Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chất -Nguyễn Đức Thọ Xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát tập trung trình sản xuất công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội, Năm 2008 Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học mỏ - địa chÊt -Ngun §øc Thọ Xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát tập trung trình sản xuất công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel Chuyên ngành: Tự động hoá M số: 60.52.60 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS.TS Đào Văn Tân Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Hà Nội, Năm 2008 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình khoa học khác Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2008 Tác giả luận văn Nguyễn Đức Thọ Mục lục Mở đầu Chơng Tỉng quan vỊ c«ng nghƯ Ðp nhùa 1.1 Các kiểu máy ép nhựa 1.2 Trang thiết bị thủ lùc - khÝ nÐn cho hƯ thèng ®iỊu khiĨn chấp hành máy ép nhựa 10 1.3 Cấu tạo máy ép nhựa 10 1.4 Hệ thống điều khiển máy ép nhựa 13 1.5 Lập lu đồ GRAFCET mô tả hệ thống điều khiển máy ép nhựa 16 1.6 Hệ thống máy ép nhựa màng mỏng Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel 18 1.6.1 Dây chuyền công nghệ ép nhựa màng mỏng 20 1.6.2 Nguyên lý hoạt động máy đùn ép nhựa màng mỏng 23 Chơng Hệ thống điều khiển tự động máy cắt bao bì màng mỏng Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel 30 2.1 Nguyên lý hoạt động máy cắt nhựa màng mỏng 30 2.1.1 Cấu tạo phận 31 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 34 2.1.3 Các loại cảm biến 37 2.2 Các loại van sử dụng máy cắt nhựa màng mỏng 47 2.3 Điều khiển máy cắt bao bì màng mỏng PLC S7-200 49 2.3.1 Khái lợc PLC S7-200 49 2.3.2 Quá trình công nghệ 51 2.3.3 TÝn hiƯu vµo vµ cđa hƯ thèng 53 2.3.4 Lu đồ thuật toán điều khiển hệ thống 55 Chơng ứng dụng cấu servo để điều khiển vị trí cho máy cắt bao bì màng mỏng QTD-850-S2 3.1 C¬ së lý thut vỊ c¬ cÊu Servo 60 60 3.1.1 Định nghĩa 60 3.1.2 Mô tả hoạt động cấu điều khiển servo 61 3.1.3 Cơ cấu servo điện 67 3.1.4 Tổng hợp cấu servo bậc bậc 71 3.2 Điều khiển cấu servo thuỷ lực( khí nén) 73 3.2.1 Nguyên lý hoạt động 73 3.2.2 Điều khiển xi lanh 76 3.3 Cơ cấu servo điện - thuỷ lực 77 3.3.1 Khái niệm 77 3.3.2 Phơng trình cấu servo 78 3.3.3 Sử dụng lọc tần số để ổn định hệ 78 3.3.4 ổn định hệ thống vòng phản hồi chênh lệch áp suất xi 81 lanh 3.4 Van servo 82 3.4.1 CÊu tróc cđa van servo 82 3.4.2 Đặc tính lu lợng định mức van servo 83 3.5 M« pháng hƯ thèng van servo - piston 86 Chơng Đề xuất phơng án giám sát theo dõi tập trung dây chuyền công nghệ sản suất bao bì nhựa màng mỏng Công ty cổ 92 phần nhựa bao bì Hanel 4.1 Khái niệm hệ SCADA 92 4.2 Xây dựng hệ thống giám sát theo dõi dây chuyền sản