Thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch của “Công ty cổ phần gạch men Thăng Long Viglacera”

Hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch của “Công ty cổ phần gạch men Thăng Long Viglacera” có vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp nguyên liệu cho máy ép hoạt động. Do vậy việc thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây truyền máy ép có ý nghĩa rất quan trọng và mang tính thực tiễn cao. Đề tài đã phân tích những nhược điểm của hệ thống hiện tại và đưa ra được phương án thiết kế phù hợp với yêu cầu công nghệ và đem lại lợi ích về kinh tế cho công ty . Hệ thống cấp liệu được thiết kế ở 2 chế độ: bằng tay và tự động cho phép hệ thống làm việc ổn định và tin cậy. Ở chế độ tự động thì hệ thống sẽ tự cung cấp đủ nguyên liệu cho máy ép hoạt động. Ở chế độ bằng tay hệ thống cho phép khởi động và dừng các động cơ theo ý muốn. Chế độ bằng tay thường dùng khi hệ thống xảy ra sự cố và kiểm tra các thiết bị trước khi đưa hệ thống vào làm việc ở chế độ tự động .Hệ thống cấp liệu tự động cho dây truyền sản xuất gạch sử dụng PLC CPM1A40CDTAV1 của hãng OMRON để điều khiển. Chương trình điều khiển điều khiển được viết bằng phần mềm SYSWIN V3.4. Chương trình đã được chạy kiểm nghiệm trên PLC CPM1A20CDTAV1 của OMRON. Kết quả cho thấy chương trình đã đáp ứng được yêu cầu thiết kế, độ ổn định cao. Do vậy hệ thống cấp liệu tự động đã được áp dụng vào sản xuất tại công ty. Sau một thời gian hoạt động hệ thống đã đạt được những kết quả sau: Hệ thống cấp liệu tự động đã cung cấp đủ nguyên liệu cho máy ép hoạt động, hệ thống làm việc ổn định với độ tin cậy cao, đồng thời tiết kiệm được sức lao động và không gây lãng phí nguyên liệu, làm tăng năng suất lao động, nâng cao được chất lượng của sản phẩm, giảm sức lao động của con người do vậy giảm được giá thành sản phẩm nâng cao tính cạnh tranh của sản phẩm và đem lại lợi ích về kinh tế cho công ty.

CHƯƠNG I

Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất gạch

1.1 Gới thiệu chung về công ty cổ phần gạch Thạch Bàn

Công ty Cổ phần gạch men Thạch Bàn là công ty Gốm xây dựng Tuy là

một doanh nghiệp trẻ trong lĩnh vực sản xuất gạch men, nhưng nhờ có đội ngũ cán

bộ giàu kinh nghiệm và tài năng nên sản phẩm của Công ty luôn có chất lượng ổnđịnh, từng bước chiếm lĩnh thị trường trong nước và quốc tế Công ty đã thiết lập

và xây dựng cho mình một mạng lưới tiêu thụ rộng khắp với hơn 100 tổng đại lý

và hơn 1.000 cửa hàng tiêu thụ trên 64 tỉnh ,thành cả nước Bên cạnh các mạnglưới tiêu thụ trong nước, Công ty còn thiết lập được một số kênh phân phối sảnphẩn ra thị trường thế giới thông qua gần 10 công ty thương mại

Ngành nghề kinh doanh chính là sản xuất và mua bán các sản phẩm gạchCeramic và các loại vật liệu xây dựng khác, ngoài ra công ty còn tham gia vào cáclinh vực như:Đầu tư hạ tầng, xây lắp, trang trí nội thất các công trình công nghiệp

và dân dụng, tư vấn, thiết kế, chuyển giao công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng…

1.2 Công nghệ sản xuất gạch

a, Nguyên liệu sản xuất gạch

Nguyên liệu trong sản xuất gạch có nguyên liệu chính và chất phụ giaNguyên liệu chính để sản xuất xương gạch nát nền, ốp tường cao cấp là cácloại đất sét và cao lanh ( còn gọi là nguyên liệu dẻo), các loại quas ( thạch anh),trường thạch (fenpat), hoạt thạch (còn gọi là nguyên liệu gầy)

Các loại phụ gia: NO5 PO10 (Sodim tripoly photphat), Na2OmSiO2 ( Silicatsodium), BaCl2 , BaCO3

b, Sơ chế nguyên liệu

Trong công nghệ sản xuất gạch thì gia công và phối nguyên liệu giữ vai tròrất quan trọng

Phối nguyên liệu là quá trình cân đo các loại nguyên liệu trước khi đưanguyên liệu vào nghiền

Cân và nạp nguyên liệu và các phụ gia theo bài phối liệu

Sau khi nguyên liệu được cân và phối liệu ở cân định lượng nó sẽ được đưatới máy nghiền bằng hệ thống băng tải

Nghiền nguyên liệu là quá trình làm cho nguyên liệu được nghiền nhỏ ra vànguyên liệu sẽ được trộn đều với nhau

Nguyên liệu được nghiền bằng máy nghiền QMP 340, nguyên liệu đượcnghiền ướt sau khi nguyên liệu nghiền song nguyên liệu ở dạng hồ có độ mịn cao.Sau khi nguyên liệu được nghiền song hồ liệu được đưa tới bể chứa hồ để phục vụcho quá trình sấy phun

c, Sấy phun

Sấy phun là quá trình tách nước và bột phối liệu ra khỏi hỗn hợp hồ , quátrình bốc hơi của chất lỏng theo các định luật vật lý Bắt đầu khi hỗn hợp bị đốtnóng và kết thúc khi bột sấy phun đã được tách nước theo yêu cầu, hay nói cáchkhác là sau khi sấy phun là các hạt tròn có kích thước to nhỏ khác nhau và độ ẩmtheo yêu cầu sản xuất

