BÁO cáo hệ THỐNG điều KHIỂN bộ PHẬN căt PHÔI TRONG sản XUẤT THÉP

 Nhiệt độ: Điều khiển nhiệt độ cắt phôi của mỏ cắt phù hợp với quá từng công đoạn cắt sao cho phôi được cắt hoàn toàn không bị lỗi trong quá trình cắt.  Động cơ: Động cơ có nhiệm vụ truyền động cho xe cắt, càng kẹp và mỏ cắt. Động cơ này là động cơ một chiều kích từ độc lập  Xe cắt Tác dụng: chứa các thiết bị như nguồn dẫn động, mỏ cắt, kẹp ... Phạm vi hoạt động: Xe cắt chuyển động trên đường ray dài 1,5m dọc theo hương chuyển động của phôi. Xe cắt được xác định ở đầu hành trình hay cuối hành trình nhờ hai cực hạn đặt ở đầu và cuối. Truyền động: Xe cắt được truyền động bởi một động cơ được đặt ngay trên xe thông qua bộ ly hợp xe và hộp giảm tốc.  Càng Kẹp phôi Tác dụng: để kẹp phôi giữ cho xe cắt chuyển động cùng tốc độ của phôi Phạm vi hoạt động: chuyển động trên mặt phẳng vuông góc với phôi Truyền động: truyền động bởi khí nén.

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

BỘ MÔN CƠ SỞ KHOA HỌC VẬT LIỆU

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

ĐO LƯỜNG VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

Trang 2

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN CẮT PHÔI 2

Mục Lục: 1 Giới thiệu quy trình sản xuất phôi thép: 3

2 Quy trình cắt phôi 3

3 Đối tượng điều khiển: 4

4 Mục tiêu điều khiển: 5

5 S ơ đồ điều khiển hệ thống : 6

6 Đối tượng đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển: 7

7 Thuật Toán Điều Khiển: 8

8 Sơ đồ khối các vùng điều khiển: 9

9 Mạch Công Suất: 10

10 Lựa chọn linh kiện, thiết bị cho hệ thống điều khiển: 24

11 Sơ đồ mạch liên kết các linh kiện của hệ thống điều khiển 29

Trang 3

1 Giới thiệu quy trình sản xuất phôi thép:

2 Quy trình cắt phôi

Phôi Động cơ

Càng kẹp giữ phôi

di chuyển song song xe cắt

Xe Cắt vận chuyển phôi

Cắt Kết Thúc

Trang 4

-Nạp nhiên liệu -Van O2 mở, C2H2 mở -Mỏ cắt quay

-Xe chuyển động

-Càng kẹp nhỏ -Van O2 tắt -C2H2 tắt

3 Đối tượng điều khiển:

 Nhiệt độ:

Điều khiển nhiệt độ cắt phôi của mỏ cắt phù hợp với quá từng công đoạn cắt sao

cho phôi được cắt hoàn toàn không bị lỗi trong quá trình cắt

 Động cơ:

Động cơ có nhiệm vụ truyền động cho xe cắt, càng kẹp và mỏ cắt

Động cơ này là động cơ một chiều kích từ độc lập

 Xe cắt

- Tác dụng: chứa các thiết bị như nguồn dẫn động, mỏ cắt, kẹp

- Phạm vi hoạt động: Xe cắt chuyển động trên đường ray dài 1,5m dọc theo

hương chuyển động của phôi Xe cắt được xác định ở đầu hành trình hay cuối hành trình nhờ hai cực hạn đặt ở đầu và cuối

- Truyền động: Xe cắt được truyền động bởi một động cơ được đặt ngay

trên xe thông qua bộ ly hợp xe và hộp giảm tốc

 Càng Kẹp phôi

- Tác dụng: để kẹp phôi giữ cho xe cắt chuyển động cùng tốc độ của phôi

- Phạm vi hoạt động: chuyển động trên mặt phẳng vuông góc với phôi

- Truyền động: truyền động bởi khí nén

 Mỏ cắt

- Tác dụng: cắt phôi

Trang 5

- Phạm vi hoạt động: chuyển động quay trên mặt phẳng vuông góc với phôi, góc

quay được giới hạn nhờ công tắc cực hạn đầu và cuối

- Truyền động: truyền động nhờ động cơ (truyền động cho xe cắt) thông qua

Ly hợp xe và ly hợp căt là ly hợp điện từ Khi có điện vào cuộn hút thì ly hợp đóng

