Nghiên cứu xử lý sự cố missroll trong vận hành hệ thống cán của dây chuyền cán thép vằn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SỰ CỐ MISSROLL TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG CÁN CỦA DÂY CHUYỀN CÁN THÉP VẰN... Khoa học tự động phát triển tạo đà ch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

S KC 0 0 3 9 4 7

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SỰ CỐ MISSROLL TRONG VẬN

HÀNH HỆ THỐNG CÁN CỦA DÂY CHUYỀN

CÁN THÉP VẰN

i

LÝ LỊCH KHOA HỌC

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC:

Họ và tên: Nguyễn Văn Phụng Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 21/03/1984 Nơi sinh: Tiền Giang

Quê quán: Thân Cửu Nghĩa, Châu Thành, Tiền Giang Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:79/10, LêVănChí, Linh Trung Thủ Đức

Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0977.984.948 Fax: E-mail: nguyenphung.tg@gmail.com

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:

Đại học:

Hệ đào tạo: chính qui Thời gian đào tạo từ 09/2005 đến 01/ 2010 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỷ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh,

Số 01, Võ Văn Ngân, Thủ Đức

Ngành học: cơ khí chế tạo máy

Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu tính công nghệ trong kết cấu của chi tiết máy

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 01/2010, hội đồng khoa cơ khí chế tạo máy, trường đại học sư phạm kỷ thuật thành phố Hồ Chí Minh

Người hướng dẫn: Thạc sỹ Trần Quốc Hùng

III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:

Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm

08/2009 đến

nay

Công ty cổ phần Thép Pomina Đường 27, khu công nghiệp Sóng Thần II,Dĩ An, Bình Dương

Quản lý sản xuất

Chức vụ: trưởng ca

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 04 năm 2013

(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Văn Phụng

Tuy nhiên, trong thời gian thực hiện đề tài không thể không thiếu xót, kính mong quý Thầy và các bạn đóng góp thêm cho đề tài ngày càng hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn

Trân trọng

Địa điểm: công ty công ty cổ phần thép Pomina

Khoa học tự động phát triển tạo đà cho các ngành sản xuất phát triển theo,

mô hình sản xuất được thực hiện mang tính tự động hóa cao Ngành thép cũng vậy, với tính nguy hiểm, độc hại cao đã đi đầu trong việc áp dụng mô hình tự động hóa Đặc điểm nổi bật của sản xuất tự động là các khâu phải tuân thủ nhịp sản xuất, một khâu nào bị ngưng trệ thì sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất Trong sản xuất thép, hệ thống cán giữ vai trò chủ chốt, hệ thống này có sự cố sẽ làm chậm quá trình sản xuất Một sự cố thường gặp của hệ thống cán là sự cố missroll ( là vật cán không vào trục cán được, dẫn đến bị đùn tắc,

hoặc phi ra ngoài ) Missroll gây ra nhiều thiệt

hại như: làm ngưng sản xuất, hư hỏng guide

dẫn hướng, gãy trục cán, gây hỏa hoạn, gây

mất an toàn cho con người…Tuy nhiên, quá

trình phát hiện và xử lý sự cố này đều do con

người giám sát và thực hiện Vì thế, em xin

chọn đề tài nghiên cứu phát hiện, xử lý sự cố

missroll trong vận hành hệ thống cán của dây

chuyền cán thép vằn để có thể phát hiện nhanh,

giảm thời gian xử lý

Phương án 1: dựa vào tải giá cán để phát hiện và đưa ra biện pháp xử lý Vật cán qua giá cán thì làm tải giá cán tăng lên Phương pháp này tiết kiệm vật tư nhưng

bị nhiễu do khi có sự cố bể bạc đạn hay trục truyền động của hộp số thì tải giá cán không còn đúng nữa

Phương án 2: đặt cảm biến sau giá cán, khi vật cán qua giá cán thì sẽ được cảm biến phát hiện Phương pháp này tốn kinh phí mua cảm biến nhưng lại thu đươc tín hiệu dễ dàng, chính xác Đây là phương án nghiên cứu của đề tài

