Nghiên cứu công nghệ tự động hóa trong dây chuyền đúc liên tục 4 dòng đi sâu vào lập trình điều khiển công đoạn cắt

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong LỜI MỞ ĐẦU Hiện Cơng nghiệp hố - Hiện đại hố đóng vai trị quan trọng việc nâng cao suất lao động Những thành tựu cách mạng khoa học kỹ thuật áp dụng rộng rãi vào kinh tế đưa đến đổi thay chưa có lịch sử lồi người Nhận thức tầm quan trọng khoa học cơng nghệ có ảnh hưởng định đến chiến lược phát triển đất nước, Nhà nước ta sức đào tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật, khuyến khích đầu tư nhằm phát triển nhanh khoa học kỹ thuật nước nhà Là sinh viên chuyên ngành điện công nghiệp dân dụng, sau thời gian học tập rèn luyện Trường Đại học Dân lập Hải Phịng, giảng dạy tận tình thầy cô với cố gắng nỗ lực thân, em giao đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu cơng nghệ tự động hóa dây chuyền đúc liên tục dịng.Đi sâu vào lập trình điều khiển công đoạn cắt ”.Khi giao đồ án tốt nghiệp, xác định công việc quan trọng nhằm đánh giá lại tồn kiến thức mà tiếp thu trình học tập trường, em có nhiều cố gắng Đề tài chuyên ngành mẻ Việt Nam, đồ án em tập trung sâu vào cơng việc , nghiên cứu tự động hóa dây chuyền đúc liên tục dịng nói riêng đúc liên tục nói chung,sử dụng ngơn ngữ lập trình Step Micro/win cho PLC SIMATIC S7-300 hãng SIEMENS (Đức) để điều khiển hệ thống cắt phối thép.Đồ án gồm phần Chương 1:Tổng quan đúc liên tục tự động hóa đúc liên tục dòng Chương 2:Hệ điều khiển PLC Chương :Lập trình điều khiển cắt phơi với thiết bị PLCS7-300 Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong Sau tháng tìm hiểu tham khảo, với ý thức nỗ lực thân với giúp đỡ tận tình thầy, đặc biệt thầy Nguyễn Đồn Phong giúp em tận tình trình làm đồ án Qua đồ án cho em xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới Thầy Nguyễn Đoàn Phong thầy cô môn điện công nghiệp dân dụng trường Đại học Dân lập Hải Phòng Trong trình hồn thành đồ án, với trình độ kiến thức chun mơn chưa nhiều, kinh nghiệm thực tế cịn thời gian có hạn nên đồ án em khơng thể tránh thiếu sót Do đó, em kính mong bảo thêm thầy, đóng góp bạn để em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng,Ngày…Tháng…Năm2013 Sinh viên thiết kế Nguyễn Văn Mạnh Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐÚC LIÊN TỤC VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG ĐÚC LIÊN TỤC DỊNG 1.1 HIỆN TRẠNG VÀ Q TRÌNH CỦA ĐÚC THÉP LIÊN TỤC Ngay từ kỷ 19,Bessemer đề xuất ý tưởng rót đúc liên tục nước thép.Sau có nhiều người nghiên cứu giới hạn trình độ khoa hoc lúc chưa thể áp dụng vào sản xuất Cho tới năm 1933, người đặt móng cho máy đúc liên tục S.Junghans đề xuất phát triển cấu rung bình kết tinh có sở cho áp dụng đúc liên tục vào công nghiệp.Bắt đầu từ thập kỷ 30 kỷ trước,máy đúc liên tục áp dụng thành công vào việc sản xuất kim loại màu.Sau chiến tranh giới thứ hàng loạt thiết bị thử nghiệm bán công nghiệp nước Liên Xô, Mỹ ,Anh ,Áo… đời nghiên cứu đúc phôi thép liên tục Nam 1950 S.Junghans hợp tác với công ty Mannesmans xây dựng máy đúc liên tục giới co thể đúc phôi liên