Nghiên cứu ứng dụng bộ plc biến tần để điều khiển tự động dây chuyền nghiền sàng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT VŨ ĐÌNH THẮNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NỘ PLC-BIẾN TẦN ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DÂY CHUYỀN NGHIỀN SÀNG Chuyên ngành: Khai thác mỏ Mã số: 60.52.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN CHÍ TÌNH HÀ NỘI 2010 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu cá nhân tôi, hướng dẫn Tiến sỹ Nguyễn Chí Tình Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực đảm bảo tính khách quan, khoa học tài liệu có nguồn gốc xuất xứ rõ ràng luận điểm chưa cơng bố cơng trỡnh no khỏc Hà nội, Ngày 12 tháng năm 2010 Tác giả luận văn Vũ Đình Thắng LỜI CẢM ƠN Sau thời gian làm luận văn tốt nghiệp, đến tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc kính trọng đến Thầy giáo TS Nguyễn Chí Tình, người thầy tận tình hướng dẫn, dành nhiều thời gian đọc khắc phục thiếu sót giúp tơi hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn tất thầy giáo, giáo tận tình dạy bảo suốt q trình học tập tu dưỡng trường Đại học Mỏ - Địa chất Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Công ty cổ phần LICOGI 13 giúp đỡ tơi q trình làm việc tìm hiểu thực tiễn Cơng ty Trong q trình tìm tịi, nghiên cứu cố gắng nhiều khơng tránh khỏi thiếu sót thời gian hạn chế Vì tơi mong đóng góp thầy giáo, cô giáo đồng nghiệp quan tõm Hà nội, Ngày 12 tháng năm 2010 Tỏc gi lun Vũ Đình Thắng MC LC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC…………………………………………………………… DANH MỤC BẢNG BIỂU…………………………………………… DANH MỤC HÌNH VẼ……………………………………………… LỜI NĨI ĐẦU………………………………………………………… 11 Tính cấp thiết luận văn ……………………………………… 11 Mục đích nghiên cứu luận văn………………………………… 11 Đối tượng nghiên cứu……………………………………………… 11 Các phương pháp nghiên cứu…………………………………… 12 Những đóng góp luận văn…………………………………… 12 Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN LICOGI 13 13 1.1.Tình hình chung…………………………………………………… 13 1.1.1 Sự hình thành phát triển Công ty Cổ phần LICOGI 13… 13 1.1.2 Chức nhiệm vụ …………………………………………… 14 1.1.2.1 Chức 14 1.1.2.2 Nhiệm vụ…………………………………………………………… 14 1.2 Điều kiện vật chất kỹ thuật Công ty Cổ phần LICOGI 13…… 15 1.2.1 Điều kiện địa lý tự nhiên……………………………………… …… 15 1.2.1.1 Vị trí địa lý…………………………………………………… …… 15 1.2.1.2 Thời tiết, khí hậu…………………………………………………… 15 1.2.2 Cơ sở vật chất……………………………………………………… 16 1.3 Cơ cấu tổ chức Công ty Cổ phần LICOGI 13………………… 16 1.3.1.Sơ đồ tổ chức cấu Công ty………………………………… 16 1.3.2 Chức nhiệm vụ máy quản lý Công ty……… 17 1.3.2.1 Đại hội cổ đông…………………………………………………… 17 1.3.2.2 Hội đồng quản trị…………………………………………………… 17 1.3.2.3 Ban kiểm soát……………………………………………………… 17 1.3.2.4 Ban giám đốc………………… …………………………………… 17 1.3.2.5 Kế toán trưởng……………………… …………………………… 17 1.3.2.6 Phịng tổ chức hành chính………………………………………… 18 1.3.2.7 Phịng kinh tế kỹ thuật……………………………………………… 18 1.3.2.8 Phịng tài kế toán…………………………………………… 18 1.3.2.9 Ban quản lý dự án đầu tư…………………………………… 18 1.3.2.10 Phòng