NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP SONG ĐỘNG SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hà Nội, 1-2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MƠN TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN MÁY ÉP SONG ĐỘNG SẢN XUẤT GẠCH KHƠNG NUNG Trưởng mơn : TS Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Danh Huy Sinh viên thực : Nguyễn Công Đức Lớp : ĐK&TĐH8 - K56 MSSV : 20111420 Hà Nội, 1-2017 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy ép song động sản xuất gạch không nung em tự thiết kế hướng dẫn thầy giáo ThS Nguyễn Danh Huy Các số liệu kết hoàn toàn với thực tế Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu ghi danh mục tài liệu tham khảo không sử dụng hay chép tài liệu khác Nếu phát có chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực MỤC LỤC Danh mục hình vẽ DANH MỤC HÌNH VẼ Danh mục bảng số liệu DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, kinh tế nước ta đà phát triển mạnh mẽ, đất nước q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa Yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày lớn vào đời sống sinh hoạt, sản xuất yêu cầu điều khiển tự động hóa tiện lợi, linh hoạt, tiết kiệm cho xuất lao động cao Từ nhu cầu thực tiễn theo đánh giá thân, em thấy cần phải học thiết kế hệ thống điều khiển cho máy có tính ứng dụng cao cho xã hội Hiện nay, nhu cầu vật liệu xây dựng cần lớn xu hướng tới sản phẩm vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường, áp dụng tự động hóa vào q trình sản xuất em chọn đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy ép song động sản xuất gạch không nung” thầy giáo ThS Nguyễn Danh Huy hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp gồm chương : - Chương Tổng quan gạch không nung công nghệ sản xuất gạch khơng nung - Chương Tính tốn lựa chọn thiết bị cho máy ép song động - Chương Lựa chọn cấu hình điều khiển cho máy ép song động - Chương Thiết kế ghép nối hệ điều khiển cho máy ép song động - Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao điện vận hành giám sát, vận hành hình cảm ứng Do thời gian trình độ thân hạn chế nên đồ án tốt nghiệp chắn khơng tránh khỏi nhiều sai sót, kính mong nhận góp ý thầy bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực Chương Tổng quan gạch không nung công nghệ sản xuất gạch không nung Chương TỔNG QUAN VỀ GẠCH KHÔNG NUNG VÀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH KHƠNG NUNG 1.1 Tổng quan gạch gạch khơng nung Gạch xây phận cấu thành quan trọng ngơi nhà cơng trình kiến trúc dân Một năm, với phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng, nước ta tiêu thụ từ 20 - 22(tỷ viên), với đà phát triển này, đến năm 2020 lượng gạch cần cho xây dựng 40 tỷ viên, số lượng khổng lồ, để đạt mức này, lượng đất xét phải tiêu thụ vào khoảng 600 triệu m đất sét tương đương với 30.000 đất canh tác, bình quân năm 2500 đất canh tác Riêng năm 2020 3150 đất Khơng vậy, gạch nung cịn tiêu tốn nhiều lượng: Than, củi, đặc biệt than đá, q trình thải vào bầu khí số lượng lớn khí độc không ảnh hưởng tới môi trường sức khỏe người mà làm giảm tới suất trồng, vật ni Chính vậy, theo quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng đến năm 2010 định hướng đến năm 2020 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt ngày 01/08/2001, phải phát triển gạch không nung thay gạch đất nung từ 10% - 15% vào năm 2005 25% - 30% vào năm 2010, xóa bỏ hồn tồn gạch đất nung thủ cơng năm 2020 Vì cơng nghệ sản xuất gạch