xuất bao bì màng máng b»ng phÇn mỊm PROTOOL 4.2.1 Giíi thiƯu vỊ phÇn mỊm Protool 95 95 4.2.2 øng dơng phÇn mỊm Protool để giám sát hệ thống ép nhựa màng 96 mỏng Kết luận kiến nghị 97 Tài liệu tham khảo 98 Phụ lục 99 Mở đầu Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, công nghiệp nớc ta đờng phát triển, đại hoá dây chuyền sản xuất công nghiệp Tự động hoá dây chuyền sản xuất công nghiệp xu hớng tất yếu nhằm nâng cao suất, chất lợng giảm giá thành sản phẩm Điều khiển tự động công nghệ sản xuất nhựa, nhựa màng mỏng nhu cầu tất yếu sản xuất Công nghệ sản xuất bao bì nhựa màng mỏng đợc thực nớc ta, nên việc nắm vững hệ điều hành, thiết bị điều khiển đại đòi hỏi cấp thiết cán kỹ thuật làm việc lĩnh vực Đề tài "Xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát tập trung trình sản suất Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel" xuất phát từ yêu cầu thực tế nhà máy nhằm nâng cao chất lợng hệ thống điều khiển, giám sát theo dõi công nghệ sản xuất bao bì nhựa màng mỏng yêu cầu cấp thiết nhà máy, giúp cho việc điều hành thuận lợi Mục đích đề tài - Nghiên cứu ứng dụng điều khiển đại vào thiết bị dây chuyền công nghệ ép nhựa màng mỏng - ứng dụng cấu điều khiển servo vào điều khiển vị trí để nâng cao độ xác điều khiển - Đề xuất phơng án giám sát theo dõi tập trung dây chuyền sản xuất nhà máy Đối tợng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tợng nghiên cứu thiết bị ép nhựa sản xuất bao bì màng mỏng Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel 4 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát đánh giá hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất ép nhựa Công ty cổ phần Hanel xèp nhùa - HƯ thèng ®iỊu khiĨn tù ®éng thiết bị sản xuất bao bì màng mỏng Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel - ứng dụng điều khiển đại vào thiết bị cắt bao bì Model:QTD 850-S2 - Đề xuất phơng án giám sát theo dõi tập trung dây chuyền công nghệ ép nhựa màng mỏng Phơng pháp nghiên cứu - Phơng pháp thực nghiệm: Thu thập số liệu từ sở sản xuất để đánh giá làm sở cho việc nghiên cứu áp dụng điều khiển đại vào thiết bị ép nhựa - Sử dụng phần mềm Matlab để mô hệ thống, từ kết mô đánh giá làm việc hệ thống ý nghĩa khoa học thực tiễn Dây chuyền sản xuất bao bì nhựa màng mỏng đợc sử dụng nớc ta, nhng nhu cầu tiêu dùng nớc nh xuất lớn Để đáp ứng yêu cầu chất lợng sản phẩm, doanh nghiệp đ nhập thiết bị điều khiển tự động hoàn toàn Hệ thống điều khiển thiết bị đại, việc tìm hiểu, nghiên cứu chúng công việc phức tạp cần thiết để cán kỹ thuật Việt nam hiểu, nắm vững, vận hành, sửa chữa chủ động thay hết thời gian bảo hành Các điều khiển đại sử dụng thiết bị cần nghiên cứu cách có hệ thống để làm sáng tỏ ứng dụng vào thực tế Sử dụng phần mềm