Thiết kế điều khiển dây chuyền cán nguội ở nhà máy cán thép tấm

Trên cơ sở đó tôi đã nghiên cứu công nghệ sản xuất của nhà máy và chọn đề tài “Thiết kế điều khiển dây chuyền cán nguội ở nhà máy cán thép tấm”, đề tài nghiên cứu tính toán các thông số

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-

LÊ CHÍ HOÀI PHƯƠNG

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN CÁN NGUỘI Ở

NHÀ MÁY CÁN THÉP TẤM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

HÀ NỘI – 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

-

LÊ CHÍ HOÀI PHƯƠNG

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN CÁN NGUỘI Ở NHÀ

MÁY CÁN THÉP TẤM

Chuyên ngành: Tự Động Hóa

Mã số : 60.52.60

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS.NGUYỄN ĐỨC KHOÁT

HÀ NỘI – 2010

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng cá nhân tôi Nội dung luận văn hoàn toàn phù hợp với đề tài đã đăng ký và phê duyệt theo quyết định số /QĐ – MĐC của hiệu trưởng trường Đại Học Mỏ - Địa Chất Các số liệu và tài liệu nêu trong luận văn là trung thực, đảm bảo tính khách quan, khoa học Các tài liệu tham khảo đều có nguồn gốc xuất xứ rõ rang Các luận điểm và kết quả nghiên cứu chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào

Hà nội, ngày 05 tháng 12 năm 2010

Tác giả luận văn

Lê Chí Hoài Phương

LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám Hiệu, Phòng Đại Học và Sau Đại học, quý thầy cô Bộ môn Tự Động Hóa của trường Đại Học Mỏ - Địa Chất đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn tác giả trong quá trình học tập và nghiên cứu Đặc

biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS_Nguyễn Đức Khoát, người đã

tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tác giả hoàn thành luận văn này

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Chương 1 Tổng quan về nhà máy cán thép tấm Posco Việt Nam 13

2.2.1 Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng 36

Chương 3 Nghiên cứu ứng dụng các bộ điều khiển khả lập trình và biến tần 53

vào điều khiển dây chuyền cán thép

3.1.1 Phân tích ưu nhược điểm và độ tiện dụng của PLC các hãng để 53

lựa chọn thiết bị 3.1.2 Nghiên cứu ứng dụng của các hàm toán học và các Module 55

tích hợp cho những ứng dụng đặc biệt 3.1.2 1 Ứng dụng hàm Scale để đọc dữ liệu Analog trong PLC 55 3.1.2.2 Ứng dụng Module PID của PLC Siemens S7 – 300 cho việc 59

điều khiển tốc độ dây chuyền 3.2 Nghiên cứu ứng dụng biến tần Siemens trong điều khiển tốc độ 64

dây chuyền 3.3 Nghiên cứu ứng dụng Module T400 kết hợp với Simovert 64

MasterDrives trong đồng tốc hệ động cơ Master/Slave

3.3.2 Lưu đồ thuất toán đồng tốc sử dụng Module T400 69 3.4 Xây dựng thuật toán điều khiển tốc độ dây chuyền ứng dụng hệ 72

điều khiển PLC Siemens S7 – Biến tần Simovert MasterDrives

3.4.2 Viết chương trình điều khiển tốc độ trong PLC Siemens S7 73 3.5 Kết nối PLC S7 – 300 với biến tần Simovert MasterDrives 84 3.6 Xây dựng phần mềm giao diện để điều khiển và giám sát dây 85

chuyền cán thép tấm bằng phần mềm WinCC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PC (Personal Computer): Máy tính cá nhân

HMI (Human Machine Interface): Giao diện giữa người và máy

AC (Alternating Current): Xoay chiều

DC (Direct Current): Một chiều

PLC (Programmable Logic Controller): Bộ điều khiển Logic khả lập trình

VSD (Variable Speed Drive): Biến tần (dùng cho động cơ thay đổi tốc độ)

PID (Proportional Intergral Derivative): Bộ điều khiển tỉ lệ-tích phân-vi phân

VC (Vector Control): Điều khiển véc tơ

WinCC (Windows Control Center): Trung tâm điều khiển chạy trên nền Windows SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition): Điều khiển giám sát và thu nhận dữ liệu