không nung từ cát, mạt đá, xi măng, … đồng thời tận dụng nguồn phế thải xây dựng công nghiệp giải tất vấn đề gạch nung góp phần cải thiện môi trường xanh, sạch, đẹp Tại Mỹ, Tây Âu, Nhật Bản tỷ lệ vật liệu xây dựng không nung chiếm tới 70% thị phần, số nước phát triển giới có xu hướng giảm gạch đất sét nung xuống 30% - 50% xu hướng thay tồn gạch khơng nung Ở nước ta, tỷ lệ sử dụng gạch không nung thấp, đến thời điểm tỷ lệ gạch không nung chiếm 4% - 5% sản lượng gạch toàn quốc, mặt khác tỷ lệ gạch nung thủ công lại chiếm tới 70% - 100% tùy theo địa phương Nguyên nhân việc nước ta sử dụng gạch không nung vì: Chương Tổng quan gạch không nung công nghệ sản xuất gạch không nung - Quan điểm sử dụng gạch nung để xây tường nhà có từ ngàn đời, việc loại bỏ khỏi đời sống nhân dân vấn đề xã hội khó khăn - Các dây chuyền gạch không nung đưa vào nước ta phần lớn thiết bị đát, công nghệ phức tạp, làm cho giá thành viên gạch không nung trở thành loại hàng xa xỉ nhân dân gạch nung thắng - Điều quan trọng chưa có cơng nghệ sản xuất gạch khơng nung từ vật liệu đơn giản, rẻ tiền, ảnh hưởng đến đất canh tác mà làm môi trường khỏi loại phế liệu xây dựng thiết bị dây truyền sản xuất với suất cao, giá thành hợp lý cho sản phẩm nhiều, rẻ phù hợp với kinh tế ta Vậy, gạch không nung là: - Gạch không nung loại gạch xây sau tạo hình tự đóng rắn đạt số học: cường độ nén, uốn, độ hút nước,… mà không cần qua nhiệt độ Có nhiều loại gạch khơng nung sử dụng: + Gạch papanh: Gạch không nung sản xuất từ phế thải công nghiệp: Xỉ than, vôi bột sử dụng lâu đời nước ta Gạch có cường độ thấp từ 30 - 50 kg/cm chủ yếu dùng cho loại tường chịu lực + Gạch đóng cỡ to, dày nặng (xây khó) Gạch blook: Gạch hình thành từ đá vụn, cát, xi măng có cường độ chịu lực cao xây nhà cao tầng Nhược điểm loại gạch nặng, to, khó xây chưa thị trường chấp nhận rộng rãi + Gạch xi măng - cát: Gạch tạo thành từ cát xi măng + Gạch không nung: Từ biến thể sản phẩm phong hóa đá bazan Loại gạch chủ yếu sử dụng vùng có nguồn puzolan tự nhiên, hình thức sản xuất tự phát, mang tính chất địa phương, quy mơ nhỏ Như vậy, gạch khơng nung có nhiều chủng loại, chưa đưa vào thực tế cách rộng rãi nguyên nhân đưa phần Trên sở đề đưa ra, đồ án: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển cho máy ép song động sản xuất gạch khơng nung” hình thành 1.2 Tổng quan công nghệ sản xuất gạch không nung 1.2.1 Các phương pháp sản xuất gạch khơng nung a) Mơ hình sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu Chương Tổng quan gạch không nung công nghệ sản xuất gạch không nung Công nghệ sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu công nghệ đại, gạch sản xuất theo công nghệ hoàn toàn đáp ứng đầy đủ tiêu chuẩn, chất lượng có nhiều tính vượt trội so với loại gạch truyền thống như: hệ số dẫn nhiệt thấp, chống cháy tốt, có kích thước hình học lý tưởng Đặc biệt nữa, công nghệ sản xuất thân thiện với môi trường, nhà máy sản xuất không khói, khơng chất thải làm ảnh hưởng tới mơi trường, bảo vệ tài nguyên đất Hình 1.1 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu Mô tả sơ đồ công nghệ: Công nghệ sản xuất gạch không nung xi măng cốt liệu cho cường độ gạch đạt nhờ ứng dụng chất vật lý nguyên liệu thiết bị, sản phẩm đạt cường độ tỷ khối đồng tồn thể tích viên gạch, có kích thước hình học bề mặt sản phẩm lý tưởng, sử dụng nguồn nguyên liệu rẻ tiền, Với công nghệ sản xuất này, nhà sản xuất tận dụng tối đa suất lao động, làm cho giá thành sản phẩm hợp lý Các thành phần mô tả sơ đồ khối hình 1.1: - Cấp nguyên liệu: Sử dụng phễu chứa liệu, băng tải cân, cân định lượng Sau nguyên liệu (mạt đá, cát, xỉ nhiệt điện, …) cấp đầy vào phiễu (nhờ máy xúc), phần nguyên liệu đưa xuống băng tải cân theo công thức phối trộn 10 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng - Cấp bảo vệ: IP65 (mặt trước) b) Phương pháp ghép nối với PLC CP1L Màn hình cảm ứng HMI NB kết nối với PLC CP1L chuẩn truyền thông nối tiếp RS232 qua cổng COM Hình 5.18 Kết nối hình cảm ứng HMI NB với PLC CP1L 5.2.2 Thiết kế giao diện giám sát, vận hành phần mềm NB-Designer Phần mềm NB-Designer phần mềm chuyên dụng hãng Omron để thiết kế hình điều khiển giám sát hình hmi NB hãng Hình ảnh hình giám sát, vận hành máy ép song động thiết kế phần mềm NB-Designer: a) Màn hình giới thiệu Khi nhấn nút hình trạng thái làm việc chuyển tới hình trạng thái làm việc Khi nhấn nút hình cài đặt chuyển tới hình cài đặt 64 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng Hình 5.19 Màn hình giới thiệu b) Màn hình trạng thái làm việc Hình 5.20 Màn hình trạng thái làm việc Màn hình trạng thái làm việc gồm: - Đèn START báo hiệu hệ thống chạy - Switch AUTO/MAN thể chế độ làm việc tự động hay tay 65 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng - Các đèn báo thể trạng thái làm việc vị trí xi lanh khuôn trên, khuôn dưới, xilanh khay liệu - Các đèn thể trạng thái làm việc đầm rung, thùng trộn, bơm nước, băng tải xiên, xe skip - Các đèn thể trạng thái cấp khí hay xả khí kẹp gach c) Màn hình cài đặt Hình 5.21 Màn hình cài đặt Trong hình cài đặt ta cài đặt thông số: số mẻ trộn, thời gian trộn khô, thời gian trộn ướt, thể tích nước cấp vào thùng trộn, lưu lượng bơm cấp nước d) Màn hình cài đặt Trong hình cài đặt ta cài đặt thơng số: - Thời gian chạy băng tải xiên - Thời gian trễ sau xe skip lên hết - Thời gian mở cửa xả thùng trộn - Thời gian trễ khuôn ép đủ - Thời gian trễ khuôn ép đủ 66 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng Hình 5.22 Màn hình cài đặt e) Màn hình cài đặt Trong hình cài đặt ta cài dặt thơng số: - Thời gian chạy động rung - Thời gian xả khí kẹp gạch - Thời gian cấp khí kẹp gạch - Thời gian trễ khay liệu lùi - Thời gian khuôn xuống chậm: thời gian tối đa cho phép khn xuống chậm tới vị trí ép đủ, thời gian hệ thống báo lỗi 67 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng Hình 5.23 Màn hình cài đặt f) Màn hình cài đặt Hình 5.24 Màn hình cài đặt Trong hình đặt ta cài đặt thông số: - Thời gian khuôn xuống nhanh: thời gian tối đa cho phép xilanh khuôn xuống nhanh, thời gian hệ thống báo lỗi 68 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng - Thời gian khuôn lên nhanh: thời gian tối đa cho phép xilanh khuôn lên nhanh, thời gian hệ thống báo lỗi - Thời gian khuôn lên chậm: thời gian tối đa cho phép khuôn lên chậm, thời gian hệ thống báo lỗi - Thời gian khuôn lên nhanh: thời gian tối đa cho phép khuôn lên nhanh, thời gian hệ thống báo lỗi - Thời gian khuôn xuống nhanh: thời gian tối đa cho phép xilanh khuôn xuống nhanh, thời gian hệ thống báo lỗi 5.3 Lắp đặt, hiệu chỉnh chạy thử nghiệm máy ép song động trường 5.3.1 Lắp đặt đấu nối tủ điều khiển - Lắp đặt tủ điều khiển trung tâm vào vị trí nối nguồn điện xoay chiều pha 380V cho tủ điều khiển trung tâm dùng cáp lõi Cu/PVC/PVC (3×35 mm ) Hình 5.25 Tủ điều khiển trung tâm chạy thử nghiệm 69 mm +1×15 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng -Trên mặt tủ điều khiển trung tâm gồm có: + Màn hình HMI để giám sát vận hành máy