tục nước thép Từ máy đúc liên tục giới đời trải qua trình phát triển nửa kỷ Đại thể trình (trong kỷ 20);thập kỷ 50 thập kỷ bắt đầu ứng dụng vào công nghiệp, thập kỷ 60 thập kỷ phát triển bước,thập kỷ 70 thập kỷ phát triển mạnh mẽ, thập kỷ 80 thập hoàn toàn thành thục Cho đến hoàn hảo tiến vào giai đoạn đột phá mới… đúc cán liên tục Hiện giới tỷ lệ đúc liên tục bình quân chiếm 66% tổng sản lượng thép sản xuất Đăc biệt Đan Mạch, Irelan chiếm tới 100% bình qn sản lượng Các nước Bắc Âu cơng nghiệp phát triển Pháp, Đức,Italia,Áo…và Nhật chiếm 95% sản lượng Ở Việt Nam máy đúc liên tục lắp đặt nhập từ Ấn Độ nhà máy luyện thép Biên Hòa năm 1996 cho lò điện hồ quang 19 tấn.Tiếp Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đồn Phong nhà máy lun thép Lưu Xá năm 1997 với lò điện hồ quang 30 , nhà máy luyên thép Đà Nẵng năm 2003 cho lò điên 20 Năm 2006 nhà may thép Phú Mỹ đưa vào sản xuất dây chuyền đúc thép liên tục lớn với công suất 500.000 tấn/năm cho lị điện hồ quang siêu cơng suất 70 tấn.Như tỷ lệ đúc liên tục đạt 80%.Và tỷ lệ tiếp tục tăng nhà máy xây dưng tương lai không sử dụng đúc liên tục Đến máy đúc liên tục sản xuất phơi vng(120x120)-(130x130) 1.2 LƢU HÌNH CƠNG NGHỆ ĐÚC LIÊN TỤC Sơ đồ khối Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong Thùng nước thép Ụ xoay Thùng cố Thùng trung gian Màng tráng Hộp kết tinh Cơ cấu rung Làm nguội lần dẫn phôi Cơ cấu dẫn phôi Máy kéo nắn Đường lăn trước cắt Máy cắt ngon lửa Con lăn vận chuyển Máy gạt phôi Sàn nguội tịnh tiến Chất đống phôi Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đồn Phong Hình 1.1 Sơ đồ khối cơng nghệ đúc liên tục dịng Q trình hoạt động Nước thép hợp quy cách sau tinh luyện lò sau cầu trục cẩu thùng nước thép ra,cẩu đến ụ xoay thùng nước thép máy đúc liên tục,qua hệ xoay đưa vị trí đúc rót, mở miệng rót trượt thùng thép,để nước thép chảy vào thùng trung gian.Khi nước thép thùng trung gian đạt đến độ cao định ,bắt đầu rót mước thép qua miệng rót đinh kính chảy vịa hộp kết tinh.Khi mặt nước thép hộp kết tinh dâng lên đến mặt kết tinh khoảng 100mm,vỏ đơng đặc đủ dày,thì khởi động máy kéo nắn,lúc cấu rung hộp kết tinh,van nước làm nguội lần, quạt gió thải nước…đồng thời tự khởi động.Căn vào khác loại thép,tiết diện đúc tốc độ kéo,máy tính tự động điểu chỉnh lượng nước làm nguội lần 2.Sau mức dẫn lùi máy kéo nắn,thao tác tự động để phôi rời khỏi dẫn phôi,cơ cấu truyền động giá để dẫn phôi vào giá cất giữ.Đầu phôi qua đường lăn trước máy cắt vào máy cắt lửa(hoặc ga oxi),đầu tiên cắt đoạn đầu,đầu cắt roi vào phễu phế liệu,sau đưa phôi đúc vào sàn nguội,dùng máy gạt sàn nắn phôi,cầu trục gắp phôi bãi 2.1.Phân loại Căn vào phương pháp bố trí thiết bị phôi, người ta chia ra: a Hệ thống đúc liên tục thẳng đứng: tồn thiết bị thùng kết tinh, hệ thống trục kéo, máy cắt bố trí theo phương thẳng đứng Đểđúc liên tục, phận cắt phôi định kỳ cắt phôi hạ xuống hệ thống vận chuyển bố trí theo phương ngang Hệ thống tiết kiệm diện tích mặt bằng, chất lượng phơi tốt (vì kim loại nguội xung quanh, điều kiện tạp chất thuận lợi ) có hạn chế địi hỏi chiều cao xây dựng lớn, khó