Sau khi nguyên liệu được sấy song thi nguyên liệu được đưa xuống băng tải

đi vào các silô chứa để phục vụ cho quá trình ép tạo hình

d, Ép tạo hình

Trong dây truyền sản xuất gạch, công đoạn ép tạo hình đóng vai trò rấtquan trọng Nó quyết định đến độ bền cơ học của gạch mộc và là nhân tố ảnhhưởng lớn đến kích thước hình học của gạch thành phẩm

Trên khu vực ép tạo hình ta thấy bột ép đã được ủ trên các silô với độ ẩm từ

5 đến 6% Bột được các băng tải BT1A, BT1B đưa tới sàng rung A, B tại dây bộtđược đồng nhất và loại ra những hạt bột to quá cỡ Sau đó bột được chuyển tiếp tớicác băng tải và đổ vào các silô chứa liệu của các máy ép để phục vụ cho quá trình

ép tạo hình viên gạch

Máy ép gạch sử dụng là máy ép thuỷ lực 1500 tấn, máy ép làm việc theochu kì hoạt động tự động ép ra những viên gạch có kích thước tối đa 300 x 450.Gạch mộc được chuyển đi nhờ máy đỡ gạch và đảo gạch, tại đây gạch được đảomặt và đi tiếp nhờ hệ thống con lăn đến máy xếp gạch Máy xếp gạch phân phốicho lò sấy

g, Lò nung

Đây giai đoạn rất quan trọng trong sản xuất gạch nó quyết định tới độ bền

cơ của sản phẩm, và chất lượng của sản phẩm

Quy trình nung sản phẩm được chia làm 4 giai đoạn như sau:

 Giai đoạn 1: từ nhiệt độ môi trường tăng dần đến khoảng 850 0C(vùng đầu lò – vùng sấy).Vùng này có vai trò loại bỏ toàn bộ hơinước và các tạp chất hữu cơ, các hợp chất các bon

 Giai đoạn 2: vùng nung sơ bộ (vùng tiền nung) nhiệt độ được tiếp

tục tăng từ 850 độ lên tới cận điểm của nhiệt độ nung Giai đoạn nàythực hiện quá trình cháy các hợp chất hữu cơ, bắt đầu cho quá trìnhthuỷ tinh hoá

 Giai đoạn 3: vùng nung là vùng có nhiệt độ cao nhất , thời gian lưu

sản phẩm nung ở vùng này khoảng 3 – 4 phút Nhiệt độ nung tuỳtheo bài men, bài xương Giai đoạn này thực hiện quy trình thuỷ tinhhoá nóng chảy của men xẩy ra 1170 0C

 Giai đoạn 4: là giai đoạn làm nguội sản phẩm nung, giai đoạn này

được chia ra các giai đoạn nhỏ sau:

 Làm nguội nhanh: nhằm giảm nhiệt độ nung xuống 600 0C

 Làm nguội từ từ: vùng nay làm giảm nhiệt độ từ 600 0Cxuống 500 0C

 Làm lạnh cuối cùng: làm gảm nhiệt độ từ 500 0C xuống dầnnhiệt độ môi trường.

 Hoàn tất quy trình nung sản phẩm

h ,Phân loại và đóng gói sản phẩm.

Phân loại sản phẩm là công đoạn cuối cùng của dây truyền sản xuất gạch.Công đoạn này không làm cho chất lượng viên gạch tốt hơn được nhưng nó lại rấtquan trọng Nếu viên gạch sau khi đã ra lò đạt tiêu chuẩn loại 1 nhưng công đoạnnày làm không tốt dẫn đến hạ xuống loại 2, 3… như vậy, sẽ gây lãng phí ảnhhưởng tới kinh tế của công ty Trong trường hợp viên gạch kém chất lượng màđược xếp vào loại có chất lượng tốt hơn thì dẫn đến khách hàng phàn nàn làm ảnhhưởng tới uy tín của công ty

Công việc đánh giá phân loại sản phẩm được thực hiện qua 2 công đoạn là:

 Công nhân ngồi bàn phân loại căn cứ vào các khuyết tật trên bề mặtviên gạch so sánh với các tiêu chuẩn đưa ra để đánh giá loại gạch

 Thực hiện phân loại bằng máy phân loại (kích thước mặt phẳng cảm quang)

-Sau khi gạch được phân loại xong thì gạch được đưa vào đóng gói và đưavào kho kết thúc quá trình sản xuất gạch

CHƯƠNG II:

PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG CẤP LIỆU CHO DÂY

TRUYỀN MÁY ÉP GẠCH 2.1 Tổng quan về xưởng ép - tạo hình

2.1.1 Các thiết bị trong xưởng ép - tạo hình

Trong dây truyền sản xuất gạch, công đoạn ép tạo hình đóng vai trò rấtquan trọng Nó quyết định đến độ bền cơ học của gạch mộc và là nhân tố ảnhhưởng lớn đến kích thước hình học của gạch thành phẩm

Thiết bị trong xưởng ép - tạo hình gồm có:

 Máy ép thuỷ lực PH 1500 : 3 chiếc trên 2dây truyền

 Hệ thống băng tải cấp liệu : 7 chiếc

 Gầu nâng: 2 chiếc

 Sàng rung bột : 2 chiếc

 Máy cấp bột đồng nhất ALM ( phễu liệu): 3 chiếc

 Máy đỡ và đảo gạch RDR-902: 3 chiếc

 Máy xếp và đỡ gạch EEO: 6 chiếc

 Máy đỡ gạch ra dây chuyền NUE-902: 3 chiếc

 Máy lạnh làm mát dầu: 3 chiếc

 Máy hút bụi : 1chiếc

2.1.2 Quá trình công nghệ của xưởng ép - tạo hình

Nhìn trên khu vực công nghệ trong xưởng ép ta thấy bột ép ta thấy bột ép

đã được ủ trên các silô với độ ẩm từ 5 – 6% Bột được băng tải 1A và băng tải 1Bchuyển tới sàng rung A và B qua 2 gầu nâng A và B Tại đây bột được đồng nhất

và loại ra những hạt bột to quá cỡ hoặc bị kết khối trong kho ủ ở silô ra ngoài Bộtđược chuyển tiếp qua băng tải 2 , 3 và băng tải 4 quay ngược đổ bột vào silô máy