tổng hợp…………………………………………………… 18 1.3.3 Điều kiện lao động………………………………………………… 19 1.3.4 Chế độ làm việc……………………………………………………… 19 Nhận xét chung ………………………………………………… 19 Chương 2: GIỚI THIỆU DÂY CHUYỀN NGHIỀN SÀNG CỦA 21 CÔNG TY CỔ PHẦN LICOGI13 2.1 Những đặc điểm hệ thống nghiền sàng Việt Nam 24 2.2 Nhu cầu đại hố dây chuyền nghiền sàng Cơng ty Cổ phần 23 LICOGI 13………………………………………………… 2.3 Giới thiệu Quy trình sản xuất dây chuyền nghiền sàng …… 23 2.4 Hiện trạng sở vật chất kỹ thuật dây chuyền nghiền sành… 24 2.4.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyền nghiền sàng………………… 24 2.4.2 Sơ đồ bố trí thiết bị của dây chuyền nghiền sàng……… 15 2.4.3 Các thông số thiết bị có sơ đồ cơng nghệ………………… 24 Nhận xét chung……………………………………………………… 36 Chương 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN TỰ 37 ĐỘNG DÂY CHUYỀN NGHIỀN SÀNG 3.1 Các yêu cầu dây chuyền nghiền đá tự động hoá…… 37 3.2 Các yêu cầu cơng nghệ q trình tự động hố hệ thống nghiền 38 đá trạm trộn bê tông…………………………………… 3.2.1 Quá trình khởi động ………………………………………… 38 3.2.2 Quá trình dừng ……………………………………………… 38 3.3 Xây dựng biện pháp tự động hoá dây chuyền nghiền sàng Công 39 ty cổ phần LICOGI 13…………………………………… 3.4 Xây dựng giải pháp thiết kế ứng dụng PLC – Biến tần tự động hoá `trình sản xuất dây chuyền nghiền sàng…………… 40 3.4 Xử lý chương trình………………………………………………… 40 3.4 Xử lý xuất nhập…………………………………………………… 40 3.5 Xây dựng chương trình điều khiển cho dây chuyền nghiền sàng 41 3.5.1 Lập bảng tín hiệu vào hệ thống ……………………… 3.5.2 Chương trình điều khiển tự động dây chuyền nghiền sàng 41 46 3.5.3 Các chương trình điều khiển 47 Nhận xét chung…………………………………………………… 89 Chương 3: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH PLC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẠM TRỘN BÊ TÔNG…………………………………… 90 4.1 Yêu cầu trạm trộn bê tơng tự động hố…………… 90 Các thao tác vận hành trạm trộn……………………………… 90 4.2.1 Màn hình điều khiển trạm trộn………………………………… 90 4.1.2 Quá trình thao tác mẻ trộn……………………………… 91 4.3 Thay đổi quản lý thông số kỹ thuật 97 4.3.1 Lựa chọn cửa cốt liệu 97 4.3.2 Đặt mã số 98 4.3.4 Đặt thông số nồi trộn……………………………………… 99 4.3.5 Đặt thông số trạm…………………………………………… 100 4.3.6 Đặt thông số chỉnh độ rơi…………………………………… 101 4.3.7 Quản lý liệu ………………………………………………… 102 4.3.7.1 Mác bê tông…………………………………………………… 102 4.3.7.2 Lái xe…………………………………………………………… 103 4.3.7.3 Xe trộn bê tông………………………………………………… 104 4.3.7.4 Báo cáo tổng kết ngày…………………………………… 4.4 Cài đặt sửa chữa chương trình……………………………… 104 105 105 107 107 108 109 132 133 4.3.1 Cách cài đặt mới………………………………………………… 4.3.2 Cách sửa chữa cập nhật phiên bản………………………… 4.5 Mối liên kết nghiền sàng trạm trộn bê tơng…………… 4.5.2 Chương trình điều khiển tự động trạm trộn bê tơng… 4.5.3 Các chương trình điều khiển………………………………… Nhận xét chung:………………………………………………… Chương :THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ỨNG DỤNG PLC – BIẾN TẦN CHO HỆ THỐNG NGHIỀN SÀNG VÀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 5.1 Thiết kế lắp đặt PLC…………………………………………… 5.2 Lựa chọn lắp đặt Biến tần cho hệ thống dây chuyền nghiền sàng …………………………………………………………… 5.2.1 Lựa chọn biến tần………………………………………………… 5.2.2 Sơ đồ nối dây ……………………………………………………… KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận…………………………………………………………… Kiến nghị……………………………………………………….… TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………… 133 135 235 136 137 137 137 139 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật ĐCK ĐB pha công suất lớn 24 Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật động sàng cấp liệu rung 29 Bảng 2.3 Các thông số kỹ thuật động băng tải ……… 30 Bảng 2.4 Trình tự khởi động động cơ………………………………… 35 Bảng 3.1 Thể tín hiệu vào dây chuyền nghiền đá… 41 Bảng 5.1 Đặc tĩnh kỹ thuật Biến tần …………………………… 133 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ tổ chức Công ty cổ phần LICOGI 13……………… 16 Hình 2.1 Mặt dây chuyền nghiền sàn đá……………………… 22 Hình 2.2 Sơ đồ bố trí cơng nghệ dây chuyền nghiền đá……… 25 Hình 2.3 Sơ đồ bố trí thiết bị dây chuyền nghiền đá ………… 26 Hình 2.4 Máy nghiền CSH 1680 dây chuyền nghiền đá……… 27 Hình 2.5 Máy nghiền cát VSI dây chuyền nghiền đá……………… 28 Hình 2.6 Sàng dây chuyền nghiền sàng đá ………………………… 29 Hình 2.7 Băng tải dây chuyền nghiền đá……………………… 31 Hình 2.8 Mạch điện động lực điều khiển khởi động Đ/C công suất lớn ………………………………………………………… Hình 2.9 Thiết bị tủ điện động cơng suất lớn………… Hình 2.10 Mạch điện động lực điều khiển Đ/C công suất nhỏ sàng băng……………………………………………… Hình 2.11 Hình 2.11 Bàn điều khiển dây chuyền nghiền đá………………… Thiết bị tủ điện động công suất nhỏ sàng băng tải…………………………………………………… 32 33 33 34 34 Hình 4.1 Cửa sổ hình điều khiển………………………… 90 Hình 4.2 Cửa sổ theo dõi hợp đồng …………………………… Hình 4.3 Cửa sổ khai báo hợp đồng……………………………… 92 Hình 4.4 Cửa sổ khai báo thơng số hợp đồng…………………… 93 91 94 Hình 4.5 Cửa sổ khai báo thơng số trước trộn……………… Hình 4.6 Cửa sổ khai báo phiếu xuất thông số mẻ trộn bê tơng……… 96 Hình 4.7 Cửa sổ khai báo mã truy cập……………………………… Hình 4.8 Cửa sổ khai báo chọn cửa cấp liệu………………………… 98 Hình 4.9 Cửa sổ khai báo mã truy cập mật khẩu…………………… Hình 4.1 Cửa sổ khai báo mã số truy cập…………………………… 99 Hình 4.11 Cửa sổ khai báo mã truy cập nồi trộn……………………… Hình 4.12 Cửa sổ đặt thơng số nồi trộn nồi…………………………… 100 Hình 4.13 Cửa sổ khai báo mã truy cập thông số trạm………… .… Hình 4.14 Cửa sổ đặt thơng số nồi trạm……………………………… 101 Hình 4.15 Cửa sổ khai báo mã truy cập độ rơi………………………… 101 Hình 4.16 Cửa sổ đặt thơng số chỉnh độ rơi………………………… Hình 4.17 Cửa sổ quản lý số liệu hợp đồng…………………………… 102 Hình 4.18 Cửa sổ quản lý số mác bê tơng…………………………… 103 Hình 4.19 Cửa sổ quản lý lái xe……………………………………… 103 Hình 4.20 Cửa sổ quản lý biển số xe………………………………… 104 Hình 4.21 Cửa sổ báo cáo thực hiện………………………………… 104 Hình 4.22 Cửa sổ thống kê báo cáo tổng kết………………………… 105 Hình 4.23 Thao tác cài đặt chương trình……………………………… 106 Hình 4.24 Thao tác cài đặt file chương trình………………………… 106 Hình 4.25 Các băng tải cấp cốt liệu cho Xilô trạm trộn bê tông… 107 97 98 99 100 102 