4 Mục tiêu điều khiển:

+Khi có tín hiệu cắt, tín hiệu điều khiển sẽ đưa tới điều khiển cho càng kẹp phôi

kẹp chặt vào phôi Phôi chuyển động sẽ kéo xe cắt chuyển động theo Sau

khi kẹp phôi thì ngay lập tức mỏ cắt có tín hiệu điều khiển, ngọn lửa ở mỏ cắt

được bật (khí C2H2 được dẫn trước sau đó đến O2 hỗn hợp, và khi cắt sẽ bật khí

O2 cắt) Sau khi đã có ngọn lửa cắt thì chuyển động cắt phôi

được thực hiện Có 3 trường hợp có thể xảy ra:

- Khi chưa cắt phôi xong nhưng xe cắt đã đi hết hành trình (hết phạm vi hoạt động)

- Khi vừa cắt xong phôi thì xe cắt cũng vừa đi hết hành trình

- Khi cắt phôi xong nhưng xe vẫn chưa đi hết hành trình

+Trong cả 3 trường hợp trên, cho dù vào bất cứ trường hợp nào cũng phải đảm bảo điều kiện là khi xe đi hết hành trình thì mọi hoạt động cắt và kẹp phôi đều phải

dừng lại (nhờ công tắc cực hạn) và truyền động xe cắt được thực hiện, xe cắt

được chuyển động về vị trí ban đầu chuẩn bị cho hành trình tiếp theo và chỉ thực hiện hành chình tiếp theo khi cực hạn phôi chuyển từ 1 về 0 sau đó chuyển từ 0

sang 1 thì mới thực hiện quá trình cắt tiếp

Khi mỏ cắt phôi cắt xong cũng là đi hết giới hạn cắt khi đó sẽ dừng lại (nhờ công

tắc cực hạn)

Thông thường khi thiết kế ta đặt thời gian và khoảng cách sao cho mỏ cắt thực hiện xong nhiệm vụ cắt trước khi xe cắt đi hết hành trình của nó

Trang 6

5 S ơ đồ điều khiển hệ thống :

Cảm biến đo khoản cách

Cảm biến nhiệt

Cảm biến hành trình

Động cơ điều khiển xe cắt

Động

cơ diều khiển

Cảm biến tốc độ

Điều khiển tốc độ cắt phôi

PLC ADC

DAC

Động cơ nâng hạ mỏ cắt

Điều

khiển cấp

Trang 7

6 Đối tượng đầu vào và đầu ra của bộ điều khiển:

Output:

_Đóng mở động cơ điều khiển xe cắt và mỏ kẹp _Đóng mở van động cơ điều khiển cấp nhiên liệu _ Đo nhiệt độ mỏ cắt

_Điều khiển động cơ nâng hạ mỏ cắt

Trang 8

K 32 : (sau 1s) Ly hợp cắt đóng Động cơ chạy thuận Mỏ cắt quay

K 33 : (sau 2s) O 2 mở để vào bình chứa

K6

A 3 : Khởi động

Trang 9

8 Sơ đồ khối các vùng điều khiển:

liệu PLC

Cảm biến hành trình

Đóng mở van động cơ điều khiển cấp nhiên

Trang 10

9 Mạch Công Suất:

a Bảng địa chỉ vào ra và địa chỉ khối:

Trang 11

Power - Off I 0.1 Tắt nguồn cung cấp cho động cơ

Motor - Protec I 0.2 Bảo vệ quá nhiệt

Auto - Control I 0.4 Làm việc ở chế độ tự động

Hand - Control - On I 0.5 Làm việc ở chế độ băng tay

ĐỊA CHỈ VÀO RA CHẾ ĐỘ CẮT TỰ ĐỘNG

Start - cut I 0 7 Khởi động quá trình cắt

Cực hạn - phôi I 1.0 Bắt đầu chu kỳ cắt tự động

Có nguồn cung cấp cho động cơ(K5)