ép 3 Tiếp đó băng tải 4 và băng tải 5 đổ bột vào silô máy ép 2 và máy ép 1 Toàn

bộ hệ thống này được gọi là hệ thống cấp liệu cho silô máy ép

Máy ép thuỷ lực PH 1500 hoạt động được là do bột được cung cấp từ hệthống cấp liệu cho silô máy ép và hệ thống máy lạnh và các đường ống dẫn làmmát dầu thuỷ lực cho máy ép Máy ép làm việc theo chu kỳ hoạt động tự động ép

ra những viên gạch mộc có kích thước tối đa là 300 x 450 mm Gạch mộc đượcchuyển đi nhờ máy dỡ và đảo gạch Tại đây gạch được đảo mặt và đi tiếp nhờ hệthống con lăn đến máy xếp gạch Máy xếp phân phối gạch cho lò xấy tại đâygạch được sấy nóng bằng nhiệt được đốt từ khí gas do lò phát sinh khí than tạo ra

Toàn bộ bụi trong quá trình làm việc của các thiết bị được thu hồi bằngthiết bị hút và khử bụi đảm bảo cho khu vực đạt được mức độ cho phép về nồng

độ bụi

2.2 Hệ thống cấp liệu cho silô máy ép gạch

2.2.1 Giới thiệu công nghệ

a, Sơ đồ công nghệ

Hệ thống cấp liệu cho silô máy ép lấy nguyên liệu từ các silô chứa với độ

ẩm từ 5 – 6% Có 2 tuyến nguyên liệu: tuyến 1A gồm các silô chứa 1, 2, 3 ,4.tuyến 1B gồm các silô chứa 5, 6, 7, 8 Tuyến 1A thường được cấp cho silô máy

ép 1, tuyến 1B thường được cấp cho silô máy ép 2 và 3

Khi cấp liệu cho silô máy ép 1 thì các động cơ sẽ được khởi động theotrình tự như sau: Động cơ băng tải 5 quay thuận đổ bột vào silô máy ép 1, sau 1thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận, sau 1 thời gian động cơ băng tải 3khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2 khởi động cùng lúc đó động cơ gầunâng A và động cơ sàng rung A khởi động, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1Akhởi động cấp liệu cho silô máy ép 1 Khi dừng cấp liệu cho máy ép 1 thì cácđộng cơ cũng dừng theo trình tự ngược với quá trình khởi động.

Khi cấp liệu cho silô máy ép 2 thì các động cơ sẽ được khởi động theotrình tự như sau Động cơ băng tải 5 quay ngược đổ bột vào silô máy ép 2, sau 1thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận, sau 1 thời gian động cơ băng tải 3khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2 khởi động cùng lúc đó động cơ gầunâng B và động cơ sàng rung B khởi động, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1Bkhởi động cấp liệu cho silô máy ép 2 Khi dừng cấp liệu cho máy ép 2 thì cácđộng cơ cũng dừng theo trình tự ngược với quá trình khởi động

Khi cấp liệu cho silô máy ép 3 thì các động cơ sẽ được khởi động theotrình tự như sau Động cơ băng tải 4 quay ngược đổ bột vào silô máy ép 3, sau 1thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2 khởiđộng cùng lúc đó động cơ gầu nâng B và động cơ sàng rung B khởi động, sau 1thời gian thì động cơ băng tải 1B khởi động cấp liệu cho silô máy ép 3

Khi dừng cấp liệu cho máy ép 3 thì các động cơ cũng dừng theo trình tựngược với quá trình khởi động

Sơ đồ công nghệ của hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch

 405A, 405B: là các động cơ gầu nâng A và B

 406A, 406B: là các động cơ sàng rung A và B

 Silo MF1, silo MF2, silo MF3: là các silo chứa nguyênliệu của các máy ép

 S1, S3, S5: là các cảm biến báo mức cao của các silo MF1, siloMF2, silo MF3

Silo MF1

S2 S1 SRB

SRA van 1 van 2 van 3 van 4

MF2 Silo S4 S3

407 406B

Silo 2

Silo 1

BT4 BT3

409 408

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ của hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch

 S2, S4, S6: là các cảm biến báo mức thấp của các silo MF1, siloMF2, silo MF3

 Van 1, van 2, van 3, van 4, van 5, van 6, van 7, van 8: là các vandùng để xả bột từ các silô chứa nguyên liệu xuống băng tải

b, Sơ đồ giám sát hệ thống

Hệ thống được giám sát bằng các đèn led đuợc gắn trên sơ đồ Nó thể hiệntrạng thái hoạt động của các thiết bị

Sơ đồ giám sát hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch

2.2.2 Cấu tạo và nhiệm vụ của hệ thống cấp liệu

a , Hệ thống băng tải

Hệ thống băng tải cấp liệu cho dây truyền máy ép gồm 7 băng tải có kết cấutương tự nhau, khung U120 các con lăn phía trên chữ V phía dưới hình trụ Băngtải cao su với độ dài riêng biệt, phụ thuộc vào nhiêm vụ riêng của nó Quả lô kéo,quả lô căn chỉnh băng tải, động cơ, hộp giảm tốc và xích truyền động

Các thông số cơ bản của các băng tải bao gồm:

SILO F3 BT1A

Hình 2.2 Sơ đồ giám sát hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch

 Bề dài băng tải: tuỳ theo yêu cầu nhiệm vụ

c , Sàng rung

Sàng rung gồm có: khung đỡ, khung sàng,mặt sàng lỗ vuông 4 ly, động cơrung 0.75 kw, lò xo giảm giật Sàng rung dùng để loại ra những hạt bột to quá cỡhoặc bị kết khối trong quá trình ủ ở silô chứa

d , Silô chứa bột máy ép

Silô chứa bột ép gồm có: silô chứa, xi lanh đóng mở của bột liệu, các cảmbiến báo mức bột trong silô máy ép Các silô chứa được các băng tải cấp bột đổvào để chứa cho máy ép sử dụng Đáy silô có cửa xả xuống ống dẫn dẫn xuống bộcấp liệu đồng nhất của máy Đáy phễu được đóng mở nhờ xi lanh cấp bột cho máy

ép Khi bột trong silô đầy hoặc hết thì cảm biến báo mức sẽ báo cho công nhân cấpliệu biết

2.2.3 Phân tích công nghệ của hệ thống cấp liệu cho silô máy ép

a , Yêu cầu công nghệ

Do máy ép gạch hoạt động tự động với chu kỳ liên tục nên yêu cầu lượngbột cấp cho máy ép cũng phải đảm bảo liên tục, không được để hết bột ở các silôchứa bột máy ép dẫn tới máy ép ngừng hoạt động làm ngưng trệ sản xuất gây thiệthại về kinh tế cho công ty

Các silô chứa bột ép được lắp 2 cảm biến báo mức cao và mức thấp trongsilô Khi cảm biến báo mức thấp báo thì sau 5 phút máy ép gạch sẽ ngừng họatđộng Khi cảm biến báo mức cao báo thi sau 1 phút silô chứa bột mới đầy

Trong phân xưởng ép tạo hình có 3 máy ép đều hoạt động liên tục, trong đómáy ép 1 ép ra loại gạch có kích thước 300 x 450 mm, với chu kỳ hoạt động củamáy ép là 9 lần trên 1 phút, máy ép 1 cấp gạch cho dây truyền 1 Máy ép 2 và máy

ép 3 ép ra loại gạch với kích thước 250 x 400 mm, với chu kì hoạt động của máy

ép là 8 lần trên 1 phút và 2 máy ép này cấp gạch cho dây truyền 2 Do vậy máy ép

1 cần lượng bột nhiều hơn máy ép 2 và 3

Nguyên liệu bột được lấy từ 2 băng tải BT1A và BT1B Băng tải BT1A lấybột từ các silô chứa 1, 2, 3, 4 chứa loại bột TL09 sẽ được cấp cho máy ép 1 Băngtải BT1B lấy bột từ silô chứa 5, 6, 7, 8 chứa loại bột TL10 sẽ được cấp cho máy ép

2 và máy ép 3 Vì vậy không được để lẫn bột của các máy ép 2,3 và máy ép 1 vớinhau nếu lẫn vào nhau thì sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hạicho công ty Do vậy sau mỗi lần cấp liệu cho mỗi máy ép không được để bột còn ởtrên băng tải Vì thế yêu cầu khi dừng cấp liệu cho máy ép phải dừng theo trình tự

từ băng tải 1 đến băng tải 2 … đến băng tải 5

Để tránh bột bị ứ đọng tại các băng tải làm quá tải các động cơ kéo băng tải, lẫn bột giữa các máy ép và có thể làm bột bị tràn ra ngoài gây lãng phí nguyênliệu của công ty Khi khởi động cấp liệu cho các silô máy ép yêu cầu các băng tảikhởi động theo trình tự ngược chiều vận chuyển của nguyên liệu

Khi gặp sự cố quá tải của các động cơ thi hệ thống phải dừng lại và báohiệu bằng đèn và còi cho người vận hành biết để có biện pháp xử lý

Khi cấp liệu cho các máy ép được 2 phút mà không có bột vào trong silômáy ép thì dừng hệ thống lại và báo hiêu bằng đèn và còi

Khi cả 3 silô máy ép đều báo ở mức thấp trong 1 phút thì dừng hệ thống vàbáo hiệu bằng đèn và còi

b , Phân tích công nghệ hiện tại của hệ thống cấp liệu cho silô máy ép hiện tại.

Hiện tại hệ thống cấp liệu cho máy ép được điều khiển bằng cách ghép nốimạch rơle trung gian, rơle thời gian và công tắc tơ để điều khiển các động cơ

Quá trình khởi động và dừng hệ thống cấp liệu cho silô máy ép được thựchiện như sau

Để khởi động hệ thống cấp liệu cho silô máy ép 1, ta ấn nút START-F1

Hệ thống sẽ được khởi động theo trình tự như sau: Động cơ băng tải 5 quaythuận đổ bột vào silô máy ép 1, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận,sau 1 thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2khởi động cùng lúc đó động cơ gầu nâng A và động cơ sàng rung A khởi động,sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1A khởi động cấp liệu cho silô máy ép 1 Khidừng cấp liệu cho máy ép 1 thì ta ấn n út STOP-F1 các động cơ cũng dừng theotrình tự ngược với quá trình khởi động

Để khởi động hệ thống cấp liệu cho silô máy ép 2, ta ấn nút START-F2.