Giải quyết: khi vật cán qua giá cán 1 thì cảm biến 1 sẽ phát hiện, sau khoảng thời gian thì cảm biến 2 phải phát hiện được vật cán Nếu không thì báo lỗi missroll,

và đưa ra phương án giải quyết

Đề tài có thể giảm được thời gian xử lý do missroll gây ra, và các hệ lụy mà

nó mang lại, góp phần nâng cao năng suất cán của quá trình

missroll incident (as rolled material can not into

rollers, extrusion, fly out) Missroll cause

damage such as: stop the production, damage

guide, break rollers, cause a fire, unsafe for

human However, finding and handling are due

to human supervision and implementation So, I

would choose the research finding, handling

missroll incident in the operating system's

rolling of rolling rebar to be able to quickly

detect, reduce processing time …

Method 1: based on the load of rolling equipment to detect and provide treatment measures Object rolled over rolling, load of rolling equipment is price increase This method saves materials but disturbed by the incident in bearing or shaft of the gearbox, load of rolling equipment is no true

Method 2: sensor is placed after rolling equipment, when the object is rolled over, the sensor will be detected This method costs to buy the sensor but with the signal obtained with easy and accuracy This is content of topic

Solving: when the object is rolled over rolling equipment 1, first sensor will detect, after a period, the second sensor must detect object Otherwise error message missroll, and make the settlement

