -5m/p-20m/p/5m/p-0m/p) Quá trình chạy lùi xe gạt phơi vị trí ban đầu để chờ phôi gạt Khi tiến xe gạt phơi lùi xe gạt phơi hệ thống có chút khác, gạt phơi động làm việc có tải chế độ động hệ thống tăng tốc (Động cơlàm việc góc phần tư thứ I), động quay ngược vị trí ban đầu nghĩa động làm việc không tải, động làm việc chế độ động (Góc phần tư thứ III), giảm tốc độ từ cao xuống thấp tùy theo chiều quay động làm việc chế độ hãm động năng(ở góc phần tư thứ II thứ IV) Sơ đồ chế độ làm việc sau http://www.ltc.tnu.edu.vn Hình 1.3: Các chế độ làm việc xe gạt phôi A1 :Xe chạy thuận với tốc độ cao A2: ’ Xe chạy thuận với tốc độ thấp A1 : Xe chạy ngược với tốc độ cao A2’: Xe chạy ngược với tốc độ thấp B1, B2: Chế độ hãm xe giảm tốc từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp chế độ chạy thuận B1’, B2’: Chế độ hãm xe giảm tốc từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp chế độ quay ngược Tốc độ chậm ban đầu xe chưa chạy tới vị trí gạt phơi xe chạy với tốc độ chậm tới vị trí gạt phơi xe chạy với tốc độ nhanh gần tới vị trí trung chuyển với sàn lật xe lại chạy với tốc độ thấp để phơi đưa vào ăn khớp với q trình lật phôi sàn lật.Các cấp tốc độ cài mặc định sẵn biến tần M440, việc thay đổi cấp tốc độ thực xe chạy tới vị trí sensor cảm biến tiệm cận, vị trí cảm biến đặt vị trí điểm biến tốc *Chuyển động nâng hạ gạt để gạt phôi:Chuyển động hoạt động theo hai chế độ nâng hạ gạt tự động nâng hạ gạt tay -Ở chế độ tự động xe gạt bắt đầu chuyển từ tốc độ thấp lên tốc độ cao gạt tự động hạ xuống để giữ phôi theo chiều tiến xe gạt, hết hành trình gạt, phơi đưa tới vị trí trung chuyển sàn lật gạt tự động nâng lên - Ở chế độ tay người vận hành chủ động ấn nút bàn điều khiển để điều chỉnh trình nâng hạ gạt cho đáp ứng nhu cầu sản xuất Chuyển động nâng hạ gạt không sử dụng động chuyển động xe gạt màthanh gạt nâng hạ thực thông quapittong xi lanh khí nén cao áp Cả hai chuyển động điều khiển thông qua PLC S7-300, nhiên có chuyền động xe gạt phôi điều khiển thông qua PID mềm PLC S7-300 kết nối với biến tần Siemens M440, trongđề tài luận văn em chọn truyền động xe gạt phôi để nghiên cứu khảo sát 1.1.3Sơ đồ cấu tạo máy gạt phôi sau: 1.1.3.1 Cấu tạo khí Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo 1: Động truyền động máy gạt phôi (380v /45kw) http://www.ltc.tnu.edu.vn 2: Thanh gạt phôi sử dụng hệ thống khí nén điều khiển thơng qua PLC 3: Thanh ray để xe gạt phôi di chuyển 4: Máng cáp để chứa cáp điện đường khí nén 5:Vị trí cảm biến tiệm cận 6: Xe gạt phơi 7: Hai bánh tỳ động xe 8:Trụ đỡ hệ thống xe gạt phơi 9: Ống mềm dẫn khí nén vào xi lanh 10:Xi lanh khí nén * Xe gạt phôi gồm: + Động không đồng ba pha roto lồng sóc (45kw) + Cơ cấu phanh hãm xi lanh khí nén + Hộp giảm tốc + Máy phát tốc +Cơ cấu gạt khí nén + Máng cáp *Máng cáp loại máng cuộn tròn lại xe di chuyển cáp điện cáp tín hiệu,và đường ống khí nén đặt máng cáp *Thanh gạt xe gạt phôi bố trí gạt sử dụng xi lanh khí nén để nâng hạ gạt, khí nén cấp vào xi lanh với áp lực 0,5-0,8Mpa Hình 1.5: Xi lanh khí nén + Xi lanh khí nén(1) + Ống kim loại mềm dẫn khí nén(2) + Cơ cấu gạt(3) http://www.ltc.tnu.edu.vn + Ống kẽm DN25 dẫn khí nén, chia khí(4) + Trục truyền chuyển động giúp nâng hạ gạt(5) *Các cảm biến tiệm cận lắp để định vị trí thay đổi tốc độ xe gạt phơi *Động truyền động máy gạt phơi: Hình 1.6: Động + Động roto lồng sóc cơng suất 45Kw/380v, 735r/min(1) + Bộ phanh hãm xi lanh khí nén(2) + Hộp giảm tốc(3) + Máy phát tốc(4) *Thanh ray để xe gạt phôi di chuyển Chiều dài ray 9,42m, xe gạt phơi di chuyển ray 6,91m khoảng hình vẽ Hình 1.7: Thanh ray Một cấu bánh gắn với trục truyền lắp xe để ăn khớp với ray Hình 1.8: Bánh ăn khớp với ray 1.1.3.2 Cấu tạo điện điện điều khiển http://www.ltc.tnu.edu.vn a, Mạch điện động lực: Hình 1.9: Sơ đồ mạch điện động lực xe gạt phôi Gồm: + Biến tần SIMATIC SIMENS M440 + Động Động pharoto lồng sóc M1: 45KW + Động phanh M2,M3:0.55KW + Áp tô mát ba pha: QF1, QF2, QF3 cấp nguồn cho biến tần động + KM1, KM2: Tiếp điểm contactor dùng để điều khiển đóng ngắt điện cấp cho động thơng qua chương trình điều khiển + Điện trở xả cho biến tần : R +Máy biến dòng L1 b, Nguyên lý hoạt động: Điện áp ba pha cấp cho biến tần thông qua aptomat ba pha QF1, biến tần nhận tín hiệu điều khiển gửi từ điều khiển PLC tín hiệu cài đặt sẵn để điều khiển động di chuyển xe gạt phôi, động phanh làm việc đồng thời với trình điều khiển động di chuyển xe gạt tức cấp tín hiệu cho động xe gạt phơi chạy động phanh cấp điện làm mở phanh, động quạt gió làm việc đồng với động xe gạt động phanh http://www.ltc.tnu.edu.vn � ... 1.2: Máy gạt phôi thép 1.1.2Các truyền động máy Máy gạt phơi có hai truyền động truyền động chạy tiến lùi( Truyền động điện), truyền động nâng hạ gạt để gạt phôi (Truyền động điện khí nén) *Truyền. .. MODULE PID MỀM S7-300, ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG CHO MÁY GẠT PHỔI 1.2.1 Tổng quan hệ truyền động biến tần – động điện xoay chiều điều khiển module PID mềm S7-300 Hệ truyền động biến tần động điện... điều khiển PLC ứng dụng cho máy gạt phôi gồm module đầu não trung tâm module CPU 315-2DP, module lại module truyền nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển, module chuyện dụng PID, điều khiển động