ép + Vôn kế, ampe kế để đo dòng điện điện áp máy ép + Đồng hồ hiển thị khối lượng liệu trạm trộn + Các nút nhấn để điều khiển máy tay, nút nhấn START, nút ESTOP + Các đèn hiển thị trạng thái làm việc máy - Lắp đặt tủ cảm biến, tủ cảm biến có nhiệm vụ chuyển tín hiệu từ cảm biến vị trí khn trên, khn dưới, vị trí bàn đỡ gạch, vị trí khay liệu kẹp gạch, vị trí pallet, có pallet nút dừng khẩn cấp máy tủ điều khiển trung tâm sử dụng cáp điều khiển 16 lõi× 0,75 mm - Lắp đặt tủ điều khiển khí nén, tủ điều khiển khí nén chứa van 5/3 để điều khiển gioăng kẹp gạch, van 4/2 để điều khiển xilanh bàn đỡ gạch xilanh đẩy pallet Kết nối tủ điều khiển khí nén với tủ điều khiển trung tâm cáp điều khiển lõi× 0,75 mm 5.3.2 Đấu nối động - Đấu nối động bơm dầu tủ điều khiển sử dụng cáp Cu/PVC/PVC (3×35 mm ) - Đấu nối động đầm rung tủ điều khiển sử dụng cáp Cu/PVC/PVC (3×1,5 mm ) - Đấu nối động băng tải xích tủ điều khiển sử dụng cáp Cu/PVC/PVC (3×1,5 mm ) 5.3.3 Lắp đặt đấu nối van thủy lực, van khí nén - Các van thủy lực lắp đặt mặt bồn dầu - Các van thủy lực đấu nối tủ điều khiển dây điện lõi (2×0,75 70 mm ) Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng - Các van khí nén lắp đặt tủ điều khiển khí nén 5.3.4 Lắp đặt đấu nối cảm biến a) Cảm biến vị trí khn - Các cảm biến vị trí khn lắp đặt hình sau: Hình 5.26 Lắp đặt hiệu chỉnh cảm biến vị trí xilanh khn - Trong hình trên, số (1) cảm biến tiệm cận xác định vị trí khn lên hết, số (2) cảm biến tiệm cận xác định vị trí khn vị trí ép, số (3) cảm biến tiệm cận xác định vị trí khn ép đủ - Vị trí cảm biến xác định chỉnh theo hành trình xilanh khn yêu cầu công nghệ - Sau lắp đặt vị trí cảm biến xong ta thực đấu nối cảm biến tủ cảm biến b) Cảm biến vị trí khn - Các cảm biến vị trí khn lắp đặt hình sau: 71 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng Hình 5.27 Lắp đặt hiệu chỉnh cảm biến vị trí khn - Trong hình trên, số (1) cảm biến tiệm cận xác định vị trí khn lên hết, số (2) cảm biến tiệm cận xác định vị trí khn ép đủ, số (3) cảm biến tiệm cận xác định vị trí khn vị trí chờ, số (4) cảm biến tiệm cận xác định vị trí khn hạ hết - Vị trí cảm biến lắp đặt chỉnh theo hành trình xilanh khn yêu cầu công nghệ - Sau lắp đặt xong ta thực đấu nối cảm biến tủ cảm biến c) Cảm biến vị trí khay liệu kẹp gạch Hình 5.28 Lắp đặt hiệu chỉnh cảm biến vị trí khay liệu kẹp gạch 72 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng - Trong hình trên, số (1) cảm biến tiệm cận xác định vị trí kẹp gạch khay liệu kẹp gạch, số (2) cảm biến tiệm cận xác định vị trí nhả gạch khay liệu kẹp gạch - Vị trí cảm biến xác định chỉnh dựa theo hành trình xilanh khay liệu u cầu cơng nghệ - Sau lắp đặt cảm biến ta thực đấu nối cảm biến tủ cảm biến d) Cảm biến vị trí bàn đỡ gạch - Cảm biến vị trí bàn đỡ gạch cảm biến tiệm cận sử dụng nhằm mục đích xác định vị trí bàn đỡ gạch lên hết - Vị trí cảm biến xác định dựa vào hành trình xilanh bàn đỡ gạch yêu cầu công nghệ - Sau lắp đặt cảm biến ta thực đấu nối cảm biến tủ cảm biến e) Kiểm tra hoạt động cảm biến - Sau lắp đặt đấu nối xong cảm biến ta thực kiểm tra hoạt động cảm biến - Cho máy chạy chế độ điều khiển tay, sau nhấn nút bấm nâng hạ khn trên, khn nút bấm tiến lùi khay liệu, nâng bàn đỡ gạch để kiểm tra hoạt động cảm biến, trạng thái đóng, cắt rơ le trung gian kiểm tra tín hiệu đầu vào PLC 5.3.5 Chạy thử nghiệm máy ép gạch song động Sau đấu nối kiểm tra hoạt động động cơ, van thủy lực, cảm biến thấy tất hoạt động tốt chạy thử nghiệm máy ép 73 