125 126 127 128 129 130 131 132 Nhận xét chung Quá trình tự động điều khiển trạm trộn bê tông PLC S7-200 đạt yêu cầu đặt ban đầu yêu cầu giúp người vận hành thao tác đơn giản hiệu đạt mục tiêu sau: - Kết nối với hệ thống nghiền sàng chủ động trình cấp cốt liệu - Quản lý thơng số kỹ thuật trạm trộn có tính khoa học cao - Vận hành đơn giản, thuận tiện, có đường dẫn rõ ràng - Khả mở rộng kết nối với môđun khác thiết bị ngoại vi… - Độ xác cao, thiết bị sử dụng sử dụng nhiều có tính ổn định đảm bảo trình làm việc lâu dài 133 Chương THIẾT KẾ PHẦN CỨNG ỨNG DỤNG PLC - BIẾN TẦN CHO HỆ THỐNG NGHIỀN SÀNG ĐÁ VÀ TRẠM TRỘN BÊ TÔNG 5.1 Thiết kế lắp đặt PLC Thiết kế lắp đặt thiết bị PLC cho dây chuyền nghiền đávà trạm trộn bê tông gồm sơ đồ đấu dây sau: - Sơ đồ đấu dây nguồn cho PLC - Sơ đồ đấu dây tín hiệu vào cho PLC - Sơ đồ đấu dây tín hiệu cho thiết chấp hành Các sơ đồ kết nối PLC với máy tính thiết bị ngoại vi khác mô tả chi tiết để thực lắp đặt nguồn PLC xử lý trung tâm PCU dây chuyền nghiền sàng đá * Sơ đồ đấu dây nguồn: Hình 5.1: Sơ đồ đấu dây nguồn xử lý trung tâm PCU cho dây chuyền nghiền sàng đá Bộ nguồn xử lý trung tâm PCU PLC sử dụng điện áp 220V, tần số 50Hz để cấp cho khả lập trình PLC Khi lắp đặt khuyến cáo nguồn xử lý trung tâm PCU PLC mạch điều 134 * Sơ đồ đấu dây tín hiệu vào cho xử lý trung tâm PCU cho PLC Tín hiệu vào cho cho PLC gửi từ thiết bị bảo vệ dây chuyền nghiền sàng bao gồm tín hiệu cảm biến thiết bị Hình 5.2: Sơ đồ đấu dây tín hiệu vào xử lý trung tâm PCU cho PLC * Sơ đồ đấu dây tín hiệu điều khiển cho cấu chấp hành Các cổng vi xử lý đưa đến cấu chấp hành thiết bị chấp hành biến tần contactơ để đóng cắt cấp điện cho động thiết bị ngoại vi khác cịi, đèn tín hiệu… Hình 5.3: Sơ đồ đấu dây tín hiệu điều khiển cho cấu chấp hành 135 5.2 Lựa chọn lắp đặt Biến tần cho hệ thống dây chuyền nghiền sàng đá trạm trộn bê tông 5.2.1 Lựa chọn biến tần Biến tần hãng Schneider Electric : Họ biến tần điều khiển tốc độ cho động khơng đồng Hình 5.4: Ngoại hình biến tần hãng Schneider Electric Đặc tính kỹ thuật Terminal động lực Bảng5.1: Các đặc tính kỹ thuật Biến tần Stt Maximum wire size ATV21H AWG Tightening torpue 075M3X to U22M3X mm2 1.5 14 Nm(Ib.in) 1.4(12.3) U30M3X 2.5 12 1.4(12.3) U40M3X 2.5 10 1.4(12.3) U55M3X 2.8(24.8) U75M3X 10 2.8(24.8) D11M3X 16 5(44.2) D15M3X 25 5(44.2) 136 D18M3X 35 5(44.2) D22M3X 35 12(106.2) 10 D30M3X 70 1/0 41(362.9) 11 075N4 to U55N4 14 1.4(12.3) 12 U75N4 12 2.8(24.8) 13 D11N4 3.5 10 2.8(24.8) 14 D15N4 5.5 5(44.2) 15 D18N4 8 5(44.2) 16 D22N4 14 12(106.2) 17 D30N4 22 12(106.2) 4.2.2 Sơ đồ ni dõy Hình 5.5: Mô tả sơ đồ đấu dây nèi biÕn tÇn 137 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Sản phẩm đề tài điều khiển tự động hoá dây chuyền nghiền sàng trạm trộn bê tơng có phần cứng phần mền 1.1 Về phần cứng, sơ đồ lắp đặt PLC S7-200, Biến tần dây chuyền nghiền sàng trạm trộn bê tông, Gồm mạch ghép nối động lực điều khiển bao gồm mạch ghép nối tín hiệu vào mạch điều khiển có tính thực tế cao 1.2 Về phần mền gồm chương trình điều