TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ DÂY CHUYỀN SƠ CHẾ TÔN CỦA NHÀ MÁY
MỤC ĐÍCH CỦA VIỆC SƠ CHẾ TÔN
Trong ngành công nghiệp đóng tàu, thép tấm và thép hình được sử dụng với đa dạng chủng loại và kích thước Tuy nhiên, trong quá trình vận chuyển và sử dụng, thép dễ bị ảnh hưởng bởi môi trường Do đó, việc bảo vệ bề mặt thép là cần thiết để gia tăng tuổi thọ cho các công trình.
1.1.1 Các phương pháp sơ chế tôn
Phương pháp thủ công trong làm sạch bao gồm việc sử dụng các dụng cụ cầm tay như búa gõ gỉ, bàn chải sắt, dũi và dao cạo, cùng với một số dụng cụ cơ giới hóa như búa hơi và chổi thép hơi Mặc dù phương pháp này đơn giản và có chi phí thấp, nhưng hiện nay chỉ được áp dụng để làm sạch vỏ bao khi tàu vào sửa chữa hoặc những khu vực không thể sử dụng các phương pháp cơ giới Năng suất làm sạch của phương pháp thủ công dao động từ 0,9 đến 3,5 m²/giờ với dụng cụ đơn giản và khoảng 8 m²/giờ với dụng cụ cơ giới.
Phun nước áp lực cao là phương pháp sử dụng dòng nước có áp lực lớn để làm sạch bề mặt tôn Áp lực này được tạo ra bởi máy khí nén, giúp loại bỏ hiệu quả bụi bẩn và các chất bám dính Phương pháp này thường được áp dụng để làm sạch các phân đoạn đã hoàn thiện và đang được tập kết tại bãi cạnh triền đà.
+ Làm sạch bằng máy quay quả văng, sợi cáp
Phương pháp phun cát là kỹ thuật quan trọng trong việc đóng mới và sửa chữa tàu, sử dụng cát phun qua vòi có đường kính 8-9 mm với áp suất 4-5 at Góc phun cát lên bề mặt tấm tôn dao động từ 45-60 độ, và khoảng cách từ vòi phun đến bề mặt tấm là 120-150 mm Để đạt hiệu quả cao, quá trình phun cần được thực hiện đều tay, tránh phun ngắt quãng hoặc dừng quá lâu tại một vị trí đã được làm sạch.
Phương pháp phun cát khô có nhược điểm là tạo ra nhiều bụi và làm mòn nhanh chóng đầu phun Để khắc phục vấn đề này, người ta đã phát triển phương pháp phun hỗn hợp cát-nước với tỷ lệ khoảng 30 - 40% cát và 60 - 70% nước, hoặc sử dụng vòi phun cải tiến có các tia nước xung quanh để giảm bụi và tăng hiệu quả làm việc.
Phương pháp phun hạt mài hiện nay được áp dụng tại hai nhà xưởng của công ty, sử dụng hạt thép thay vì hạt cát để làm sạch bề mặt tấm tôn Các hạt này có thể là mẩu thép, mẩu gang hoặc dây thép cắt với đường kính từ 0,5 đến 0,8 mm Khi phun, các mẩu thép được tăng tốc trong bộ phận gia tốc cánh quạt, đạt tốc độ từ 155 đến 170 m/giây và khối lượng hạt phun lên tới 140 kg trong một phút, mang lại năng suất làm sạch hiệu quả.
200) m 3 /giờ, tốc độ dịch chuyển thép tấm là (1,2 - 3,6) m/phút
Phương pháp phun hạt thép không được sử dụng để làm sạch các tấm có chiều dày dưới 10 mm và các kết cấu mỏng dưới 5 mm
+ Làm sạch bằng thiết bị cơ giới khác:
Công việc sơn tàu không có quy trình cố định và phụ thuộc vào khả năng của chủ tàu cũng như lựa chọn loại sơn từ các hãng khác nhau Các hãng sơn đặt ra yêu cầu về chất lượng sơn, bề mặt tôn và thời gian thi công Nếu bề mặt không được làm sạch và còn tạp chất, lớp sơn sẽ nhanh chóng bong tróc, ảnh hưởng đến chất lượng Ngoài ra, điều kiện khí hậu như nhiệt độ và độ ẩm, cùng với thời gian sơn giữa các lớp, cũng có tác động lớn đến hiệu quả của lớp sơn.