khăn việc bố trí thiết bị, chi phí xây dựng cao áp lực cột kim loại lỏng lớn b Hệ thống đúc liên tục kiểu uốn: thùng kết tinh thẳng bố trí theo phương thẳng đứng, phơi sau khỏi thùng kết tinh kéo xuống theo Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong phương thẳng đứng khoảng cách định, máy uốn uốn cong, sau nắn thẳng tiếp tục kéo theo phương ngang Hệ thống giảm chiều cao thiết bị, phơi cắt theo chiều dài tùy ý uốn phôi dễ bị nứt c Hệ thống đúc liên tục kiểu cong: phôi uốn cong sau khỏi thùng kết tinh cong thùng kết tinh theo bán kính cong số bán kính cong Hệ thống đúc liên tục kiểu cong có chiều cao bố trí thiết bị nhỏ, khơng cần phải bố trí máy uốn, áp lực cột kim loại lỏng nhỏ, chi phí xây dựng thấp đúc đứng, trình đúc điều kiện tạp chất khơng tốt, địi hỏi kỹ thuật đúc phức tạp hơn, việc chọn bán kính cong có ý nghĩa lớn, chọn khơng gây nứt phơi q trình kéo 2.2.Các phận hệ thống thiết bị a Ụ xoay Hình 1.2 Hình ảnh thực tế ụ xoay Thiết bị nằm móng bê tong trước sàn đúc rót dùng để đỡ thùng nước thép xoay thùng nước thép để rót đến phía thùng trung Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong gian làm nhiệm vụ cấp nước thép cho thùng trung gian.Khi nước thép thùng rót hết (hoặc có cố) xoay thùng 180o để tiếp tục rót.Thiết bị hợp thành phận cánh quay,cơ cấu truyền động, bệ đỡ quay,hệ thống khí động ,hệ thống bôi trơn nhiều điểm hệ thống bôi trơn mỡ chạy điện Tham số kĩ thuật chủ yếu :  Khả chịu tải lớn :140 (một cánh tay chịu lớn 90T)  Bán khính quay: 3.5m  Tốc độ quay: ~ vòng / phút (chạy điện ),~ 0.5 vịng /phút (khí động)  Động truyền động quay : YZPF200L-8,xoay chiều: 380V  Công suất : 15kW  Tốc độ quay :n = 735 vịng/phút Khi có cố điện dùng điều chỉnh dầu b Xe thùng trung gian Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đồn Phong Hình 1.3 Hình ảnh xe thùng trung gian Gồm có nắp thùng thùng trung gian Chuyển thùng trung gian đến vị trí chấn bị dịch chuyển vị trí đúc rót Đỡ thùng trung gian để cấp nước thép cho kết tinh Kết cấu bên cao bên thấp Truyền động biến tần xoay chiều thực tốc độ vận hành nhanh chậm khác Có chức vi điều chỉnh chiều ngang(bằng tay) Mỗi máy đúc liên tục kèm theo xe thùng trung gian Trên dường ray vận hành xe thùng trung gian đặt công tắc tiếp cận để thực chuyển đổi tốc độ nhanh chậm tự động Thông số động xe thùng trung gian : Động truyền động quay : YZ-132S-4,xoay chiều :380V  Công suất : 5.5kW  Tốc độ quay : 150 ~ 1500 vòng/phút  Trọng lượng : 78 kg c.Hộp kết tinh Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong Hình 1.4.Hình ảnh hộp kết tinh + Đặc điểm thiết bị: Chủ yếu làm cho nước thép sơ đơng kết thành hình theo tiết diện yêu cầu,làm nguội nhanh chóng nước thép rót vào ống đồng kết tinh,làm cho nước thép tiếp xúc với thành ống đồng đông kết thành lớp vỏ,để sau đầu dẫn giả kéo phôi đúc khỏi ống đồng hộp kết tinh,lớp vỏ phôi ngưng kết chịu áp lực tĩnh nước thép,thực làm nguội lần + Tham số kĩ thuật :  Kích thước tiết diện đúc rót : 120x120mm.150x150mm  Chiều dài ống đồng kết tinh :900mm  Chiều rộng khe nước: 4mm  Độ côn ngược kết tinh 0.85 ~ 1.05%/m  