ĐỊA CHỈ RA CÁC TÍN HIỆU ĐEN

Carr home Lamp Q 1.2 Đèn báo xe ở đầu hành trình

Carr end _ Lamp Q 1.3 Đèn báo xe ở cuối hành trình

Trang 12

Kẹp phôi _ Lamp Q 1.4 Đèn báo càng kẹp đã kẹp

Fielloss _ Lamp Q 1.5 Đèn báo có kích từ

Cutter FF _ Lamp Q 2.1 Đèn báo mỏ cắt quay thuận

Cutter RVE _ Lamp Q 2.2 Đèn báo mỏ cắt quay ngược

ĐỊA CHỈ VÀO RA Ở CỦA CHÉ 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

Nút _ 02cut0FF I 2.7 Nút đóng van V4 (tắt 0xy cắt)

Nút _ cutterFF I 3.0 Nút mỏ cắt quay thuận

Nút _ cutterREV I 3.1 Nút mỏ cắt quay ngược

Mỏ cắt quay thuận Q 2.6 Mỏ cắt quay thuận (K8)

Mỏ cắt quay ngược Q 2.7 Mỏ cắt quay ngược(K9)

Trang 13

+ Khối con 1: Bật nguồn cho động cơ

+ Khối con 2: (FC1) Gọi khối tự động

+ Khối con 3: (FC2) Gọi khối đèn tín hiệu

Trang 14

+ Khối con 4: (FC3) Gọi khối điều khiển bằng tay

a Khối con FC1 (Cắt tự động):

+ Network 1: Sẵn sàng cắt tự động

+ Network 2: Biến trung gian bắt đầu chu kỳ cắt

Trang 15

+ Network 3: Biến trung gian khởi động xe quay về đầu hành trình

+ Network 4: Kẹp phôi

+ Network 5: Bật Axetylen

Trang 16

+ Network 6: Bật Oxy hỗn hợp

+ Network 7: Bật Oxy cắt

+ Network 8: Đóng ly hợp cắt

Trang 17

+ Network 9: Đóng ly hợp xe

+ Network 10: Động cơ chạy thuận

+ Network 11: Động cơ chạy ngược

Trang 18

b Khối con FC2 (Báo đèn tín hiệu):

+Network 1:

+Network 2:

+Network 3:

+ Network 4:

Trang 19

+ Network 5:

+ Network 6:

+ Network 7:

+ Network 8:

Trang 20

c Khối con FC3 (Gọi khối điều khiển bằng tay.):

+ Network 1: kẹp phôi

+ Network 2: Bật Axetylen

Trang 21

+Network 3: Bật Oxy hỗn hợp

+ Network 4: Bật Oxy cắt

Trang 22

+ Network 5: Động cơ chạy thuận

+ Network 6: Động cơ chạy ngược

Trang 23

+ Network 7: Đóng ly hợp cắt

+Network 8: Đóng ly hợp

Trang 24

10 Lựa chọn linh kiện, thiết bị cho hệ thống điều khiển:

*PLC S7- 300:

- Là loại thiết bị thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình PLC là một bộ lập trình số nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hoặc máy tính)

- PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm các thành phần sau:

 CPU các loại khác nhau: 312 IFM, 312C, 313, 314, 314IFM, 314C, 315,

Trang 25

- Các module được gắn trên thanh rây như hình dưới, tối đa 8 module SM/FM/CP ở bên phải CPU, tạo thành một rack, kết nối với nhau qua bus connector gắn ở mặt sau của

module Mỗi module được gắn một số slot tính từ trái sang phải, module nguồn là slot 1, module CPU slot 2, module kế mang số 4,…

- Nếu có nhiều module thì bố trí thành nhiều rack (trừ CPU312IFM và CPU313 chỉ có một rack), CPU ở rack 0, slot 2, kế đó module phát IM360, slot 3, có nhiệm vụ kết nối rack 0 với các rack 1,2,3 trên mỗi rack này có module kết nối thu IM361, bên phải mỗi module

IM là các module SM/FM/CP Cáp nối hai module IM dài tối đa 10m Các module được đánh số theo một slot và dùng làm cơ sở để đặt địa chỉ đầu cho module ngõ vào ra tín hiệu Đối với CPU 315-2DP, 316-2DP, 318-2 có thể án địa chỉ tùy ý cho các module