Hệ thống sẽ được khởi động theo trình tự như sau: Động cơ băng tải 5 quayngược đổ bột vào silô máy ép 2, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận,sau 1 thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2khởi động cùng lúc đó động cơ gầu nâng B và động cơ sàng rung B khởi động, sau

1 thời gian thì động cơ băng tải 1B khởi động cấp liệu cho silô máy ép 2 Khidừng cấp liệu cho máy ép 2 thì ta ấn n út STOP-F2 các động cơ cũng dừng theotrình tự ngược với quá trình khởi động

Để khởi động hệ thống cấp liệu cho silô máy ép 3, ta ấn nút START-F2

Hệ thống sẽ được khởi động theo trình tự như sau: Động cơ băng tải 4 quayngược đổ bột vào silô máy ép 3, sau 1 thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau

1 thời gian động cơ băng tải 2 khởi động cùng lúc đó động cơ gầu nâng B và động

cơ sàng rung B khởi động, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1B khởi động cấpliệu cho silô máy ép 3 Khi dừng cấp liệu cho máy ép 3 thì ta ấn nút STOP-F3 cácđộng cơ cũng dừng theo trình tự ngược với quá trình khởi động

c, Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống.

 Hay xảy ra sự cố dừng dây truyền do độ tin cậy của các thiết bị trong

tế cho công ty Vì vậy việc thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dâytruyền máy ép gạch là rất cần thiết

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch

2.3.1 Yêu cầu thiết kế

Để đáp ứng được yêu cầu công nghệ và nâng cao được năng suất lao động ,nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm sức lao động của con người, và tiết kiệmđược nguyên liệu thì hệ thống tự động cấp liệu cho máy ép gạch cần phải thiết kếlàm việc ở cả 2 chế độ: chế độ tự động ,chế độ bằng tay Và khi hệ thống xẩy ra sự

cố thì phải báo tín hiệu cho công nhân biết để có biện pháp xử lí kịp thời

a, Chế độ bằng tay:

Các động cơ băng tải được làm việc độc lập bằng cách ấn các nút khởi động

và dừng của từng động cơ Muốn khởi động động cơ băng tải 1A ta chọn chế độbằng tay và ấn nút START-BT1A, muốn dừng ta ấn nút STOP-BT1A, các động cơbăng tải còn lại được khởi động và dừng tương tự

b, Chế độ tự động:

Để cho hệ thống hoạt động ở chế độ tự động ta chuyển công tắc sang chế

độ AUTO và nhấn vào nút START hệ thống bắt đầu được đặt vào chế độ làm việc

Đầu tiên hệ thống tiến hành thu thập và kiểm tra các tín hiệu của các cảmbiến báo mức thấp và mức cao của các silô máy ép để đưa ra những lệnh điềukhiển phù hợp với công nghệ

Trường hợp 1: khi có tín hiệu báo mức thấp của một trong ba silô máy ép.

 Có tín hiệu báo mức thấp của silô máy ép 1, thì hệ thống sẽ tự độngcấp liệu cho silô máy ép 1

 Có tín hiệu báo mức thấp của silô máy ép 2, thì hệ thống sẽ tự độngcấp liệu cho silô máy ép 2

 Có tín hiệu báo mức thấp của silô máy ép 3, thì hệ thống sẽ tự độngcấp liệu cho silô máy ép 3

Trường hợp 2: Khi có tín hiệu báo mức cao của các cảm biến báo mức cao

của các silô máy ép

 Có tín hiệu báo mức cao của silô máy ép 1, thì dừng cấp liệu cho silômáy ép 1

 Có tín hiệu báo mức cao của silô máy ép 2, thì dừng cấp liệu cho silômáy ép 2

 Có tín hiệu báo mức cao của silô máy ép 3, thì dừng cấp liệu cho silômáy ép 3

Trường hợp 3: Khi có tín hiệu báo mức thấp của 2 trong 3 silô máy ép.

 Hệ thống đang cấp liệu cho silô máy ép 1, mà có tín hiệu báo mứcthấp của silô máy ép 2 và 3 Thì hệ thống sẽ dừng cấp liệu cho silômáy ép 1 và sau đó hệ thống sẽ ưu tiên cấp liệu cho silô máy ép 2 Sau khi silô máy ép 2 được cấp qua mức thấp thì dừng cấp liệu chosilô máy ép 2 và chuyển sang cấp liệu cho silô máy ép 3

 Hệ thống đang cấp liệu cho silô máy ép 2, mà có tín hiệu báo mứcthấp của silô máy ép 3 và 1 Thì hệ thống sẽ ưu tiên cấp liệu cho silômáy ép 3 trước sau khi si lô máy ép 2 đựơc cấp qua mức thấp thìchuyển sang cấp liệu cho silô máy ép 1

 Hệ thống đang cấp liệu cho silô máy ép 3, mà có tín hiệu báo mứcthấp của silô máy ép 1 và 2 Thì hệ thống sẽ ưu tiên cấp liệu cho silômáy ép 1 sau khi silô máy ép 1 được cấp qua mức thấp thì chuyểnsang cấp liệu cho silô máy ép 2

Trường hợp 4: Khi hệ thống xảy ra sự cố

 Cả 3 silô máy ép đều ở mức thấp trong 1 phút thì dừng hệ thống vàbáo lỗi hệ thống bằng còi và đèn

 Sau khi cấp liệu cho silô máy ép được 2 phút mà không có bột vàosilô máy ép thì dừng hệ thống và báo lỗi hệ thống bằng đèn và còi

 Khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch của các động cơ thì dừng hệthống và báo lỗi hệ thống bằng còi và đèn

2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế.

