Thiết kế hệ thống điều khiển tự động lò ram bi nghiền Tại Nhà Máy Nhôm Đông Anh Công Ty Cổ Phần Cơ Khí LiCoGi

MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH 10 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU 11 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT 13 CHƯƠNG 1: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BI ĐẠN NGHIỀN CỦA CÔNG TY 14 1.1 Giới thiệu về bi đạn nghiền 14 1.2 Dây chuyền sản xuất bi đạn nghiền của Công ty 16 1.2.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất bi đạn 16 1.2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ dây chuyền 17 1.3 Đánh giá thực trạng hệ thống sản xuất bi đạn nghiền của công ty 19 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG LÒ RAM BI NGHIỀN CỦA CÔNG TY 21 2.1 Hệ thống lò ram bi 21 2.1.1 Sơ đồ công nghệ 21 2.1.2 Quy trình hoạt động của hệ thống 21 2.2 Các thiết bị đo lường và cảm biến 22 2.2.1 Bộ Điều Khiển Nhiệt Độ Omron E5AZ 22 2.2.2 Can nhiệt loại Pt100,K 24 2.2.3 Dây gia nhiệt niken,crom Cr15Ni60 25 2.2.4 Thiết bị điều khiển PLC 27 2.2.5 Công tắc hành trình Omron dòng WLCA12 28 2.2.6 Piston thủy lực 29 2.3 Hệ thống mạch lực, mạch điều khiển 30 2.3.1 Sơ đồ mạch lực 30 2.3.2 Sơ đồ mạch điều khiển 31 2.3.3 Sơ đồ nối dây thiết bị vào ra PLC 32 2.3.4 Sơ đồ nối dây tín hiệu analog input PLC 33 2.3.5 Sơ đồ nối dây cấp nguồn cho CPU 34 2.4 Đánh giá thực trạng hệ thống lò ram bi 35 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÒ RAM BI NGHIỀN 36 3.1 Lưu đồ thuật toán 36 3.2 Bảng giá trị vào ra của chương trình 39 3.3 Chương trình điều khiển hệ thống lò ram 41 3.3.1 Chương trình khởi động hệ thống 41 3.3.2 Chương trình dừng hệ thống 49 3.3.3 Chương trình xử lý sự cố 51 3.3.4 Chương trình xử lý nhiệt độ 52 3.3.5 Chương trinh xử lý công tắc hành trình 55 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57  

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, trong thời kì đổi mới,thời kì công nghiệp hóa hiện đại hóa, sự tiến bộnhanh chóng của các ngành khoa học kỹ thuật nói chung và các ngành khoa học kỹthuật điện - điện tử nói riêng với sự phát triển của kỹ thuật điều khiển và tự động hóa

đã góp phần thay đổi mạnh mẽ nền công nghiệp nước ta theo hướng công nghiệp hóahiện đại hóa

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật như vậy thì việc ứng dụng thiết bị logic khảtrình PLC để tự động hóa quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động,giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm là một vấn đề rất cần thiết

Đồ án với đề tài: " Thiết kế hệ thống điều khiển tự động lò ram bi nghiền - Tại NhàMáy Nhôm Đông Anh - Công Ty Cổ Phần Cơ Khí LiCoGi"

Trong quá trình làm đồ án, mặc dù được sự chỉ dẫn tận tình của giáo viên hướngdẫn TS.Phan Minh Tạo và bản thân em cũng đã tham khảo thêm nhiều tài liệu và tìmhiểu thực tế ở công ty nhưng do thời gian và năng lực em còn hạn chế nên đồ án khôngthể tránh khỏi những thiếu sót Em mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhậnxét của các thầy cô để em có thể hoàn thiện đồ án tốt hơn cũng như cho em thêm kiếnthức để làm hành trang cho tương lai sau này

Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS.Phan Minh Tạo bộ môn tự độnghóa xí nghiệp công nghiệp – Trường Đại Học Mỏ Địa Chất Hà Nội người đã tận tìnhhướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp

Em xin chân thành cảm ơn các quý Thầy Cô giáo trong trường nói chung, các quýthầy cô trong bộ môn tự động hóa xí nghiệp công nghiệp – Trường Đại Học Mỏ ĐịaChất Hà Nội nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương và các mônchuyên ngành giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều khiển cho emsuốt quá trình học tập

Sinh viên thực hiện

Lê Văn Tùng

MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Bi nghiền hình cầu và hình trụ

Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất bi nghiền

Hình 1.3 Thùng đựng hỗn hợp cát

Hình 1.4 Băng tải chuyển cát

Hình 1.5 Rót nguyên liệu vào khuôn

Hình 1.6 Bi thô

Hình 2.1 Sơ đồ công nghệ lò ram

Hình 2.2 Bộ điều khiển nhiệt độ Omron

Hình 2.3 Can nhiệt Pt100k

Hình 2.4 Dây gia nhiệt niken,crom Cr15Ni60

Hình 2.5 Thiết bị điều khiển PLC

Hình 2.6 Công tắc hành trình Omron dòng WLCA12

Hình 2.7 Piston thủy lực

DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của bi nghiền

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của bộ điều khiển nhiệt độ E5AZ

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật công tắc hành trình Omron dòng WLCA12Bảng 3.1 Giá trị vào ra của chương trình

6 ĐCCuaVaoT: động cơ cửa vào quay thuận

7 ĐCCuaVaoN: động cơ cửa vào quay ngược

CHƯƠNG 1: DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT BI ĐẠN NGHIỀN CỦA CÔNG TY 1.1 Giới thiệu về bi đạn nghiền

Bi nghiền được sử dụng trong lĩnh vực khai thác mỏ để nghiền quặng sắt, quặngMangan, cát thạch anh Trong sản xuất gạch silica để nghiền hỗn hợp cát vôi, trongcông nghiệp xi măng để nghiền Clinker và bùn Trong các nhà máy nghiền than Trongcông nghiệp gốm nguyên liệu sản xuất các loại ngói Trong sơn mài nghiền mầu vàphụ gia Trong công nghiệp thực phẩm xay cà phê, ca cao và các loại ngủ cốc

Hình 1.1 Bi nghiền hình cầu và hình trụ

Bi nghiền chia làm 2 loại bi cầu hình tròn và bi đạn hình trụ, bi nghiền được đúc từ

các loại thành phần hợp kim như Mn, Si, Cr, Fe…., trong đó thành phần chủ đạo

trong bi là crom có thành phần từ 12 - 30% tùy vào từng loại quặng hoặc vật liệu

nghiền mà hàm lượng Crom và hợp kim khác cao hay thấp cùng với độ cứng của biđược nhiệt luyện theo đúng tiêu chuẩn kỹ thuật

Độ cứng (HRc)

Trọng lườngbình quân (Kg/viên)

Số lượng viên trung bình / tấn

1.2 Dây chuyền sản xuất bi đạn nghiền của Công ty

1.2.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất bi đạn

Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất bi nghiề

1.2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ dây chuyền

Đầu tiên chuẩn bị cát làm khuôn và chọn mẫu khuôn bắt đầu tiến hành làm khuôn trêndây chuyền tự động DISAMATIC Tiếp theo chuẩn bị nguyên vật liệu để nung nấu.Khi đã nung luyện xong thì rót thành khuôn Đợi cho khuôn nguội và cứng lại tiếnhành phá khuôn rồi lấy bi thô ra mài rũa làm mịn viên bi Đưa bi vào lò nhiệt luyện để

Hình 1.4 Băng tải chuyển cát

Hình 1.5 Rót nguyên liệu vào khuôn

Hình 1.6 Bi thô

1.3 Đánh giá thực trạng hệ thống sản xuất bi đạn nghiền của công ty

Hiện nay công ty cơ khí đông anh là đơn vị đứng đầu trong cả nước về chất lượngcũng như sản lượng trong lĩnh vực sản xuất bi đạn nghiền và phụ tùng máy móc củangành xi măng sản xuất giàn không gian ngành xây dựng:

Bi, đạn nghiền 6000 tấn/năm,được thực hiện trên dây chuyền đúc tự độngDISAMATIC của vương quốc Đan Mạch Dây chuyền được nhập về từ đầu nhữngnăm 1990 cho đến nay đã được hơn 20 năm Tuy không còn mới nhưng hệ thống hoạtđộng vẫn tốt và ổn định

Sản phẩm của công ty đạt được nhiều giải thưởng chất lượng sau:

Thứ nhất: huy chương vàng chất lượng cao ngành xây dựng việt nam các năm 1993cho sản phẩm bi,đạn nghiền;năm 1995 cho sản phẩm bi đạn nghiền và tấm lót thép Mncao,máy nghiền xi măng;năm 1999 cho sản phẩm bi đạn nghiền và tấm lót váchngăn,búa đập đá và máy nghiền xi măng

Thứ hai: huy chương vàng hội chợ triển lãm cơ khí – điện tử - luyện kim việt nam năm

2002 cho sản phẩm phụ tùng nghiền xi măng(bi đạn,tấm lót) và sản phẩm giàn lướikhông gian cho ngành xây dựng

Thứ ba:cúp “Ngôi Sao Chất Lượng” dành cho doanh nghiệp tiêu biểu tại Hội chợ triểnlãm cơ khí-điện tử-luyện kim việt nam năm 2002

Thứ 4:cúp vàng hà nội trong hội chợ doanh nghiệp việt nam hướng tới ngàn năm thănglong-hà nội cho sản phẩm dàn lưới không gian ngành xây dựng vào ngày 03/01/2003Thứ 5:cúp vàng tại hội chợ triển lãm ngành xây dựng việt nam 2003 nhân dịp kỉ niệm

45 năm ngành xây dựng vào ngày 30/04/200

Hạn chế: hệ thống nhập về đã lâu thiết bị máy móc đã cũ thi thoảng vẫn gặp phải sựcố

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG LÒ RAM BI NGHIỀN CỦA CÔNG TY

Bật chế độ khởi động trên bảng điều khiển đồng thời khay bi được công nhân chất

lên vị trí ban đầu ( trước của vào của lò)

- Trong bước này, nhiệt độ trong 2 lò được ổn định tự động thông qua việc đóng ngắtdòng tự động thông qua tín hiệu nhiệt chuyển về từ can nhiệt với giá trị đặt theonguyên lý:

Khi bắt đầu đóng điện và cấp dòng cho dây gia nhiệt làm dây gia nhiệt nóng lên Khinhiệt độ đạt tới giá trị đặt thì tự động cắt điện Sau khi nhiệt độ được can nhiệt đo vàtruyền tín hiệu về bằng giá trị nhiệt độ thấp nhất cho phép thì tự động đống điện, cấpdòng trở lại và nhiệt độ trong lò lại tăng lên giá trị đặt thì tự động cắt điện

Chọn chế độ tự động

- Bộ điều khiển tự động tác động theo tuần tự:

+Nâng cửa trước và cửa sau lò lên tới khi tác động vào cực hạn, công tắc hành trìnhtác động và cửa được dừng lại đồng thời piton được tác động đẩy khay bi vào lò.+Sau khi tới cực hạn, piston tự động lùi về tới vị trí an toàn thì cửa trước và sau sậpxuống giữ nhiệt trong lò, sau khi piston lùi tới cực hạn cuối thì dừng lại Kết thúc hànhtrình trên, khay bi cuối cùng được đẩy ra ngoài kết thúc quá trình ram

2.2 Các thiết bị đo lường và cảm biến

2.2.1 Bộ Điều Khiển Nhiệt Độ Omron E5AZ

Hình 2.2 Bộ điều khiển nhiệt độ Omron E5AZ

Đặc điểm chung:

- Bộ điều khiển nhiệt độ Omron dòng E5AZ với độ sâu 78mm

- Ngõ vào: can nhiệt, nhiệt điện trở, cảm biến nhiệt độ hồng ngoại và ngõ vào

Analog

- Có cả 2 chế độ Auto - Tuning và bán Auto - Tuning

- Chế độ điều khiển heating hoặc heating/cooling

- Ngõ vào sự kiện cho phép lựa chọn nhiều SP và chức năng run/stop

- Card ngõ ra dạng mô đun hóa

- Bộ điều khiển nhiệt độ Omron E5AZ có chức năng cảnh báo thời gian trê

- Chức năng kết nối truyền thông

- Phù hợp với tiêu chuẩn an toàn UL, CSA và IEC cũng như thị trường châu Âu.