Topic can reduce time process caused by missroll, and the consequences that

it brings, contributing to improve the productivity

vi

MỤC LỤC

Trang tựa TRANG

Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân……… ……… i

Lời cam đoan ……… ii

Cảm tạ ……… iii

Tóm tắt……… iv

Mục lục……… vi

Danh sách các hình ……… x

Danh sách các bảng ……… xv

LỜI NÓI ĐẦU……… 1

Chương 1 GIỚI THIỆU ……… 2

1.1 Tính cấp thiết của đề tài……… 2

1.2 Ý nghĩa của đề tài:………4

1.3 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:……… 5

1.4 Nhiệm vụ, giới hạn đề tài:……… 5

1.5 Phương pháp nghiên cứu: ……… 6

Chương 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐÈ TÀI ……… 7

2.1 Sự phát triển của ngành cán thép trên thế giới:……… 7

2.2 Sự phát triển của ngành cán thép ở Việt Nam: ……… 7

2.3 Các khái niệm cơ bản của quá trình cán thép: ……… 8

vii

2.3.1 Phôi cán: ……… 8

2.3.2 Sản phẩm cán:……… 9

2.3.3 Máy cán:……… 11

2.3.4 Công nghệ cán nóng:……… 12

2.3.5 Công nghệ cán nóng liên tục (CNLT):……… 12

2.4 Dây chuyền cán thép ở Công ty Cổ Phần Thép Pomina:……… 14

2.5 Sự hạn chế trong quá trình tự động của dây chuyền cán ở công ty:……… 21

Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT……… 22

3.1 Cảm biến phát hiện bức xạ nhiệt: ……… 22

3.2 Ứng dụng PLC vào lập trình điều khiển: ……… 24

3.2.1 Giới thiệu:……… 24

3.2.2 Cấu tạo chung của PLC S7-300 ……… 26

3.2.3 Phân loại PLC theo cấu trúc ……… 28

3.2.3.1 PLC có cấu trúc Onboard……….28

3.2.3.2 PLC có cấu trúc module (Great PLC)……… 28

a Module nguồn (PS)……… 29

b Module CPU……… ………29

c Module SM (signal module):……… 36

d Module DI (Digital Input) ……… 36

e Module DO (Digital Output) ……… 36

f Module DI/DO ……… 36

g Module AI (Analog Input) ……… 36

h Module AO (Analog output) ……… 36

viii

i Module AI/AO……… 36

j Module chức năng (FM) ……… 37

3.2.4 Kết nối hệ SIMATIC PLC S7-300 ……… 37

3.2.5 Phương pháp gán địa chỉ tự động ……… 38

3.2.5.1 Gán địa chỉ cho các Module tương tự ……… 38

3.2.5.2 Gán địa chỉ cho các Module số ……… 38

3.2.6 Sự khác nhau giữa điều khiển bằng Relay và điều khiển bằng PLC:…… 39

3.2.7 Phương thức thực hiện chương trình trong PLC:……… 41

3.2.8 Các lĩnh vực ứng dụng của PLC S7-300 ……… 42

3.3 Tổng quan về WinCC: ……… 42

3.3.1 Cài đặt WinCC: ……… 43

3.3.2 Gỡ bỏ WinCC (Deinstallation) ……… 49

3.3.3 Tiến trình làm việc với WinCC: ……… 49

3.3.3.1 Khởi động WinCC: ……… 49

3.3.3.2 Tạo một project mới:……… 50

3.3.3.3 Cài đặt driver kết nối PLC:……… 50

3.3.3.4 Định nghĩa các tag sử dụng: ……… 51

3.3.3.5 Tạo và soạn thảo giao diện người dùng: ……… 52

3.3.3.6 Thiết lập cửa sổ báo lỗi alarm: ……… 53

3.3.3.7 Chạy chương trình: ……… 53

Chương 4 CÁC GIẢI PHÁP VÀ PHƯƠNG HƯỚNG KHẮC PHỤC MISSROLL……… 54

4.1 Những thiệt hại do missroll gây ra: ……… 54

ix

4.2 Nguyên nhân gây ra missroll và phương hướng khắc phục: ……… 55

4.3 Giải pháp xử lý miss hiện nay công ty áp dụng:……… 56

4.4 Yêu cầu đặt ra:……… 57

4.5 Phương hướng và giải pháp thực hiện:……… 57

4.5.1 Phương hướng 1:……… 57

4.5.2 Phương hướng 2:……… 58

4.6 Lựa chọn giải pháp:……… 59

4.7 Trình tự tiến hành:……… 61

Chương 5 PHƯƠNG PHÁP LẬP TRÌNH VÀ XỬ LÝMISSROLL………… 62

5.1 Cấu trúc, ý nghĩa lệnh timer trong PLC S7 300:……… 66

5.2 Lập trình PLC cho công tác phát hiện, báo lỗi: ……… 66

5.3 Giải thích chương trình: ……… 123

Chương 6: ỨNG DỤNG WINCC ĐỂ LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG………… 136

6.1 Tạo kết nối PLC:……… 136

6.2 Thiết kế giao diện: ……… 142

6.3 Thiết lập báo lỗi alarm:……… 153

6.4 Kết quả nghiên cứu……… 156

6.5 So sánh kết quả nghiên cứu và thực tế sản xuất:……… 164

Chương 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ……… 169

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 170

x

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sự cố missroll ……… 3

Hình 1.2 Missroll dàn cán thô ……… 5

Hình 2.1 Phôi cán dạng thanh ……… 9

Hình 2.2 Các loại sản phẩm cán ……… 10

Hình 2.3 Sơ đồ máy cán ……… 11

Hình 2.4 Sơ đồ cán liên tục máy CNLT 13

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí mặt bằng công ty ……… 14

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí máy cán ở công ty Pomina ……… 14