Để đáp ứng được yêu cầu thiết kế trên ta có thể sử dụng những phương án sau

Phương án 1: Thiết kế lại mạch điều khiển sử dụng rơle trung gian, rơle

thời gian, công tắc tơ…

Phương án 2: Thiết kế mạch điều khiển sử dụng PLC.

a, Phân tích phương án 1.Với phương án 1 ta chỉ cần thay đổi lại cách ghép nối

của mạch rơle, công tắc tơ để phù hợp với yêu cầu thiết kế

Ưu điểm :

 Tận dụng được các thiết bị rơle trung gian rơle thời gian và các côngtắc tơ…

 Giá thành rẻ

Nhược điểm:

 Sơ đồ kết nối hệ thống phức tạp

 Chi phí vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng cao

 Khi cần thay đổi công nghệ thì thì phải thay đổi cách ghép nối giữacác phần tử cho phù hợp với công nghệ mới dẫn đến việc tay đổi,cải tạo thiết bị kéo dài dẫn đến làm giảm hiệu quả kinh tế

 Độ tin cậy không cao

b, Phân tích phương án 2 sử dụng PLC để điều khiển hệ thống

Ưu điểm:

 Sơ đồ kết nối hệ thống đơn giản

 Chi phí vận hành sửa chữa bảo dưỡng thấp

 Thay đổi công nghệ nhanh chóng linh hoạt mà không phải thay đổiphần cứng

 Độ tin cậy cao

Nhược điểm :

 Vốn đầu tư ban đầu lớn hơn phương án 1

 Cần phải có các cán bộ công nhân viên hiểu biết về PLC

Chính vì vậy chọn phương án 2 là phương án thiết kế Tuy nhiên hiện naytrên thị trường có rất nhiều hãng sản suất PLC khác nhau như:SIEMEN, OMRON,MISHUSHIBI… nhưng được sử dụng nhiều hơn cả tại Việt Nam là PLC của hãngSIEMEN và PLC của hãng OMRON

Với yêu cầu thiết kế như trên ta có thể sử dụng được cả PLC của SIEMEN

và PLC của OMRON PLC của OMRON và PLC của SIEMEN có đặc tính kĩ

thuật và giá cả tương đương nhau Nhưng hiện tại công ty đang được sử dụngPLC của OMRON Vì vậy để đồng bộ về thiết bị và thuận lợi cho việc thay thế ,tận dụng các thiết bị hiện có nên ta chọn PLC của OMRON để thiết kế hệ thống tựđộng cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch.

Dựa vào yêu cầu thiết kế hệ thống để điều khiển hệ thống tự động cấp liệucho dây truyền máy ép ta cần sử dụng PLC có tối thiểu 40 đầu vào ra Nên ta sửdụng PLC CPM1A -40CDT-A-V1 với 24 đầu vào và 16 đầu ra

CHƯƠNG III:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP LIỆU CHO DÂY TRUYỀN

MÁY ÉP GẠCH 3.1 Giới thiệu về PLC CPM1A của hãng OMRON.

3.1.1 Cấu tạo của PLC CPM1A

a, Chi tiết các bộ phận của PLC CPM1A

Các bộ phận của PLC CPM1A được mô tả như trên hình 3-1

Hình 3.1: Cấu tạo của PLC CPM1ACấu tạo của PLC CPM1A gồm có:

1- Power supply input terminals ( các đầu nối nguồn nuôi)

Cấp nguồn vào cho PLC từ100 tới 240 VAC hoặc 24 VDC

2- Functional earth terminal (dây nối đất chống nhiễu)

Nối đất chống nhiễu cho PLC ( chỉ dùng với các bộ điều khiển dùng điện

AC ) để làm tăng khả năng chống nhiễu và và làm giảm nguy cơ gây giật điện.3- Protective earth terminals (đầu nối đất bảo vệ)

Nối đất bảo vệ cho PLC để làm giảm nguy cơ gây giật điện

4, Power supply output terminals (dây nối điện nguồn bên ngoài)

Các bộ điều khiển CPM1A được cung cấp các các dây điện nguồn 24VDC

để cấp điện nguồn cho các thiết bị đầu vào ( chỉ dùng với các bộ điều khiển dùngđiện AC )

5- Input terminals (nối các thiết bị đầu vào)

Các thiết bị ngoại vi được nối vào đầu vào của PLC (cảm biến, nút ấn,công tắc….)

6- Output terminals ( nối các thiết bi đầu ra)

Các đầu ra của PLC Được nối với các thiết bị ngoại vi ( rơle, công tắc tơ…)7- PC stasus indicators (đèn hiển thi chế độ của PLC)

Các đèn

PWR

(màu xanh) ON PLC đã được cấp điện nguồn

OFF PLC chưa được cấp đIện

RUN

(màu xanh) ON PLC được chạy ở chế độ MONITOR hoặc chếđộ RUN

OFF PLC đang chạy ở chế độ PROGRAM hoặc có

lỗi gây dừng

COMM

(màu vàng) Đèn sáng Đang truyền dữ liệu qua cổng ngoạI vi hoặc cổng RS-232C

OFF Không truyền dữ liệu qua cổng ngoạI vi hoặc

cổng RS-232C

ERR/ALARM

( màu đỏ) Đèn sáng Có lỗi gây dừng ( PLC ngừng chạy)

Đèn nháy sáng

Không có lỗi gây dừng ( PLC vẫn tiếp tục chạy )

OFF PLC hoạt động bình thường

Bảng 3.1: Các đèn hiển thị chế độ của PLC8- Input indicattors ( các đèn hiển thị đầu vào)

Các đèn hiển thị đầu vào sẽ sáng khi dây nối đầu vào tương ứng ở trạng thái

ON Các đèn hiển thị sẽ sáng trong suốt quá trình nạp đIện lạI cho đầu vào/ra.9- Output indicattors (các đèn hiển thị đầu ra)

Đèn hiển thị đầu ra sẽ sáng nếu các dây nối đầu ra tương ứng ở ON Cácđèn này sẽ luôn sáng trong suốt quá trình cập nhật đầu vào/ra Khi ta dùng các đầu

ra xung, đèn hiển thị sẽ sáng liên tục khi PLC đang cho ra các xung

10- Analog volume controls (chiết áp điều khiển tương tự)

Ta xoay các chiết áp analog đIều khiển này để thay đổi các analog setting

( 0 tới 200 ) trong IR250 và IR251.