Tốc độ dòng chảy nước làm nguội kết tinh : > 10m/s Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong Power – Off I 0.1 Tắt nguồn cung cấp cho động Motor – Protec I 0.2 Bảo vệ nhiệt Fielloss I 0.3 Bảo vệ kích từ Auto – Control I 0.4 Làm việc chế độ tự động Hand – Control – On I 0.5 Làm việc chế độ tay Reset I Dùng có cố ĐỊA CHỈ VÀO RA CHẾ ĐỘ CẮT TỰ ĐỘNG Start – cut I Khởi động trình cắt Cực hạn – phơi I 1.0 Bắt đầu chu kỳ cắt tự động Cutter – home I 1.1 Mỏ cắt đầu Cutter – end I 1.2 Mỏ cắt cuối Carr – home I 1.3 Xe đầu hành trình Carr – end I 1.4 Xe cuối hành trình Kẹp phối Q 0.0 Van điện từ V1 mở AC Q 0.1 Bật axetylen( van V2 mở) O2hh Q 0.2 Bật O2 hỗn hợp (van V3 mở) O2 cut Q 0.3 Bật O2 cắt (van V4 mở) LH _ xe Q 0.4 Đóng ly hợp xe(K1) LH _ cắt Q 0.5 Đóng ly hợp cắt(K2) Motor _FF Q 0.6 Động chay thuận(K3) Motor _RVE Q Động chay ngược(K4) Nguồn Q 1.0 Có nguồn cung cấp cho động cơ(K5) ĐỊA CHỈ RA CÁC TÍN HIỆU ĐÈN Power _ Lamp Q 1.1 Đèn báo nguồn Carr home _ Lamp Q 1.2 Đèn báo xe đầu hành trình Carr end _ Lamp Q 1.3 Đèn báo xe cuối hành trình Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 61 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đồn Phong Kẹp phơi _ Lamp Q 1.4 Đèn báo kẹp kẹp Fielloss _ Lamp Q 1.5 Đèn báo có kích từ AC _ Lamp Q 1.6 Đèn báo bật axetylen O2 hh _ Lamp Q 1.7 Đèn báo bật Oxy hỗn hợp O2 cut _ Lamp Q 2.0 Đèn báo bật Oxy cắt Cutter FF _ Lamp Q 2.1 Đèn báo mỏ cắt quay thuận Cutter RVE _ Lamp Q 2.2 Đèn báo mỏ cắt quay ngược Ready _ Lamp Q 2.3 Đèn báo sắn sàng cắt tự động ĐỊA CHỈ VÀO RA Ở CỦA CHẾ ĐỘ CẮT BẰNG TAY Nút _ kẹp phôi I 2.0 Nút mở van V1 (càng kẹp phôi kẹp) Nút _ nhả kẹp I 2.1 Nút đóng van V1 (càng kẹp phôi nhả) Nút _ AC ON I 2.2 Nút mở van V2 (bật AC) Nút _ AC OFF I 2.3 Nút đóng van V2 (tắt AC) Nút _ O2hhON I 2.4 Nút mở van V3 (bật Oxy hỗn hợp) Nút _ O2hhOFF I 2.5 Nút đóng van V3 (tắt Oxy hỗn hợp) Nút _ O2cutON I 2.6 Nút mở van V4 (bật Oxy cắt) Nút _ O2cutOFF I 2.7 Nút đóng van V4 (tắt Oxy cắt) Nút _ cutterFF I 3.0 Nút mỏ cắt quay thuận Nút _ cutterREV I 3.1 Nút mỏ cắt quay ngược Nút _ cut stop I 3.2 Nút dừng cắt Nút _ carrFF I 3.3 Nút xe tiến Nút _ carrRVE I 3.4 Nút xe Xe chạy thuận Q 2.4 Xe chạy thuận(K6) Xe chạy Q 2.5 Xe chạy về(K7) Mỏ cắt quay thuận Q 2.6 Mỏ cắt quay thuận (K8) Mỏ cắt quay ngược Q 2.7 Mỏ cắt quay ngược(K9) Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 62 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong b.Sơ đồ địa vào ra(hình vẽ) 3.3.2.2.Chƣơng trình lập trình Theo LAD a Khối OB1 + Network 1: Bật nguồn cho động + Network 2: Gọi khối tự động + Network 3: Gọi khối đèn tín hiệu Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 63 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 4: Gọi khối điều khiển tay b.Khối FC1 + Network 1: Sẵn sàng cắt tự động + Network 2: Biến trung gian bắt đầu chu kỳ cắt Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 64 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 3: Biến trung gian khởi động xe quay đầu hành trình + Network 4: Kẹp phôi Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 65 