mạnh để mô tả hệ thống điều khiển đại thiết bị ép nhựa màng máng cã ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiƠn Cấu trúc luận văn Luận văn gồm chơng đợc trình bày 118 trang với 58 hình 08 bảng Lời cảm ơn Qua thời gian học tập làm luận văn tốt nghiệp, Tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc kính trọng đến Thầy giáo PGS.TS Đào Văn Tân, ngời đ tận tình hớng dẫn giúp đỡ hoàn thành luận văn Thạc sỹ kỹ thuật, Thầy đ đọc, chỉnh sửa góp ý vào nội dung luận văn Tôi chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Trờng Đại học Mỏ Địa Chất Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội đ tận tình giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập Tôi xin chân thành cảm ơn cán công nhân viên Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel đ đóng góp, giúp đỡ trình làm luận văn Trong trình tìm hiểu, nghiên cứu làm luận văn thạc sỹ kỹ thuật, đ cố gắng nhng không tránh khỏi thiếu sót Vì mong nhận đợc đóng góp thầy giáo, cô giáo đồng nghiệp quan tâm Hà Nội, ngày 12 tháng năm 2008 Tác giả luận văn Nguyễn §øc Thä CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ ÉP NHỰA Trong năm gần đây, vật liệu nhựa sử dụng rộng rãi công nghiệp sinh hoạt Trên thị trường nước ta có nhiều loại máy ép nhựa hàng khác hãng Shin han, Jieyu, Fu chun shin Trung Quốc, Festo Đức Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel chuyển hướng mở rộng sản suất sản phẩm nhựa, đặc biệt bao bì nhựa màng mỏng Dưới luận văn trình bầy cụ thể cơng nghệ ép nhựa sử dụng nước ta 1.1 Các kiểu máy ép nhựa: 1.1.1 Máy ép kiểu nằm - hệ thống điều khiển thủy lực ( hình 1-1) Hình 1.1 – Máy ép nhựa kiểu nằm - điều khiển thủy lực 1.1.2 Máy ép kiểu nằm - Hệ thống điều khiển điện ( hình 1-2) 104 Phơ lơc : Mµn hình mô PLC S7-200 - Khi có tín hiệu khởi động, cấp nhiệt hoạt động: - Khi có cố nhồi túi, bàn chặn túi hạ xuống: 105 - Khi cắt dán đủ số lợng túi tay gắp đ vị trí chờ gắp túi (I0.7) máy hàn kín dừng hoạt động (Q0.4), tay gắp di chuyển theo chiều tiến (Q0.5), reset bô đếm C30: Phơ lơc 3: Giao diƯn trun th«ng b»ng Protool Khi cã tÝn hiƯu khëi ®éng 106 Khi cã tÝn hiƯu đủ nhiệt Khi máy hàn kín đà cắt đủ số lợng túi 107 Khi có tín hiệu đột dập: Khi cã tÝn hiƯu dõng: 108 Phơ lơc HƯ thèng cung cÊp ®iƯn power supply 3o 3w 415w 50hz S NFB1 S R T R T R MS2 OL2 OL2 S V2 T W2 R MS3 OL3 M2 BLOWER M3 VENTILATOR LI3 S V3 T W3 2R 2S 2T 3R 3S 3T 4R 4S 4T 5R 5S 5T 5R MS OLA 1R 5S 1S 5T 1T TO WINDER 109 power supply 3o 3w 415w 50hz S NFB1 S R T R T FO1 R MC1 R1 H1 H1 FO2 S S1 FO3 S H1A A1 H1B H2 H2 FO4 T2 FO5 R H2A A2 H2B H3 T3 FO7 H3A A3 H3B HEATER ( EXTRUDER HEAD) MC4 R4 H4 H4 FO8 S ( BARREL ZONE 2) H3 FO6 R HEATER MC3 R3 T ( BARREL ZONE 1) MC2 S2 T HEATER S4 H4A A4 H4B HEATER (DIE ZONE HEATER) 110 power supply 3o 3w 415w 50hz S NFB1 S R T R T MS OLA U V F W VENTILATOR FOR TORQUE MOTOR P.B.1 1R ATr1 1U 1S 1V 1T 1W PUSH BUTTON MT DRIVING MOTOR ( PHASE TORQUE MOTOR 20 KG-CM) SINGLE PHASE SWITCH AUTO TRANSFORMER BH17015K-8 SE1405 415VAC 2.2KW U V F W VENTILATOR FOR TORQUE MOTOR P.B.2 ATr2 1R 1U 1S 1V 1T 1W PUSH BUTTON MT SINGLE PHASE SWITCH AUTO TRANSFORMER BH17015K-8 SE1405 415VAC 2.2KW WINDER MOTOR ( PHASE TORQUE MOTOR 30 KG-CM) 111 T S R power supply 3o 3w 415w 50hz NFB1 A T S R K2 K1 RE1 (REACTANCE) OL L1 M U V W M EXTRUDER MOTOR 20HP INVERTER (FR) RR CC CC F SW12 CC F CC F MS8 PP RR CC VR1(SPEED ADJUSTMENT) W V C T S R PP U8 FAN MS8 U8 COOLING FAN FOR EXTRUDER MOTOR R T Tr3 CR CT F3 F4 TO CONTROL CIRCUIT 112 20VAC SYMBOL: (TO Tr3) (TO POWER) MC&MS: MAGNETIC CONTACTOR TH: TEMPERATURE CONTROLLER O.L: OVER LOAD RELAY ALARM: HIGHT-LOWER LIMIT SW1 T15 TH1 HEATER TH1 T15 T15 MC1 SW2 T25 TH2 TH2 T25 T26 MC2 TH2 T25 HEATER 17 T28 OL3 MS3 VENTILATOR 18 SW3 T35 TH3 HEATER TH3 T35 T36 MC3 SW4 T45 TH4 HEATER TH4 T45 T46 MC4 LSO FL ILLUMINAION LAMP FAN COOLING FAN 113 20VAC SYMBOL: (TO Tr3) (TO POWER) M: MAGNETIC CONTACTOR MS: MAGNETIC CONTACTOR O.L: OVER LOAD RELAY GL: GREEN LAMP OFF ON M OL EXTRUDER MOTOR M 4 GL MSB COOLING FAN FOR EXTRUDER MOTOR OFF2 ON2 B2 B1 MS2 OL2 BLOWER B1 MS2 B2 GL2 SWO6 M1 MS OL2 WINDER MOTOR R MD WHITE L2 R BLUE L3 MD NFB3 3P16A NFB2 3P32A E NFB5 3P16A NFB4 3P16A NFB6 NFB7 NFB8 NFB9 2P16A 2P16A 2P16A 2P16A SSR H H E SSR1 H1 H1 STARTIC RELEASE M5 M5 U V W 3~ 1/2HP White A-LINE DRIVER NFB11 2P16A A-LINE DRIVER M3 M1 M3 M3 M3 M2 M2 M2 M4 M4 H2 H3 H3 M4 1/2HP Blower Motor M3 PB W U V W U V W U V PA W Brake resistance 3~ 4.4KW 3~ 4.4KW B-LINE Servo Motor A-LINE Servo Motor 1/2HP Punching motor A-line Inverter-INVO3 U1 V1 W1 A-line Inverter-INVO5 U3 V3 W3 B-line Inverter-INVO3 U2 V2 W2 B-line Inverter-INVO5 U4 V4 W4 Inverter (INV06) Inverter (INV06) V M1 SSR3 White Blue Blue U H2 M1 White Blue SSR2 1/2HP Punching motor 3~ 1/2HP Middle Feeding motor 3~ 1/2HP Release Feeding motor 3~ 1/2HP Middle Feeding motor 3~ 1/2HP Release Feeding motor H H1 H2 H3 A-line B-line A-line B-line Heater Heater Heater Heater 114 M5 Phụ lục Sơ đồ điều khiển máy cắt bao bì màng mỏng NFB1 3P75A 380/210 20KVA To control NFB 3P40A RED L1 115 Y0 Y2 R1 Feeding two speed Y3 AV Hot pin Y6 R2 Hot pin Y7 R6 Hot pin Y21 R3 B-LINE Y23 AV A - line Bag pressing Y24 AV B - line Bag pressing Y25 Abnormal lamp (carmfull) Y26 Abnormal lamp (breakfim) Y27 Abnormal lamp (mark) c V V SSR7 Y32 SSR6 Y30 SSR5 37 Y30 SSR4 34 C Y31 31 Y31 Y33 R3 31 R2 S31 30 R3 C31 V R2 S30 30 C30 C V Y34 C34 AV Cooling Air AV Auxiliary Feeding Air B AV Auxiliary Feeding Air A AV Rubber roller