Hình 2.7 Nạp phôi ……… 15

Hình 2.8 Sàn nhập phôi ……… 16

Hình 2.9 Hệ thống điều khiển quá trình đốt lò ……… 16

Hình 2.10 Cần đẩy phôi……… 17

Hình 2.11 Giá cán……… 17

Hình 2.12 Quá trình cán ép ……… 18

Hình 2.13 Hộp nước ……… 19

Hình 2.14 Sàn Coolingbed ……… 19

Hình 2.15 Kho ……… 20

Hình 3.1 Nguyên lý làm việc cảm biến ……… 22

Hình 3.2 Cảm biến bức xạ nhiệt ……… 23

Hình 3.3 Sơ đồ cấu trúc PLC ……… 27

Hình 3.4 Lắp các module trên thanh ray……… 29

Hình 3.5 Module CPU ……… 35

xi

Hình 3.6 Cách xác định địa chỉ cho Module mở rộng ……… 37

Hình 3.7 Cấu trúc lắp ghép của một trạm PLC ……… 38

Hình 3.8 Quy tắc xác định địa chỉ cho các module số ……… 38

Hình 3.9 Sơ đồ điều khiển bằng Relay ……… 39

Hình 3.10 Sơ đồ điều khiển bằng PLC ……… 40

Hình 3.11 Mạch điều khiển relay thiết kế theo yêu cầu mới ……… 40

Hình 3.12 Chu kỳ quét trong PLC ……… 41

Hình 3.13 cửa sổ cài đặt WinCC ……… 43

Hình 3.14 Hộp thoại user information ……… 44

Hình 3.15 Hộp thoại lựa chọn ngôn ngữ và thư mục cài đặt ……… 45

Hình 3.16 Hộp thoại tùy chọn cài đặt ……… 46

Hình 3.17 Hộp thoại lựa chọn thành phần cài đặt ……… 47

Hình 3.18 Hộp thoại đăng ký bản quyền ………47

Hình 3.19 Cửa sổ cài đặt WinCC ……… 48

Hình 3.20 Khởi đông WinCC ……… 50

Hình 3.21 Tạo dự án mới ……… 50

Hình 3.22 Các bước tạo kết nối PLC ……… 51

Hình 3.23 Kết nối PLC ……… 51

Hình 3.24 Tạo tag nội ……… 52

Hình 3.25 Cửa sổ graphics designer ……… 52

Hình 4.1 Phát hiện missroll bằng cảm biến ……… 58

Hình 4.2 Phát hiện missroll dựa vào tải giá cán ……… 59

Hình 4.3 Giao diện báo lỗi miss thô ……… 60

Hình 4.4 Giao diện báo miss dàn tinh ……… 60

xii

Hình 5.1 Sơ đồ lắp đặt cảm biến giám sát……… 64

Hình 5.2 Sơ đồ nguyên lý chương trình điều khiển……… 64

Hình 5.3 Ý nghĩa lệnh timer ……… 66

Hình 5.4 Thuật toán giải quyết vấn đề……… 67

Hình 5.5 Sơ đồ kết nối PLC… ……… 68

Hình 5.6 Khởi động S7 300 ……… 75

Hình 5.7 Giao diện phần mềm S7 ……… 75

Hình 5.8 Tạo project mới ……… 76

Hình 5.9 Đặt tên project ……… 77

Hình 5.10 Thiết lập đối tượng lập trình ……… 77

Hình 5.11 Thiết lập phần cứng ……… 78

Hình 5.12 Giao diện phần cứng ……… 78

Hình 5.13 Thiết lập thanh rail ……… 79

Hình 5.14 Thiết lập CPU, nguồn, ngõ vào, ngõ ra ……… 79

Hình 5.15 Chọn khối lập trình ……… 80

Hình 5.16 Chọn ngôn ngữ lập trình ……… 81

Hình 5.17 Giao diện khi lập trình ladder ……… 81

Hình 6.1 Khởi động WinCC V7.0 ……… 136

Hình 6.2 Tạo project mới ……… 136

Hình 6.3 Kết nối PLC ……… 137

Hình 6.4 Tạo các nhóm tag ……… 137

Hình 6.5 Tạo tag nội ……… 138

Hình 6.6 Các tag của nhóm tag chọn giá ……… 138

Hình 6.7 Các tag của nhóm tag khởi động ……… 139

xiii

Hình 6.8 Các tag của nhóm tag missroll ……… 139

Hình 6.9 Các tag của nhóm tag cảm biến ……… 140

Hình 6.10 Các tag của nhóm tag con lăn ……… 140

Hình 6.11 Các tag của nhóm tag alarm khởi động ……… 141

Hình 6.12 Các tag của nhóm tag vật cán ……… 141

Hình 6.13 Các tag của nhóm còi báo ……… 142

Hình 6.14 Giao diện của Graphics designer trong WinCC ……… 143

Hình 6.15 Giao diện sau khi thiết kế ……… 143

Hình 6.16 Giao diện mô hình thiết kế ……… 144

Hình 6.17 Giao diện alarm dành cho báo lỗi ……… 145

Hình 6.18 Tạo nút nhấn với lệnh Button……… 145

Hình 6.19 Tạo đặc tính cho nút nhấn……… 146

Hình 6.20 Bảng Object properties……… 147

Hình 6.21 Tạo thuộc tính liên kết……… 147

Hình 6.22 Bảng Direct connection……… 148

Hình 6.23 Tạo thành công liên kết cho nút nhấn ……… 148

Hình 6.24 Vẽ hình với lệnh Circle ……… 149

Hình 6.25 Vẽ đèn báo với lệnh Rounded Rectange ……… 149

Hình 6.26 Tạo liên kết cho đèn báo ……… 150

Hình 6.27 Hộp thoại Dynamic Dialog… ……… 150