Mpm (metre per minute): Mét/phút

Rpm (Round per minute): Vòng/phút

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang Bảng 2.1: Thông số hoạt động của khoảng nhịp và tốc độ 27 Bảng 2.2: Thông số hoạt động của khoảng nhịp và tốc độ của nêm 31

Bảng 2.4: Thông số giới hạn tốc độ của động cơ dựa vào thông số của 35

đường kính trục Bảng 2.5: Đặc tính kỹ thuật và chức năng của cảm biến quang 39

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Trang

Hình 1.3: Các thiết bị của khu vực đầu vào 14

Hình 1.14: Sơ đồ cung cấp điện cho các khu vực sản xuất của nhà máy 22

Hình 1.16: Sơ đồ cung cấp điện cho các động cơ trong giá cán 24 Hình 2.1: Thiết bị đo độ lực căng băng thép trong giá cán 26

HÌnh 2.4: Sơ đồ thuật toán điều chỉnh trục cán và trục đỡ vào vị trí cán 33

Hình 2.10: Van Servo thủy lực SV10 40

Hình 2.13: Cảm biến tốc độ (Encoder) 42

Hình 2.17: Lưu đồ thuật toán điều chỉnh vị trí ban đầu 48 Hình 2.18: Lưu đồ thuật toán điều khiển đóng trục cán 49

Hình 2.20: Lưu đồ thuật toán điều khiển mở trục khẩn cấp 51 Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc điều khiển vòng kín của Module T400 65 Hình 3.2: Sơ đồ gửi dữ liệu từ Module T400 cho Biến tần 67

Hình 3.4: Lưu đồ điều khiển đồng tốc Master/Slave của Module T400 69

Hình 3.5: Lưu đồ điều khiển đồng tốc Master/Slave của Module T400 (tiếp theo) 70

Hình 3.6: Lưu đồ điều khiển đồng tốc Master/Slave của Module T400 (tiếp theo) 71

Hình 3.9: Sơ đồ kết nối giao tiếp PC – HMI – PLC – Biến Tần – Động Cơ 85

Hình 3.10: Giao diện điều khiển và giám sát khu vực đầu vào 86 Hình 3.22: Giao diện điều khiển giám sát hệ thống cán 87 Hình 3.23: Giao diện điều khiển và giám sát khu vực đầu ra 87

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay Việt Nam là nước đang phát triển với nhiều ngành công nghiệp nặng phát triển Trong đó ngành công nghiệp thép đóng vai trò rất quan trọng do chúng được sử dụng rất rộng rãi trong các ngành chế tạo máy, xây dựng, giao thông vận tải, nông nghiệp, năng lượng, sản xuất hàng gia dụng, y tế, an ninh quốc phòng…

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng thép ngày càng tăng, các nhà máy sản xuất phôi thép và thép tấm ra đời ứng dụng công nghệ sản xuất hiện đại Những công nghệ này tương đối mới so với đội ngũ công nhân, kỹ sư Việt Nam và đa số các chương trình, phần mềm được mua về sử dụng và được mã hóa Vì thế một số chương trình khi có lỗi đội ngũ kỹ thuật viên, kỹ sư không can thiệp đươc

Trên cơ sở đó tôi đã nghiên cứu công nghệ sản xuất của nhà máy và chọn đề tài

“Thiết kế điều khiển dây chuyền cán nguội ở nhà máy cán thép tấm”, đề tài nghiên

cứu tính toán các thông số, quy trình hoạt động của giá cán và nghiên cứu ứng dụng của PLC Siemens S7 – 300 kết hợp với Biến tần Simovert MasterDrives trong điều khiển tốc

độ dây chuyền Và xây dựng giao diện điều khiển giám sát dây chuyền bằng phần mềm WinCC Để việc điều khiển giám sát hoạt động của dây chuyền sản xuất đạt được tính ổn định và hiệu quả sản xuất cao Đồng thời chủ động trong việc hiệu chỉnh, sửa chữa cũng như vận hành

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn

Từ thực tiễn trên, đề tài được lựa chọn nghiên cứu với mục đích: xây dựng mô hình giá cán, tính toán các thông số để điều khiển giá cán, ứng dụng hệ điều khiển PLC – Biến Tần – Động Cơ kết hợp xây dựng giao diện trên WinCC để điều khiển giám sát dây chuyền cán thép mang lại hiệu quả sản xuất, hiện đại hóa ngành sản xuất thép, góp phần

tự chủ công nghệ cho đội ngũ công nhân, kỹ thuật viên Việt Nam

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là dây chuyền cán thép tấm của nhà máy Posco Việt Nam Nghiên cứu hệ thống giá cán và ứng dụng PLC S7 – 300 kết hợp với Biến Tần Simovert MasterDrives để điều khiển tốc độ dây chuyền, mô phỏng dây chuyền sản xuất bằng WinCC