- Úng dụng của bộ điều khiển nhiệt độ Omron E5AZ: Sử dụng để điều khiển nhiệt

độ trong các lò nhiệt, máy đúc nhựa, công nghiệp giấy, gỗ, hóa chất, linh kiện điện

Ngõ vào

Can nhiệt: K, J, T, E, L, U, N, R, S, B, WNhiệt điện trở: JPt100, Pt100

Cảm biến nhiệt độ hồng ngoại: 10 - 70°C, 60 - 120°C, 115

- 165°C, 160 - 260°CĐiện áp: 0-50mV

Ngõ ra

Relay: SPST-NO, 5A 250 VAC (tải thuần trở)Voltage: 12 VDC +15%/-20% (PNP)

Liner currents: 4 - 20 mA DCChu kỳ lấy mẫu 500 ms

Phương pháp

điều khiển ON/OFF hoặc 2-PID

Tính năng Tùy theo kênh điều khiển

Truyền thông RS-232C, RS-485

Kiểu đấu nối Cầu đấu, cầu đấu kẹp

Kiểu lắp đặt Lắp trên cánh tủ, bắt vít trên tủ điện

Phụ kiện

Cáp kết nối USB E58-CIFQ2, Cáp truyền thông

E58-CIFQ2-E, Biến dòng, Gá kệp thiết bị trên cánh tủ Y92F-55, Gioăng chốngnước Y92S-P12

Cấp bảo vệ Mặt trước: IP66, Mặt sau: IP20, Cầu đấu: IP00

Tiêu chuẩn UL, CSA

2.2.2 Can nhiệt loại Pt100,K

Can nhiệt còn có tên gọi khác là Cảm biến nhiệt độ, cặp nhiệt, nhiệt điển trở Can nhiệt

có nhiệm vụ là cho ra điện áp, dòng điện, điện trở thay đổi theo sự thay đổi của nhiệt độ theo 1 loại đặc tuyến của loại cảm biến đó

Đặc tính vào ra : Pt100 có thể có 3 hoặc 4 đầu ra, do cách mắc để bù điện trở dây dẫn

từ machjgia công tín hiệu đến cảm biến Pt100

Nhiện điện trở sẽ làm sự thay đổi của nhiệt độ trở thành sự thay đổi của điện trở: còn cặp nhiệt ngẫu nhiên sẽ biến sự thay đổi của nhiệt độ trở thành sự thay đổi của sức điện động.

2.2.3 Dây gia nhiệt niken,crom Cr15Ni60

Thông số kỹ thuật:

- Xuất xứ: Jiangsu, Trung Quốc

- Thương hiệu: Hongtai

- Hình: dây, dải

- Chất liệu: hợp kim Niken

- Kích thước: 0,04-12 mm

- Thành phần hóa học: niken 60%

Hình 2.4 Dây gia nhiệt niken,crom Cr15Ni60

Một dây hợp kim sử dụng ở nhiệt độ vận hành lên đến 1200 Thành phần hóa học của

nó cung cấp cho khả năng chống oxy hóa tốt đặc biệt là trong điều kiện thường xuyên chuyển đổi hay biến động nhiệt rộng

NiCr liệu được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp lò nung điện, thiết bị gia dụng và các thiết bị hồng ngoại xa vì nhiệt độ cao sức mạnh và độ dẻo mạnh mẽ.