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng Hình 5.29 Máy ép song động Phần khí máy ép chưa hồn thiện nên em cho máy chạy chế độ điều khiển tay: nhấn nút nâng hạ khuôn trên, khuôn dưới, nâng bàn đỡ gạch, vặn công tắc nhanh chậm để thay đổi tốc độ di chuyển khuôn trên, khn Một số hình ảnh chạy thử nghiệm máy ép: Hình 5.30 Khay liệu kẹp gạch vị trí kẹp gạch 74 Chương Xây dựng chương trình điều khiển PLC giao diện giám sát, vận hành hình cảm ứng Trong hình trên, khuôn lên hết, khay liệu kẹp gạch vị trí kẹp gạch kết thúc q trình nạp liệu vào khn ép chuẩn bị cho q trình ép gạch Hình 5.31 Khay liệu kẹp gạch tiến vị trí nhả gạch Khi bấm nút tiến khay liệu khay liệu kẹp gạch tiến đến vị trí nhả gạch Ở vị trí nhả gạch, gạch thả pallet đồng thời liệu nạp vào khn ép 5.3.6 Kết luận Sau q trình lắp đặt, đấu nối chạy thử nghiệm máy ép song động ta rút kết luận sau: - Hoàn thành việc lắp đặt, đấu nối kiểm tra hoạt động động cơ, van thủy lực, van khí nén, cảm biến - Phần khí máy chưa hồn thiện nên em chạy thử nghiệm chế độ điều khiển tay - Khi chạy chế độ điều khiển tay máy chạy yêu cầu điều khiển, hình giám sát điều khiển hiển thị trạng thái làm việc máy ép 75 Kết luận KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu em tìm hiểu quy trình cơng nghệ sản xuất gạch khơng nung máy ép song động Từ tìm hiểu em hồn thành nhiệm vụ giao “Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy ép song động sản xuất gạch không nung” Về thực hành: - Thực thiết kế chương trình điều khiển cho máy ép song động sử dụng phần mềm CX-Programmer, thiết kế giao diện giám sát vận hành máy ép song động sử dụng phần mềm NB-Designer - Thực thiết kế, lắp đặt đấu nối thiết bị điện cho máy ép song động chạy thử nghiệm máy trường Trong trình chạy máy thử nghiệm, chạy máy chế độ điều khiển tay Trong tương lai không xa với kiến thức có với tích lũy khơng ngừng em tin em hồn thiện thiếu sót đồ án Cuối lần em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo bạn giúp em thực đồ án ! Hà nội, ngày tháng năm 2017 Sinh viên thực 76 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Hồng Quang, Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị điện từ 0,4 đến 500kV, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2002 [2] Nguyễn Trọng Doanh, Điều khiển PLC, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2013 [3] Phạm Văn Chới, Khí cụ điện, nhà xuất khoa hoc kỹ thuật, 2002 [4] Nguyễn Ngọc Phương, Điều khiển thủy lực, nhà xuất giáo dục, 2007 [5] http://www.cadivi-vn.com/vn/huong-dan-lua-chon-day-va-cap-ha-the.html/p-2, truy cập cuối ngày 29/12/2016 [6] http://www.omron.com.vn/, truy cập lần cuối ngày 30/12/2016 [7] http://www.lsis.com/, truy cập lần cuối ngày 30/12/2016 77 Phụ lục PHỤ LỤC P1 Chương trình điều khiển máy ép song động Chương trình điều khiển máy ép gạch song động viết phần mềm CXProgrammer: 78 ... thiết bị đầu xảy cố 49 Chương Thiết kế, ghép nối hệ điều khiển cho máy ép song động 4.3 Thiết kế phần điều khiển tay máy ép song động Máy ép song động làm việc tự động xảy lỗi cố nên ta cần thiết. .. quan gạch không nung công nghệ sản xuất gạch không nung - Chương Tính tốn lựa chọn thiết bị cho máy ép song động - Chương Lựa chọn cấu hình điều khiển cho máy ép song động - Chương Thiết kế ghép... để điều khiển hệ thống khí nén máy ép song động 37 Chương Lựa chọn cấu hình điều khiển cho máy ép song động Chương LỰA CHỌN CẤU HÌNH BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO MÁY ÉP SONG ĐỘNG 3.1 Tổng quan điều khiển