4 Nội dung nghiên cứu

Tìm hiểu công nghệ cán thép tấm của nhà máy thép

Khả năng ứng dụng các thiết bị hiện đại trong dây chuyền sản xuất

Ứng dụng các phần mềm lập trình điều khiển PLC S7 300 – Biến Tần hợp lý và xây dựng giao diện điều khiển giám sát dây chuyền bằng phần mềm WinCC để đạt hiệu quả sản xuất cao nhất

5 Phương pháp nghiên cứu

Khảo sát, thu thập số liệu, tìm hiểu công nghệ nhà máy, nghiên cứu những ứng dụng công nghệ trong dây chuyền cán thép của nhà máy thép Posco Việt Nam

Trên cơ sở phân tích các loại phần mềm, các hãng PLC, Biến Tần để tìm ra loại sản phẩm phù hợp nhất để đưa vào tính toán điều khiển cho nhà máy

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ngày nay, trong các ngành công nghiệp nói chung, hệ thống thủy lực, động cơ điện xoay chiều kết hợp điều khiển PLC – Biến tần đóng vai trò rất quan trọng, đặc biệt đối với ngành sản xuất thép Trong bài toán thay đổi độ dày của thép cán bằng cách điều khiển lực ép của các trục trong giá cán bằng hệ thống xy lanh thủy lực và các động cơ điện xoay chiều để cán được các sản phẩm thép tấm với các độ dày mong muốn Và việc nghiên cứu điều khiển tốc độ dây chuyền đạt được đồng bộ về tốc độ và lực căng của băng thép để tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu là vấn đề cấp thiết của ngành thép trong nước cũng như trên thế giới hiện nay

Với sự kết hợp đồng bộ giữa PLC và Biến tần để điều khiển dây chuyền góp phần nâng cao chất lượng tự động hóa trong sản xuất và chất lượng sản phẩm và cũng góp phần giảm giá thành đầu tư cho các nhà máy cán thép, chủ động trong việc hiệu chỉnh, sửa chữa cũng như vận hành

7 Cấu trúc của luận văn

Luận văn gồm 3 chương, 9 bảng, 48 hình vẽ được trình bày trong 74 trang

Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật được thực hiện tại Bộ môn Tự động hóa, Trường Đại học

Mỏ - Địa Chất

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY CÁN THÉP TẤM POSCO VIỆT NAM

1.1 Giới thiệu tổng quan nhà máy thép Posco:

POSCO là một trong những nhà sản xuất thép hàng đầu của Hàn Quốc Nhà máy sản xuất thép POSCO - Việt Nam được khởi công xây dựng từ tháng 8 năm 2007 tại khu công nghiệp Phú Mỹ 2 thuộc huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, sau hơn

2 năm xây dựng đến tháng 10 năm 2009 nhà máy sản xuất t h é p P O S C O – V i ệ t

Hình 1.1: Tổng quan nhà máy thép Posco Việt Nam

1.2 Giới thiệu dây chuyền sản xuất thép tấm của nhà máy Posco:

Hình 1.2: Sơ đồ tổng quan của dây chuyền

Dây chuyền sản cán thép tấm của nhà máy bao gồm 3 khu vực: đầu vào (Entry Section), đoạn trung tâm (Process Section), và đầu ra (Exit Section)

1.2.1 Khu vực đầu vào bao gồm các thiết bị sau:

Hình 1.3: Các thiết bị của khu vực đầu vào

- Máy xả cuộn (Pay Off Reel):

Dây chuyền được bố trí 2 máy xả cuộn đầu vào để đưa các cuộn thép vào cho dây chuyền hoạt động liên tục

Hình 1.4: Máy xả cuộn thép đầu vào

- Xe con chở cuộn thép vào (Entry Coil Car): gồm 2 xe được điều khiển bởi 2 AC

(VVVF) motor di chuyển trên các thanh ray để đưa các cuộn thép vào và gán lên máy xả cuộn