Hình 6.28 Tạo thành công thuộc tình cho đèn báo……… 151

Hình 6.29 Lệnh vẽ báo lỗi với List Box ……… 151

Hình 6.30 Nhập dòng nhắc trong list box ……… 152

xiv

Hình 6.31 Tạo liên kết cho list box ……… 152

Hình 6.32 Tạo Giao diện Alarm báo lỗi ……… 153

Hình 6.33 Khởi động Message Wizard ……… 153

Hình 6.34 Tạo cột thông báo lỗi ……… 154

Hình 6.35 Tạo cột vị trí báo lỗi ……… 154

Hình 6.36 Tạo thêm cột trong alarm báo lỗi ……… 155

Hình 6.37 Hộp thoại Add user text blocks……… 155

Hình 6.38 Add alarm vào giao diện ……… 156

Hình 6.39 Giao diện sau khi add alarm logging vào……… 156

Hình 6.40 Chọn 18 giá cán để cán nhóm sản phẩm D14, D16, D18………157

Hình 6.41 Khởi động 18 giá cán và bật valve nước dàn cán thô……… 157

Hình 6.42 Giao diện thể hiện giá 5 chưa khởi động……… 158

Hình 6.43 Bảng thông báo lỗi khởi động giá 5……… 158

Hình 6.44 Quá rình cán không xảy ra missroll……… 159

Hình 6.45 Missroll dàn thô vị trí giá 2-3……… 159

Hình 6.46 Missroll dàn trung……… 160

Hình 6.47 Cán sản phẩm D20, D22……… 160

Hình 6.48 Missroll dàn thô vị trí giá A2-1……… 161

Hình 6.49 Missroll dàn tinh vị trí giá 13-14……… 161

Hình 6.50 Giao diện khi cán D25, D28……… 162

Hình 6.51 Missroll dàn trung vị trí giá 7-8……… 162

Hình 6.52 Giao diện cán sản phẩm D32……… 163

Hình 6.53 Missroll dàn trung vị trí giá 8-11……… 163

xv

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 5.1 Bảng tốc độ giá cán ứng với từng sản phẩm ……… 63 Bảng 5.2 Bảng khoảng cách và thời gian vật cán chạy qua các giá ………… 65 Bảng 5.3 Bảng trạng thái ngõ vào – ngõ ra ……… 69 Bảng 6.1 Diện tích mặt cắt ngang vật cán ở mỗi giá……… 164 Bảng 6.2 So sánh kết quả nghiên cứu……… 165

1

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão, đặc biệt là sự phát triển của khoa học tự động Sự phát triển trong lĩnh vự tự động tạo điều kiện cho các ngành

kỹ thuật khác phát triển theo Ngày càng có nhiều dây chuyền sản xuất mang tính tự động hóa cao ra đời Tính tự động hóa cao góp phần nâng cao năng suất lao động, cải thiện điều kiện lao động, giải phóng sức lao động của con người, góp phần năng cao chất lượng cuộc sống xã hội Sự phát triển của ngành cán luyện thép cũng không nằm ngoài sự phát triển đó, đặc biệt ngành thép là một trong những ngành có tiềm ẩn độc hại cao, do đó áp dụng tự động hóa vào ngành thép là một nhu cầu tất yếu theo đà phát triển đi lên của xã hội

Tuy nhiên con người không nên chủ quan, hay thỏa mãn trước mắt, không phải phát triển đến mức tự động là hoàn mỹ, ở nơi nào đó, ở vị trí nào đó vẫn còn thiếu sót Con người cần nghiên cứu hơn nữa để kịp thời khắc phục để đưa xã hội ngày một đi lên Điển hình là ngành sản xuất thép, măc dù áp dụng dây chuyền sản xuất mang tính tự động hóa cao, song vẫn còn tồn tại khiếm khuyết cần phải đầu tư suy nghĩ để giải quyết Chẳng hạn như biện pháp để phát hiện và xử lý khi sự cố xảy ra trong quá trình cán luyện

Qua hơn hai năm công tác ở công ty cổ phần thép Pomina, bản thân nhận thấy đây là dây chuyền cán thép nóng có tính tự động hóa cao, chỉ cần vài người là có thể vận hành cả dây chuyền và có thể sản xuất trung bình 1000 tấn thép mỗi ngày Song vẫn còn điều bất cập, đó là khi xảy ra sự cố phải dừng cả dây chuyền để đợi

xử lý, hay trong quá trình cán luyện nếu xảy ra missroll ở giá cán thì nguy cơ gây ra hỏa hoạn cao, có thể dẫn đến nguy cơ chết người… Cho nên, em xin chọn đề tài “

Nghiên cứu xử lý sự cố missroll trong vận hành hệ thống cán của dây chuyền cán thép vằn” Do thời gian có hạn, tài liệu còn hạn chế nên trong quá trình nghiên

cứu không thể không tránh khỏi thiếu sót, mong thầy và các bạn thông cảm