Trang 26

- Mỗi địa chỉ tương ứng với một byte Bới các module số địa chỉ một ngõ vào hay ra là x,y,

x là địa chỉ byte, y có giá trị từ 0 đến 7 Ví dụ module SM321 DI 32 có 32 ngõ vào gắn kế CPU slot 4 có địa chỉ theo word, ví dụ module SM332 AO4 có 4 ngõ ra analog gắn ở slot

5 rack, 1 có địa chỉ PQW400, PQW406, ngõ ra có kỹ hiệu là Q còn ngõ vào analog ký hiệu là PIW

- Các CPU 312 IFM, 314IFM, 31xC có tích hợp sãn một số module mở rộng

 CPU 312 IFM, 312C: 10 ngõ vào số địa chỉ I124.0… I124.7, I125.1; 6 ngõ ra số Q124.0… Q124.5

 CPU 313C: 24DI I124.0… 126.7, 16DO Q124.0… 125.7,5 ngõ vào tương đồng

Khoảng cách phát hiện: 2 mm ( 0,08 in), sai số 10%

Điện áp cung cấp : 12 to 24 VDC, độ nhấp nhô đỉnh (p-p): tối đa 10% (10 – 30 VDC)

Dòng điện rò: tối đa 0,8 mA

Vật phát hiện: kim loại có từ tính

Trang 27

Khoảng cách đặt: 0 - 1,6 mm

Vật tiêu chuẩn: 8 x 8 x 1 mm

Khoảng cách vi sai: tối đa 15% khoảng cách phát hiện

Tần số đáp ứng: 1,5 kHz

Đầu ra điều khiển (dòng đóng mở ): 3 – 100 mA

Trễ đầu ra chẩn đoán:0,3 – 1 giây

Nhiệt độ môi trường: hoạt động: -25oC – 70oC không đóng đá

Độ ẩm môi trường: hoạt động 35% - 95%

Ảnh hưởng nhiệt độ: tối đa 15% khoảng cách phát hiện ở 23oC trong dải nhiệt độ từ -25oC –

70oC

Ảnh hưởng điện áp: tối đa 1% khoảng cách phát hiện trong dải điện áp định mức

Điện áp dư: tối đa 3 V, tối thiểu 5 V

Trở kháng cách điện: tối thiểu 50Mῼ

Mức độ chịu rung: mức phá hủy 10 tới 55 Hz, rung 1,5- mm cho 10 lần mỗi hướng X,Y,Z Mức độ chịu sốc: mức phá hủy: 500 m/s2 cho 10 lần mỗi hướng X,Y,Z

- Cài đặt nhanh chóng với nút bấm

- Độ chính xác cao tăng tính tin cậy của quá trình , mang lại hiệu suất và chất

Trang 28

- Cảm biến đo nhiệt độ DS18b20 sử dụng chuẩn giao tiếp 1

WIRE (đường dẫn tín hiệu và đường dẫn điện áp nguồn nuôi

có thể dùng chung trên một dây dẫn) Ngoài ra, nhiều cảm

biến có thể dùng chung trên một đường dẫn (Rất thích hợp với

các ứng dụng đo lường đa điểm)

- Các đặc điểm kỹ thuật của cảm biến DS1820 có thể kể ra

một cách tóm tắt như sau:

+ Độ phân giải khi đo nhiệt độ là 9 bit

+ Dải đo nhiệt độ -55oC đến 125oC, từng bậc 0,5oC, có thể

đạt độ chính xác đến 0,1oC bằng việc hiệu chỉnh qua phần

mềm (Có thể đạt đến các độ phân giải 10 bit, 11 bit, 12 bit)

+ Điện áp nguồn nuôi có thể thay đổi trong khoảng rộng (từ 3,0 V đến 5,5 V)

+ Dòng tiêu thụ tại chế độ nghỉ cực nhỏ

+ Thời gian lấy mẫu và biến đổi thành số tương đối nhanh, không quá 200 ms

+ Mỗi cảm biến có một mã định danh duy nhất 64 bit chứa trong bộ nhớ ROM trên chip (on chip)

Trang 29

11 Sơ đồ mạch liên kết các linh kiện của hệ thống điều khiển

Động cơ mỏ cắt

(Cảm biến hành trình)

Cảm biến đo khoảng cách

Mỏ cắt Contactor

Cảm biến hành trình

Nguồn điện

Định dạng
Số trang	29
Dung lượng	1,33 MB