- Bộ phận làm phẳng băng thép: thiết bị này gồm 5 trục quay, 3 trục dưới và 2 trục

trên, nó hoạt động liên tục khi băng thép đi qua để làm phẳng băng thép sau khi ra khỏi máy xả cuộn

- Thiết bị cắt (Double Cut Shear): gồm 2 dao cắt, hoạt động dựa vào các cơ cấu thủy

lực Dùng để cắt phần đầu và phần đuôi của băng thép Phần thừa bị cắt đi này được đưa

ra ngoài bằng 1 xe con chở rác (Scrap Car)

- Trục dẫn hướng vào máy hàn: bộ trục này gồm 2 trục trên và dưới Bộ trục này được

dẫn động bằng AC (VVVF) motor và hệ thống thủy lực, nó có nhiệm vụ kẹp băng thép và dẫn hướng băng thép vào máy hàn

- Máy hàn (Welder):

Hình 1.5: Máy hàn băng thép đầu vào

Sau khi đầu cuối của băng thép trước được giữ lại ở phía trước máy hàn và đầu đầu của băng thép tiếp theo được dẫn vào nhờ trục dẫn hướng tới máy hàn thì máy hàn điện thực hiện việc hàn 2 băng thép lại với nhau cho quá trình tiếp theo

- Bộ tạo lực căng số 1 (N0.1 Tension Bridle): Thiết bị này bao gồm 4 trục quay được

điều khiển bởi 4 động cơ AC thông qua biến tần để điều khiển tốc độ đầu vào và lực căng đầu vào của dây chuyền Phía trên mỗi trục quay được gắn trục để kẹp băng thép ôm sát vào trục quay Trục kẹp này di chuyển lên xuống bằng các xi lanh thủy lực

- Bồn tẩy rửa (Cleaning Tank):

Hình 1.6: Bồn tẩy rửa

Thiết bị này được trang bị các trục quay có chổi quét Sau khi tấm thép qua bộ tạo lực căng số 1, thì đi vào bồn tẩy rửa axit H2SO4 loảng, để loại bỏ những chất bẩn, dầu cán, thép bị oxy hóa trên bề mặt băng thép Sau khi băng thép ra khỏi bồn axit, nó được đi qua bồn nước nóng và trục vắt để làm sạch axit trên bề mặt băng thép Và qua thiết bị sấy bằng khí nóng (Hot Air Dryer) để làm khô và sạch băng thép

- Bộ phận dự trữ thép đầu vào (Entry Looper):

Hình 1.7: Bộ phận dự trữ thép đầu vào

Entry looper được bố trí nằm ngang gồm sáu băng, chứa được 240 m thép để dự trữ cho khu vực trung tâm (Process Section) Các băng chứa thép này có thể di chuyển tới lùi được nhờ xe con kéo được điều khiển bởi AC vector motor

- Thiết bị chỉnh tâm băng thép số 1 và 2 (No.1 & No.2 Steering Unit): Được đặt phía

trong Entry looper, gồm 1 trục và 1 bộ điều khiển vị trí (CPC_Center Position Controller) CPC bao gồm cảm biến vị trí, van điều khiển, bộ khuếch đại và bộ phận thủy lực Thiết bị này được điều khiển nhờ vào cơ cấu thủy lực, nó điều khiển băng thép luôn ở vị trí trung tâm của băng chuyền (Center Position)

1.2.2 Khu vực trung tâm bao gồm các thiết bị sau:

Hình 1.8: Các thiết bị khu vực trung tâm

- Bộ phận chỉnh tâm số 3 (No.3 Steering unit): cấu tạo và hoạt động giống bộ chỉnh tâm

số 1 và số 2 Nó được lắp trước bộ tạo lực căng số 2 để điều chỉnh hướng thép

- Bộ tạo lực căng số 2 (No.2 Tension Bridle): gồm 3 trục quay và 2 trục kẹp Cấu tạo và

hoạt động giống với bộ tạo lực căng số 1

- Bộ tạo lực căng số 3 (No.3 Tension Bridle): gồm 4 trục quay và 2 trục kẹp Cấu tạo và

hoạt động giống với bộ tạo lực căng số 1 và số 2 Nó duy trì lực căng và tốc độ cho băng thép đi vào giá cán

- Giá cán liên tục (TCM_Tandem Cold Rolling Mill):