11- Peripheral port ( cổng ngoại vi)

Cổng này nối PLC với một thiết bị lập trình ( gồm bàn phím lập trình ), máytính chủ, màn hình điều khiển hoặc thiết bị tiêu chuẩn bên ngoài

b, Thành phần cấu tạo bộ mở rộng đầu vào/ra

Bộ mở rộng có 20 đầu vào có cấu tao như hình 3.2

c,

Một

số

CPU và môdul mở rộng của PLC CPM1A – OMRON

PLC CPM1A-OMRON g m có các lo i sau: ồm có các loại sau: ại sau:

CPU – CPM1A Số đầu

vào số đầura Nguồnđiện Đầu ra rơleModel Đầu ra

transistorCPU với 10 đầu

CPU với 20 đầu

I/O 18 đầu 12 đầu AC CPM1A-30CDR-A-V1

CPU với 40 đầu

I/O

24 đầu 16 đầu AC

CPM1A-40CDR-A-V1

CPM1A-1-Các đầu nối đầu vào

2 -Các đầu nối đầu ra6-Các dèn hiển thị đầu ra5-Đầu cắm kết nối mở rộng

3 -Các đèn hiển thị đầu vào

Hình 3.2: Bộ mở rộng có 20 đầu

vào/ ra

40CDT-D-V1Bảng 3.2: Một số loại PLC-CPM1A-OMRON

Một số modules mở rộng của PLC-CPM1A

Các module I/O

mở rộng Số đầu vào Số đầu ra Đầu ra rơle Đầu ra transistor (NPN)

20 đầu I/O 12 đầu 8 đầu CPM1A-20EDR CPM1A-20EDT

40 đầu I/O 24 đầu 16 đầu CPM1A-40EDR CPM1A-40EDT

Bảng 3.3: Một số modules mở rộng của PLC-CPM1A

Một số loại CPU và module mở rộng của PLC-CPM1A được mô tả như hình 3.3.

Hình 3.3: Một số CPU và module mở rộng của PLC CPM1A

3.1.2 Các đặc tính kỹ thuật của PLC CPM1A-40CDT-A-V1

Đặc tính kĩ thuật của PLC CPM1A-40CDT-A-V1 được mô tả như trong bảng 3.5

Khả năng mở rộng Tối đa 100 đầu vào/ ra

Bảng 3.4: Đặc tính kĩ thuật của PLC CPM1A-40CDT-A-V1

Các phụ kiện khác:

Bàn phím lập trình bằng tay: CQM1-PRO01-E, Phần mềm lập trình:

CX-Programmer, SYWIN V3.3/3.4 Bộ chuyển đổi kết nới máy tính: CPM1-CIF01 (RS232); CPM1-CIF11 (RS422)

3.1.3 Các chế độ hoạt động của PLC CPM1A

CPU của bộ điều khiển lập trình CPM1A có 3 chế độ hoạt động: PROGRAM, MONITOR và RUN.

 Viết, nạp hoặc kiểm tra chương trình

 Kiểm tra việc đấu dây bằng force-setting và force-resetting các bit vào/ra

b, Chế độ MONITOR

Quá trình thực hiện chương trình được thực hiện tại chế độ này và các hoạt động

có thể được thực hiện nhờ các công cụ lập trình Nhìn chung, chế độ MONITORđược sử dụng để tìm chỗ sai của chương trình, chạy thử và sửa lỗi

 Online editing: Sửa chương trình trực tiếp khi đang chạy

 Giám sát bộ nhớ vào/ra trong quá trình hoạt động

 Force-setting/ Force-resetting các bit vào/ra, thay đổi giá trị đặt vàthay đổicác giá trị hiện tại trong suốt quá trình hoạt động

c, Chế độ RUN

Chương trình được chạy với tốc độ bình thường ở chế độ này.Ta không thể tiếnhành các bước hoạt động như Online editing, force-setting/ force reseting các bitvào/ra, thay đổi giá trị đặt hay các giá trị hiện tại nhưng vẫn có thể theo dõi đượctình trạng của các bit vào/ra

Trong chương trình LAD , các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic nhưsau:

 Tiếp điểm: là biểu tượng mô tả tiếp điểm của rơle

 Tiếp điểm thường mở:

 Tiếp điểm thường đóng:

3.1.5 Kết nối với thiết bị lập trình

Bộ CPU của PLC có thể nối với một bàn phím lập trình hoặc một máy tính chạy chương trình phần mềm hỗ trợ như SSS, SYSMAC-CPT, SYSWIN V3.3/3.4, CX-Programmer

a, Kết nối bàn phím lập trình

Bộ CPU của PLC CPM1A có thể nối với một bàn phím lập trình(Programming Console) mã hiệu C200H-PRO07-E bằng cáp kết nối tiêu chuẩn mãhiệu C200H-CN222 (2m) hoặc C200H-CN422 (4 m) CPU này còn có thể nối vớiCQM1-PRO01-E Một cáp kết nối dài 2m đi kèm với CQM1-PRO01-E

Kết nối với CQM1-PRO01-E Kết nối với C200H-PRO27-E

Hình 3.4: Kết nối PLC CPM1A với bàn phím lập trìnhNối bàn phím lập trình với cổng ngoại vi của CPU; bàn phím lập trìnhkhông thể nối được với cổng RS-232C PLC sẽ tự động kết nối với bàn phím lậptrình ở chế độ bàn phím lập trình, không phụ thuộc vào chế độ truyền tin đã đượcchọn ở Communications Switch

b, Kết nối với máy tính lập trình

Một máy tính cá nhân chạy phần mềm hỗ trợ có thể nối với cổng ngoại vihoặc cổng RS-232C Cổng ngoại vi có thể hoạt động ở các chế độ Peripheral bushoặc Host Link Cổng RS-232C chỉ hoạt động ở chế độ Host Link