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 5: Bật Axetylen + Network 6: Bật Oxy hỗn hợp + Network 7: Bật Oxy cắt Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 66 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đồn Phong + Network 8: Đóng ly hợp cắt + Network 9: Đóng ly hợp xe + Network 10: Động chạy thuận Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 67 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 11: Động chạy ngược c.Khối FC2 (báo đèn tín hiệu) + Network 1: + Network 2: + Network 3: Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 68 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 4: + Network 5: + Network 6: + Network 7: + Network 8: Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 69 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong d Khối FC3(điều khiển tay) + Network 1: kẹp phôi + Network 2: Bật Axetylen Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 70 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 3: Bật Oxy hỗn hợp + Network 4: Bật Oxy cắt Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 71 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 5: Động chạy thuận + Network 6: Động chạy ngược Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong + Network 7: Đóng ly hợp cắt +Network 8: Đóng ly hợp xe Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 73 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian thực đề tài tốt nghiệp, với giúp đỡ tận tình thầy giáo, bạn bè, đến em hồn thành đề tài tốt nghiệp Trong đề tài em tìm hiểu thực u cầu sau: -Tìm hiểu cơng nghệ đúc thép liên tục dịng sâu tìm hiểu khâu cắt dây chuyền -Tìm hiểu hệ thống tự động hóa thiết bị tự động hóa dây chuyền đúc thép liên tuc dòng -Qua thực lập trình cho khâu cắt dây chuyền Tuy nhiên thời gian có hạn trình độ kinh nghiệm thân cịn nhiều hạn chế nên đề tài thực nhiều thiếu sót Em mong nhận bảo, sửa chữa đóng góp ý kiến thầy bạn để đồ án hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn bảo, hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Đồn Phong, thầy cô khoa, bạn bè giúp đỡ em trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 74 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Đoàn Phong TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Thiết bị cơng nghệ đúc phơi thép – PGS.TS Ngơ Trí Phúc TS Nguyễn Sơn Lâm 2.Giáo trình cơng nghệ thiết bị luyện kim-Hồng Cơng Minh 3.Giáo trình PLC –Sưu tầm :Nguyễn Huy Mạnh Sinh viên: Nguyễn Văn Mạnh - Lớp ĐC1201 75 ... THỐNG TỰ ĐỘNG VÀ ĐO KIỂM TRONG QUÁ TRÌNH ĐÚC LIÊN TỤC NÓI CHUNG VÀ ĐÚC LIÊN TỤC DỊNG NĨI RIÊNG Đi? ??u khiển tự động hóa giải pháp có hiệu cho đảm bảo sản xuất liên tục nâng cao suất máy đúc cải... VỀ ĐÚC LIÊN TỤC VÀ TỰ ĐỘNG HÓA TRONG ĐÚC LIÊN TỤC DỊNG 1.1 HIỆN TRẠNG VÀ Q TRÌNH CỦA ĐÚC THÉP LIÊN TỤC Ngay từ kỷ 19,Bessemer đề xuất ý tưởng rót đúc liên tục nước thép.Sau có nhiều người nghiên. .. trình tự dây chuyền đưa yêu cầu đi? ??u khiển cho hoạt động chặt chẽ dây chuyền Đồng thời gợi ý cho ta phân nhóm logic aptomat trình tự tập máy móc thuật tốn đi? ??u khiển chương trình Sơ đồ khối trình