Hình 1.9: Giá cán thép tấm

Hệ thống giá cán được thiết kế 5 giá cán liên tục, mỗi giá gồm 2 cặp trục được bố trí như hình vẽ Lực cán được điều khiển nhờ các cơ cấu thủy lực

- Bộ tạo lực căng số 4 (No.4 Tension Bridle): gồm 3 trục quay và 2 trục kẹp Cấu tạo và

hoạt động giống với bộ tạo lực căng số 1; 2 và 3 Nó duy trì lực căng và tốc độ cho băng thép ra khỏi giá cán tới quá trình tiếp theo

1.2.3 Khu vực đầu ra (Exit Section) bao gồm các thiết bị sau:

Hình 1.10: Các thiết bị khu vực đầu ra

- Bộ tạo lực căng số 5 (No.5 Tension Bridle): được đặt sau bộ dự trữ thép đầu ra, gồm 2

trục quay và 2 trục kẹp Cấu tạo và hoạt động giống với bộ tạo lực căng số 1; 2; 3 và 4

Nó duy trì lực căng và tốc độ cho băng thép đi vào bộ dự trữ đầu ra

- Bộ phận dự trữ thép đầu ra (Exit looper): cấu tạo và hoạt động gần giống với bộ dựu

trữ thép đầu vào, chỉ khác là được bố trí theo hướng thẳng đứng, gồm 20 băng, chứa được 240m thép dự trữ cho quá trình dừng ở đầu ra

- Bộ tạo lực căng số 6 (No.6 Tension Bridle): được đặt sau bộ dự trữ thép đầu ra, gồm 2

trục quay và 2 trục kẹp Cấu tạo và hoạt động giống với bộ tạo lực căng số 1; 2; 3;4 và 5

Nó duy trì lực căng và tốc độ cho băng thép cho quá trình cắt thép đầu ra

- Thiết bị dao cắt băng thép đầu ra (Exit Shear): Thiết bị này được bố trí để cắt băng

thép khi đầu ra của dây chuyền đã dừng hẳn, băng thép được cắt và cuộn lại nhờ thiết bị cuộn (Tension Reel)

- Thiết bị chở thép rác đầu ra (Exit Scrap Disposal Car): Sau khi băng thép dừng lại

và cắt ở dao cắt đầu ra, phần rác hoặc phần thép lấy mẩu được đưa ra ngoài nhờ xe con chở thép đầu ra

- Trục dẫn hướng băng thép đầu ra (Exit Deflector Roll): Thiết bị này dùng để đưa

đầu băng thép vào máy cuộn, gồm 1 cặp trục trên để kẹp tấm thép và 1 bàn dẫn hướng, cơ cấu này hoạt động nâng hạ nhờ vào hệ thống xi lanh thủy lực và điều khiển quay nhờ AC (VVVF) motor

- Máy cuộn băng thép đầu ra (Exit Tension Reel):

Hình 1.11: Máy cuộn băng thép đầu ra

Thiết bị này bao gồm 1 trục có thể dãn ra để cuộn tấm thép và co vào nhả cuộn thép ra

Nó được điều khiển bởi hệ thống thủy lực Trục này quay được nhờ vào động cơ AC dẫn động Việc điều chỉnh mép của băng thép được chính xác là do bộ điều khiển mép (Edge Position Controller) để điều chỉnh mép của cuộn thép khỏi bị so le

- Xe con chở cuộn thép ra (Exit Coil Car): Cấu tạo và hoạt động tương tự như Entry

Coil Car, dùng để đưa cuộn thép ra khỏi máy cuộn và đưa đến máy cân điện tử để cân cuộn thép

Hình 1.12: Xe con chở cuộn thép đầu ra

- Trạm cân cuộn thép đầu ra (Exit Weigh Station): được bố trí cách máy cuộn 1m

Thiết bị cân này là loại loadcell, dùng để cân khối lượng của cuộn thép

Hình 1.13: Trạm cân cuộn thép đầu ra 1.3 Hệ thống cung cấp điện cho nhà máy Posco Việt Nam:

Nhà máy Posco Việt Nam xây dựng trạm điện 110kV hai mạch, lấy từ lưới điện quốc gia Đường dây này đi trong nhà máy thép POSCO xuất phát từ trụ T1, tổng chiều dài tuyến là 1,03km Sơ đồ cung cấp điện từ trạm 110kV cho các khu vực sản xuất của nhà máy như hình 1.14