Setting ở Communication Switch của CPU xác định cổng RS-232C hoạt động vớicác setting truyền tin trong PC setup hay ở các setting chuẩn theo như bảng dướiđây :

CPM1A

Cổng ngoại vi Cổng RS-232C

ON Các setting chuẩn ( Các setting chuẩn và PC Setup default

settings là Host Link communications tại 9,600 bps với 1 startbit, 7-bit data, 2 stop bit và parity là chẵn )

OFF PC Setup settings trong DM

6650 và DM 6651 PC Setup settings trong DM6645 và DM 6646

Bảng 3.5 Cài đặt công tắc truyền tinMột máy tính cá nhân có thể được nối với cổng ngoại vi của CPU bằng một

bộ CQM1-CIF02 hoặc CPM1-CIF01 RS232-C Adapter như hình 3.5

Hình 3.5 Kết nối PLC CPM1A với máy tính lập trình

Cáp kết nối RS-232C Adapter có cấu tạo như hình 3.6

Hình 3.6: Cáp kết nối RS-232C AdapterMột máy tính có thề dùng để điểu khiển được tối đa 32 PLC khi dùng cáp truyền RS-442 như hình 3.7.

Hình 3.7 Kết nối nhiều PLC CPM1A với máy tính lập trình

3.1.6 Phần mềm lập trình cho PLC CPM1A – OMRON

Phần mềm lập trình cho PLC CPM1A có thể cài được trên máy tính:

Loại chạy trên DOS: SYSMAC Support Software (SSS)

loại chạy trên Windows: SYSWIN V3.3/3.4 hoặc CX-Programmer

3.2 Thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch sử dụng PLC CPM1A của OMRON

3.2.1 Lưu đồ thuật toán

Để đáp ứng được yêu cầu thiết kế của hệ thống tự động cấp liệu cho dâytruyền máy ép gạch ta thành lập được lưu đồ thuật toán sau:

Chọn chế độ tự động

Bắt đầu hệ thống cấp liệu tự động

chế độ tự động chế độ bằng tay

Chọn chế độ bằng tay

Hình 3.8: Lưu đồ thuật toán chọn chế độ hoạt động của hệ thống

kiểm tra tín hiệu cảm biến S3,S2,S6

kiểm tra tín hiệu cảm biến S6

Tín hiệu cấp liệu cho máy ép 2

Tín hiệu dừng cấp liệu cho

máy ép 2

Tín hiệu cấp liệu cho máy ép 3

K/t tín hiệu cảm biến S5,S2,S4 Tín hiệu dừng cấp liệu cho

máy ép 3

Tín hiệu cấp liệu cho máy ép

3 khởi động d/c bt5

(quay ngược)

khởi động d/c bt4 (quay ngược)

khởi động d/c sàng rung 1A

khởi động d/c 1A

BT-khởi động d/c sàng rung 1B

khởi động d/c gầu nâng 1B

khởi động d/c BT-1B

Tín hiệu cấp tliệu cho máy

ép 1

Hình vẽ 3.10: lưu đồ thuật toán khởi động các động cơ ở chế độ tự động

chế độ tự động

Tín hiệu dừng cấp liệu cho máy ép 1(2,3)

dừng d/c sàng rung 1B

dừng d/c gầu nâng 1B dừng d/c BT-1B

dừng d/c băng tải 4

dừng d/c băng tải

3

dừng d/c băng tải 2

dừng d/c sàng rung 1A

dừng d/c gầu nâng 1A dừng d/c BT-1A khởi động (chế độ tự động)

dừng d/c băng tải 5

Hình vẽ 3.11: Lưu đồ thuật toán điều khiển dừng các động cơ ở chế độ tự động

3.2.2 Thiết lập cấu hình cho PLC CPM1A-30CDT-30CDT-A-V1

sự cố hệ thống

ấn nút dừng

khẩn cấp

Sau 2 phút không có bột

v o máy ép ào máy ép

kiểm tra chế độ

tự động

Quá tải các động cơ

dừng toàn bộ hệ

thống cấp liệu

cả 3 silô ở mức thấp trong 30 giây

Hình vẽ 3.13: lưu đồ thuật toán khi hệ thống xảy ra sự cố

Dựa vào yêu cầu thiết kế của dây truyền công nghệ để lập chương trình điều khiển cho công nghệ ta thiết lập bảng hệ thống địa chỉ các đầu vào ra của PLC.

a, Các địa chỉ đầu vào

000.04 Cảm biến báo mức cao silô máy ép 1

000.05 Cảm biến báo mức thấp của silô máy ép 1

000.06 Cảm biến báo mức cao của silô máy ép2

000.07 Cảm biến báo mức thấp của silô máy ép 2

000.08 Cảm biến báo mức cao của silô máy ép 3

000.09 Cảm biến báo mức thấp của silô máy ép 3

000.10 Khởi động động cơ băng tải 1A

000.11 Dừng động cơ băng tải 1A

001.00 Khởi động động cơ băng tải 1B

001.01 Dừng động cơ băng tải 1B

001.02 Khởi động động cơ băng tải 2

001.03 Dừng động cơ băng tải 2

001.04 Khởi động động cơ băng tải 3

001.05 Dừng động cơ băng tải 3

001.06 Khởi động động cơ băng tải 4

001.07 Dừng động cơ băng tải 4

001.08 Khởi động động cơ băng tải 5

001.09 Dừng động cơ băng tải 5

001.10 Dừng khẩn cấp hệ thống

001.11 Rơle nhiệt báo tín hiệu quá tải các động cơ

Bảng 3.6 : Địa chỉ đầu vào của PLC CPM1A-40CDT-A-V1

b, Các địa chỉ đầu ra u ra

Địa chỉ đầu

ra của PLC

Chức năng010.00 Điều khiển động cơ băng tải 1A