2.2.4 Thiết bị điều khiển PLC

-Ngõ ra xung đến 100kHz

-Có thể mở rộng 14 đến 128 ngõ vào/ra-Truyền thông RS232C, RS 485

-Xuất xứ: Nhật Bản

2.2.5 Công tắc hành trình Omron dòng WLCA12

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật công tắc hành trình Omron dòng WLCA12

(10A), 8VDC (10A), 14VDC(10A), 30VDC(6A), 125 VDC(0.8A), 250VDC(0.4A), 125 VAC(5A), 250VAC(5A), 125 VDC(0.4A), 250VDC(0.2A)

Tần suất hoạt động Cơ khí : 15.000.000 hoạt động phút

NO: Light ON khi đang không hoạt động

Hình 2.6 Công tắc hành trình Omron dòng WLCA12

+ Áp suất làm việc thông thường: 180 - 220 bar

+ Áp suất làm việc max: 330 bar

2.3 Hệ thống mạch lực, mạch điều khiển

2.3.1 Sơ đồ mạch lực

2.3.2 Sơ đồ mạch điều khiển

2.3.3 Sơ đồ nối dây thiết bị vào ra PLC

2.3.4 Sơ đồ nối dây tín hiệu analog input PLC

2.3.5 Sơ đồ nối dây cấp nguồn cho CPU

2.4 Đánh giá thực trạng hệ thống lò ram bi

Dây chuyền được nhập khẩu bên Trung Quốc đã lâu nhưng hoạt động rất ổn định

Sản phẩm làm ra được nhiều công ty ưa chuộng Cụ thể là:

Bên cạnh đó vẫn còn một số mặt hạn chế: thiết bị nếu có bị hư hỏng phải thay thế thìphải nhờ kỹ sư bên nước ngoài đến sửa chữa, Việt Nam không có thiết bị để thay

- Các công ty xi măng sau : Chinfon - Hải phòng, Hải phòng, Hoàng thạch, Bút sơn,

Bỉm sơn, Luksvaxi Thừa Thiên Huế, Hải vân, Hà tiên 1, Hà tiên 2, Holcim và các công ty xi măng khác như : Hà giang, Quảng Bình, An giang, Cần thơ

- Các nhà máy Nhiệt điện như : Phả Lại, Uông Bí, Ninh Bình

- Các nhà máy giấy như : Bãi bằng, Tân mai

- Các nhà máy đường như : Lam sơn, Nghệ an

- Các nhà máy sản xuất phân hoá học như : Phân lân Văn điển, Phốt phe sút phát Lâm thao

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG LÒ RAM BI

NGHIỀN

3.1 Lưu đồ thuật toán

Lưu đồ thuật toán khởi động hệ thống, dừng hệ thống và xử lý sự cố

3.2 Bảng giá trị vào ra của chương trình

Bảng 3.1 Giá trị vào ra của chương trình

1

2

3.3 Chương trình điều khiển hệ thống lò ram

3.3.1 Chương trình khởi động hệ thống

3.3.2 Chương trình dừng hệ thống

3.3.3 Chương trình xử lý sự cố

3.3.4 Chương trình xử lý nhiệt độ

3.3.5 Chương trinh xử lý công tắc hành trình

KẾT LUẬN

Dưới sự hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy giáo TS.Phan Minh Tạo cùng cácthầy cô giáo trong bộ môn tự động hóa, đến nay em đã hoàn thành đồ án của em với đềtài “Thiết kế hệ thống điều khiển tự động lò ram bi nghiền” của Công ty cơ khí ĐôngAnh LICOGI Do còn hạn chế về kiến thức nên trong đồ án còn nhiều chỗ còn chưađầy đủ và cụ thể hoặc em chưa đề cập sâu

Em rất mong được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo để đồ án của emđược hoàn thiện đầy đủ hơn Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo T.S Phan

Minh Tạo đã hết sức nhiệt tình giúp đỡ em, cùng các thầy cô giáo trong bộ môn và các

bạn sinh viên lớp Tự động hóa K57VT – Trường Đại học Mỏ - Địa chất đã giúp đỡ

em hoàn thành đồ án này!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Http://ckda.vn/

[2] Sổ tay nhiệt luyện Bản dịch tiếng Nga - NXB KHKT 1979

[3] Sách tra cứu về nhiệt luyện dùng cho cán bộ kỹ thuật SMWCOV Bản dịch tiếng việt- NXBKHKT 1973

[4] Cơ sở nung và lò nung kim loại Trần Đức Cứu – Học viện kĩ thuật quân sự