Trên cơ sở nghiên cứu công nghệ cán thép của nhà máy cán thép tấm Posco Việt Nam tôi đã chọn phần xây dựng bộ điều khiển giá cán trong dây chuyền

Chi tiết về bộ điều khiển và các thành phần liên quan được trình bày trong chương 2

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN GIÁ CÁN

2.1 Giới thiệu các thiết bị chính của giá cán:

2.1.1 Thiết bị đo lực căng của băng thép (Tension meter của hãng Kyowa)

Hình 2.1: Thiết bị đo độ lực căng băng thép trong giá cán

(d

1 2 1

2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 1 1

l c

d c l c l d l

(d

2 2 2

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

l c

d c l c l d l

2.1.2 Thiết bị đỡ chống lại sự uốn cong của băng thép (Anti crimping roll)

Thiết bị này bao gồm:

1 AC Motor (V/F)

1 Cảm biến giới hạn trên

1 Cảm biến giới hạn dưới

Khoảng nhịp và tốc độ (Stroke and speed):

Bảng 2.1: Thông số hoạt động của khoảng nhịp và tốc độ

Hướng thẳng đứng(Sv) Hướng nghiêng Cảm biến tốc độ (N) Stroke 147,2 + 43,3 (mép trên) + 52

(mép dưới) = 242,5 mm

170 + 50 (mép trên) + 60 (mép dưới) = 280 mm

28,3 + 8,3 (mép trên) + 10 (mép dưới) = 46,6 vòng

Tốc độ cao HS

Tốc độ thấp LS

40,3 mm/s 24,2 mm/s

46,6 mm/s 27,9 mm/s

46,6/6x60=465,5 vòng/phút 27,9/6x60=279,3 vòng/phút

2.1.3 Máy đo độ dày băng thép (Thickness Gauge):

Trong hệ giá cán được trang bị 5 máy đo độ dày băng thép, mỗi máy được lắp ngay sau mỗi giá cán để đo độ dày của băng thép sau khi ra khỏi giá, độ dày đo được gửi về PLC xử lý để làm tham số cho giá cán tiếp theo điều khiển cán ra sản phẩm có độ dày mong muốn

Máy đo độ dày sử dụng tia X – ray, thiết bị này có cơ cấu xe con chuyển động ra vào

Đặc điểm kỹ thuật:

Điện áp: AC 220V, 1pha, 50Hz, 2kVA

Động cơ chuyển động đưa máy ra vào: AC 380V, 3pha, 50Hz, 1kVA

Khí nén: 0,4 – 0,7MPa, 1,5Nm3/phút, 15 – 350C

Nước làm mát: 60L/phút, 0,2 – 0,3MPa

Khí Ni tơ: 0,02MPa

Khoảng đo: 0,1 – 6,0 mm

Hình 2.2: Thiết bị đo độ dày băng thép

2.1.4 Kẹp giữ xe thay trục (Roll change car clamp):

 Chức năng:

Dùng để cố định roll change car ở phía trước giá cán

 Hoạt động:

Sau khi roll change car dừng lại ở vị trí cuối, thì change car clamp giữ roll change car lại (MACI-143-011)

2.1.5 Trục đỡ trên cân bằng (Top BUR balance):

 Chức năng:

Cân bằng lực cho trục đỡ phía trên (Top BUR)

 Đặc điểm kỹ thuật:

 Khi cán: luôn luôn cân bằng

+ Áp lực đầu (head pressure) : 160 kg/cm2

+ Áp lực cần (Rod pressure) : 10 kg/cm2

+ Lực cân bằng (balancing force): 4,4 T x 4 = 17.6 Ton

+ Khối lượng của Top BUR : 14.0 Ton

 Khi thay trục cán: hạ xuống và nâng trục đỡ lên để tạo khoảng hỡ giữa trục đỡ trên

và nêm của đường đi băng thép

Vị trí của trục đỡ trên:

+ Khi cán : HBr = DW + DB/2 (mm)

+ Khi điều chỉnh nêm (wedge shifting): HBC = DW + DB/2 – 5 (mm)

+ Mối quan hệ giữa nhịp xi lanh và HB : HB = 820 – SC (mm)

HB : chiều cao của trục đỡ phía trên so với đường đi của băng thép

HBr : chiều cao của trục đỡ phía trên so với đường đi của băng thép Khi đang cán

HBC : chiều cao của trục đỡ phía trên so với đường đi của băng thép Khi điều chỉnh nêm (Wedge shifting)