air B AV Rubber roller air A Y35 Y34 C V 37 C37 AV Auxiliary Air FROM P03 R Main unit Y37 Y37 C Y10 Y11 Y44 Y45 Y46 Y47 Counter zero point Servo 20N (white line) Reverse of machine stop Clamp Caution 02 Clamp Forward P400 Clamp Backward 00 Y40 S1 Servo start 116 Y4 Y5 Y5 Y6 Y6 Y7 Y10 Y7 Y10 Y11 Y11 Y12 Y12 Y13 Y13 Y14 Y14 Y21 1A Y5 Y4 1A Y4 (AV42) LOWER CYLINDER FOR BAG FOLDING (AV43) LOWER CYLINDER FOR BAG FOLDING LOWER CYLINDER FOR BAG FOLDING 1A Y11 1A Y12 1A R7 22 1A Y13 A LINE CUTTING MOULD DOWN Y21 1A 20 CYLINDER ENABLE 1A Y15 CONVEYOR ENABLE Y15 24 1A 23 R3 Y14 R2 A LINE CUTTING MOULD PRESSING TR1 TIMER 1A Y22 20 CYLINDER ENABLE Y20 Y23 14 R8 U7 U14 U17 W7 Y17 Withe Yellow W17 Withe 4UF Black SCRAP CONVEYOR ENABLE MOTOR Y23 Y7 M7 R8 CONVEYOR ENABLE M7 SS22E-M MOTORO CONTROLLER 1A Y23 R8 CONVEYOR ENABLE MOTOR 1A Y20 TR TIME FOR PRESSING Y17 Y22 1A Y17 B LINE CUTTING MOULD PRESSING Y16 1A Y16 B LINE CUTTING MOULD DOWN R8 Yellow U17 Black 4UF Y7 V7 R8 CONVEYOR ENABLE MOTOR R7 21 R7 20 CLAMP FORWARDING R6 20 CLAMP FORWARDING B LINE 1A Y7 Y10 FRONT TO RAISE A CYLINDER (AV39) CIAMPING A LINE 1A Y6 (AV40) WHOIE BAG CYLINDER 117 T T T RD T DISPLAY H3 CUTTING KNIFE TRANSFORMER Tr HOP PIN TRANSFORMER Tr1 STATIC RELEASE E BLOWER M5 A-LINE INVERTER R7 B-LINE INVERTER R8 R H2 B-LINE BASE H1 A-LINE BASE 10 H B-LINE SEALING BAR PLC A-LINE SEALING BAR 11 PLC Y7 A-LINE EPC EPC B-LINE EPC 23 24 R2 TO Punching unit R2 220VAC 24VDC POWER SUPPLY ON OFF R2 R3 R4 R5 R7 MD MD LAMP +V TO P04 V 118 Phụ lục Các ký hiệu sơ đồ mạch điện NFB NO FUSE BREAKER TH TEMPERATURE CONTACT (C-H) PS PRESSURE CONTACT (N.O.) Tr TRANSFORMER FUSE M MAGNETIC CONTACTOR FOR Y- STARTING HEATER D MAGNETIC CONTACTOR FOR Y- STARTING GROUND S MAGNETIC CONTACTOR FOR Y- STARTING TERMINAL CONTACTOR MS MAGNETIC CONTACTOR FOR SELECT SWITCH (N.0.) MC MAGNETIC CONTACTOR FOR PUSH BUTTON SWITCH (N.O.) TR TIMER EMERGENCY STOP SWITCH (N.C.) (MUSHROOM HEAD) GL PILOT LIGHTS (GREEN) LIMIT SWITCH (N.C.) A AMPERE METER OL THERMAL OVER LAOD RELAY F H E TIMER SWITCH (N.O.) THERMO COUPLER T.B TERMINAL BLOCK ... Đề xuất phơng án giám sát theo dõi tập trung dây chuyền công nghệ sản suất bao bì nhựa màng mỏng Công ty cổ 92 phần nhựa bao bì Hanel 4.1 Khái niệm hệ SCADA 92 4.2 Xây dựng hệ thống giám sát theo. .. "Xây dựng hệ thống theo dõi, giám sát tập trung trình sản suất Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel" xuất phát từ yêu cầu thực tế nhà máy nhằm nâng cao chất lợng hệ thống điều khiển, giám sát theo. .. ép nhựa sản xuất bao bì màng mỏng Công ty cổ phần nhựa bao bì Hanel 4 Nội dung nghiên cứu - Khảo sát đánh giá hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất ép nhựa Công ty cổ phần Hanel xốp nhựa - Hệ