khiển lơgic Chương trình điều khiển lơgic lập trình ngơn ngữ lập trình Step7- Micro Win Chương trình nạp vào CPU226 để điều khiển cho hệ thống nghiền sàng trạm trộn bê tông Nhờ phối hợp giữ phần cứu phần mền mà hệ thống dây chuyền nghiền sàng đá trạm trộn bê tơng đạt nhiều tính năng, tiện ích cho người sử dụng Những tính là: - Dễ mở rộng phạm vi làm việc nhờ ghép thêm môđun mở rộng - Dễ thay đổi thơng số làm việc - Có sẵn đầu để điều khiển cho thiết bị ngoại vi khác - Có khả điều khiển theo thời gian thực Với phận PLC S7-200 biến tần hãng sản xuất có uy tín, sản phẩm có độ tin cậy cao Hệ thống dây chuyền nghiền sàng trạm trộn bê tơng ghép nối với máy tính giám sát hình máy tính giám sát phần mền giám sát Kiến nghị Qua trình nghiên cứu cho thấy điều khiển khả trình PLC S7-200 Biến tần nhiều khả yêu cầu tư động hoá Hệ thống dây chuyền nghiền sàng trạm trộn bê tơng cịn cao mà đề tài 138 chưa khai thác hết Qua xin đưa hướng phát triển đề tài sau: - Nghiên cứu để hoàn thiện hệ thống điều khiển có hồi tiếp q trình sản xuất dây chuyền nghiền sàng - Nghiên cứu ứng dụng phầm mềm để giám sát thiết bị hình điều khiển - Nghiên cứu ứng dụng phần mền Visual Basic để lập trình cho dây chuyền nghiền sàng để giám sát thiết bị hình điều khiển 139 TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS-TS Đào Văn Tân (2004), Kỹ thuật số điều khiển logíc, Trường Đại học - Mỏ địa chất Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hoà, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân (2004), Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội Phạm Xuân Minh Ngơ Dỗn Phước (1999), Tự động hố q trình thiết bị điều khiển khả trình, Giáo trình cao học, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Nguyễn Trọng Thuần (2000), Điều khiển Logic ứng dụng, Nhà xuất KH&KT TS Thái Duy Thức (2010), Giáo trình truyền động điện tự động cơng nghiệp Mỏ -Dầu khí, Trường Đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội Trần Doãn Tiến, Tự động điều khiển q trình cơng nghệ, Nhà xuất giáo dục Trần Quang Vinh (2000), Kỹ thuật ghép nối máy tính, Đo lường điều khiển máy tính Nhà xuất giáo dục Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC, Trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM Tự động hoá với SIMATIC S7-200, Nhà xuất nông nghiệp Hà Nội Catalog loại Biến tần hãng: Siemens, Các nước G7 sản xuất, Hochiki, Schneider Siemens AG-Simatic S7-200 Programmeable Controler SytemManual ... chuyền nghiền sàng đá, Tác giả mạnh dạn nghiên cứu đề tài “ Nghiên cứu ứng dụng PLC- Biến tần để điều khiển tự động hố dây chuyền nghiền sàng đá” Mục đích nghiên cứu luận văn Bộ điều khiển khả... nghệ khai thác đá Do điều kiện nghiên cứu hạn chế nên đề tài tập trung nghiên cứu ứng dụng điều khiển khả trình (PLC) kết hợp Biến tần để điều khiển tự động dây chuyền nghiền sàng đá trạm trộn bê... nghiệm dây chuyền nghiền đá cũ - Hệ thống dây chuyền nghiền đá sàng phải khắc phục lỗi cố điểm yếu tồn dây chuyền nghiền sàng cũ - Dây chuyền nghiền sàng đá phải sử dụng công nghệ điều khiển tiên