DW : đường kính của trục cán (WR_Work Roll) (mm)

DB : đường kính của trục đỡ (BUR_Back Up Roll) (mm)

SC : Khoảng dịch chuyển của xi lanh (Cylnuc cylinder stroke) (mm)

+ Các bước thay trục cán ra:

Start  Trục đỡ phía trên cân bằng ở trạng thái khóa “Lock”  Nêm điều chỉnh đường đi băng thép ở vị trí phía trên “Up”  Nêm của đường đi băng thép ở vị trí phía trên đầu cuối “Up End”  Trục đỡ ở vị trí cân bằng

“Balance”  Lấy trục cán ra

+ Các bước đưa trục cán vào:

Start  Đút trục cán vào  Trục đỡ phía trên cân bằng ở vị trí thấp “Down” (HBC = HBr – 5 mm)  Trục đỡ phía trên cân bằng ở trạng thái khóa “Lock”  Nêm điều chỉnh đường đi băng thép ở vị trí thấp “Down”  Nêm điều chỉnh

đường đi băng thép ở vị trí mới “New Position”  Trục đỡ phía trên cân bằng

“Balance”

 Quá trình thay trục đỡ (BUR):

+ Các bước kéo trục đỡ ra:

 Kéo trục đỡ dưới ra  Gáng giá đỡ  Đẩy trục đỡ dưới theo giá đỡ

 Trục đỡ trên cân bằng ở vị trí thấp (gáng trục đỡ trên trên giá đỡ)  Kéo cặp trục đỡ trên và dưới ra

+ Các bước đẩy trục đỡ mới vào:

 Trục đỡ trên ở trạng thái cân bằng (đẩy trục đỡ trên tách rời giá đỡ)  Kéo trục đỡ dưới tách rời giá đỡ  Đẩy trục đỡ dưới vào

2.1.6 Thiết bị tạo ứng suất uốn cho trục cán (Work Roll Bender):

Khối lượng của trục cán trên cùng với gối đỡ : 3,7 t

Khối lượng của khủy puli trên : 0,7 t

 Tổng khối lượng trên 2 gối đỡ là 3,7t + 0,7t = 4,4t (2,2t/gối đỡ)

 Hoạt động:

Một van tỉ lệ điều khiển áp suất thủy lực của xi lanh bending 8 để theo lực uốn cài đặt

Fw (giá trị này đã cài trước và theo sự điều chỉnh của vận hành)

Fw (ton) = lực uốn trên mỗi gối đỡ (tăng +, hoặc giảm -)

Trong quá trình thay trục: để giữ lực cân bằng

Vận hành điều chỉnh giới hạn: Giới hạn trên + 5tấn/gối đỡ (lực cân bằng)

Giới hạn dưới – 2 tấn/gối đỡ

Giới hạn dưới được cài đặt theo công thức sau để tránh sự trượt giữa trục đỡ (BUR) và trục làm việc (WR)

Fwcr =  

22

*

P W

Fwcr = - 30 tấn khi Fwcr< -30 tấn

P* : Giá trị thực tế của lực cán (tấn)

W : Khối lượng của trục cán với cả gối đỡ và khủy puli = 4 tấn

 : Lực cần thiết để không bị trượt = 2 tấn/gối đỡ

2.1.7 Nêm điều chỉnh đường đi của băng thép (Wedge):

 Chức năng:

Giữ đường đi của băng thép ở một mức nhất định bằng cách điều chỉnh vị trí của nêm

tương ứng với sự thay đổi đường kính trục cán và trục đỡ

 Đặc điểm kỹ thuật:

 Loại : Động cơ thủy lực điều khiển kích vít

 Độ nghiêng của nêm: 1/7,5 = 7, 5950

Hình 2.3: Nêm điều chỉnh băng thép

 Khoảng nhịp và tốc độ (Stroke and speed):

Bảng 2.2: Thông số hoạt động của khoảng nhịp và tốc độ của nêm

Hướng thẳng đứng(Xp) Nêm (Sw) Cảm biến tốc độ (N) Stroke 92,6 + 3,43(mép trên) +4,41

(mép dưới) = 100,44 mm

700,65 + 26 (mép trên) + 33,35(mép dưới)=760 mm

467,1+17,3(mép trên) + 22,25 (mép dưới)= 506,65vòng Tốc độ cao HS

3,78 x 60/16 x 102/3 = 151,2 vòng/phút

Độ chính xác ± 0,1 mm ± 0,757 mm ± 0,19 vòng

Xp = N/(102/3) x 16/7,5664 = 0,19824.N (mm)

N = 5,0443.Xp (vòng)

 Hoạt động:

Tự điều chỉnh vị trí tới vị trí cài đặt Xp

Khi cán: khóa nêm ở vị trí băng thép hoạt động đã được tính toán theo công thức sau:

Tính toán cho Xp ở vị trí băng thép hoạt động

Bảng 2.3: Thông số đường kính trục và vị trí của nêm

Đường kính trục đỡ DB (mm) 750  DB  695 Đường kính trục cán DW 400  DW 365

Tạo lực cán lên trục và điều chỉnh khe hỡ giữa hai trục cán trong quá trình cán

Di chuyển trục đỡ dưới lên xuống trong qua trình thay trục

 Đặc điểm kỹ thuật:

Một van Servo điều khiển một xi lanh giá cán

Khi cán : Lực cán và vị trí xi lanh được điều khiển bởi van Servo Khi dịch chuyển (đóng): Vị trí xi lanh được điều khiển bởi van Servo

Khi dịch chuyển (mở) : Mở bởi van Solenoid bằng đường by-pass

Khi mở nhanh : Cũng được mở bởi van Solenoid bằng đường by-pass Đặc điểm kỹ thuật:

Loại xy lanh giá cán : 450 - 360/50 x 125st

 Sơ đồ thuật toán điều chỉnh trục làm việc và trục đỡ vào vị trí làm việc:

HÌnh 2.4: Sơ đồ thuật toán điều chỉnh trục làm việc và trục đỡ vào vị trí làm việc

Công thức tính toán khe hỡ trục

+ Mối quan hệ gữa khe hỡ trục và khoảng nhịp

2.1.9 Động cơ điều khiển chính:

 Chức năng:

- Giá cán sử dụng hai động cơ chính cho cặp trục đỡ để tạo ra mô men cán

 Đặc điểm kỹ thuật:

- Tên motor ở nhà máy: MACS – 143 – 001 và MACS – 143 – 002

- Loại : AC 40 kw x 500/1000 rpm, có thể quay thuận và ngược

Hình 2.6: Sơ đồ bố trí động cơ dẫn động trục cán

2.2 Các loại cảm biến lắp đặt trong giá cán:

2.2.1 Cảm biến tiệm cận (Proximity Sensor) loại cảm ứng:

Hình 2.7: Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng

Mã số: G-1453-65

Sản phẩm (VN) : Encoder Mã hóa vòng quay E50S8 Autonics

Sản phẩm (ENG) : Encoder E50S8 Autonics

- Cấu trúc bảo vệ: Cấu trúc chống thấm nước IP65

- Kích thước: Đường kính thân – 50mm, Chiều cao – 43mm, Đường kính trục – 8mm

 Khi một vật liệu dẫn điện đi vào vùng từ trường, dòng điện xoáy tạo ra dẫn đến làm

tăng trở kháng đối với dòng AC trong cảm biến

 Thiết bị đo dòng điện sẽ phát hiện dòng giảm do trở kháng tăng và điều khiển chuyển

mạch cung cấp tín hiệu điều khiển cho ngõ ra

 Đây là loại được sử dụng rộng rãi nhất do có kích thước nhỏ, chắc chắn, giá thành thấp

 Chỉ có thể phát hiện sự có mặt của vật liệu dẫn điện

2.2.2 Cảm biến quang:

Hình 2.9: Cảm biến quang và cấu tạo

Đặc tính kỹ thuật và chức năng:

Cảm biến quang điện nguồn AC, đầu ra rơle với khối đấu dây

giúp bảo dưỡng dễ dàng

Dùng nguồn điện AC và DC với chức năng đặt thời gian

Dễ nối dây với khối đầu nối chia bậc

Nguồn sáng phân cực giúp phát hiện vật bóng loáng một cách tin cậy

(các model phản xạ gương)

Đầu ra rơ le tiếp điểm SPDT và transistor

Kích thước: 65 x 65 x 25 (mm)

Bảng 2.5: Đặc tính kỹ thuật và chức năng của cảm biến quang