Trước khi sơn cần làm sạch tôn Hiện Công ty có 5 cấp làm sạch: SA1,
SA1 1 2 , SA2, SA 2 1 2 , SA3 (là cấp cao nhất)
Hiện nay, nhiều hãng sản xuất thiết bị làm sạch và sơn lót đã phát triển hệ thống đồng bộ, tự động từ khâu đầu vào đến khâu đầu ra của vật liệu Điển hình là dây chuyền LAMIVER 3200 của hãng CARLOBANFI từ Italia và dây chuyền Rooller Conveyor Machine RRB.
Ba lan chế tạo Hiện nay nhà máy đóng tàu Nam Triệu đang sử dụng dây chuyền LAMIVER 3200
1.1.2 Dây chuyền sơ chế tôn LAMIVER 3200
1.1.2.1 Dây chuyền sơ chế tôn
Hình 2.3: Các bộ phận chính của dây chuyền Máy cán chuyên dùng để khử độ cong vênh cũng nhƣ khử ứng xuất dƣ của thép
Băng chuyền đầu vào là hệ thống băng tải con lăn được sử dụng để đưa thép vào khối gia nhiệt, đóng vai trò là bộ phận đầu tiên trong dây chuyền sơ chế tôn.
Khối gia nhiệt: Khi thép đƣợc nung nóng đến trên 40 0 C sẽ làm cháy hết dầu mỡ, nước và hơi nước bám trên bề mặt thép
Khối làm sạch: Gồm máy phun hạt để phun cát, hạt kim loại hoặc phun bi là tùy theo công nghệ và chủng loại vật liệu
Buồng phun sơn là một không gian kín, được trang bị các đầu phun sơn di động nhằm đảm bảo quá trình sơn diễn ra đồng đều Ngoài ra, buồng còn được trang bị hệ thống lọc và hút bụi, giúp duy trì môi trường làm việc sạch sẽ và hiệu quả.
Buồng làm khô sơn: Thường sử dụng lò buồng hoặc tuylen để đẩy nhanh việc sấy khô Năng lƣợng để sấy có thể dùng than, điện hoặc khí gas
Dây chuyền sản xuất được trang bị các thiết bị phụ trợ như máy nén khí, băng tải vận chuyển cáp và bi kim loại để phun, cùng với hệ thống giảm chấn nhằm đảm bảo độ ồn ở mức cho phép, hỗ trợ hiệu quả cho hoạt động của dây chuyền.
Tôn được cẩu qua hệ thống cẩu và đặt lên giàn con lăn đầu vào, giúp di chuyển tôn vào buồng sấy với nhiệt độ ổn định Sau khi ra khỏi buồng sấy, cảm biến đầu vào buồng phun gửi tín hiệu đến PLC khi tôn di chuyển 6m Lúc này, hệ thống bắn hạt mài hoạt động, làm sạch tôn trong khi tôn tiếp tục di chuyển trên giàn con lăn ra ngoài buồng phun.
Tôn đầu ra của buồng phun được điều khiển bởi cảm biến đầu ra, trong khi tôn đầu vào vẫn tiếp tục được đưa vào cho đến khi cảm biến đầu vào kích hoạt Hệ thống giàn con lăn vẫn hoạt động liên tục, trong khi tôn đầu ra di chuyển qua 32 cảm biến quang để xác định các thông số như độ rộng, chiều dài, chiều cao và độ dày của tôn.
Các tín hiệu được gửi đến PLC khi động cơ khởi động, làm cho 4 súng phun (2 trên, 2 dưới) di chuyển qua lại liên tục Bộ phun gắn với bộ đếm Encoder để đếm 32 vạch tương ứng với 32 cảm biến quang, với thời gian trễ 3 giây Khi súng phun di chuyển 3m, nó sẽ mở để bắt đầu phun, kết hợp với cảm biến quang để nhận diện độ rộng của lớp sơn Quá trình phun sẽ dừng lại khi chiều dài tôn di chuyển ra khỏi 32 cảm biến, với thời gian trễ phun cũng là 3 giây.
Tôn được di chuyển qua buồng sấy để làm khô sơn, sau đó được đưa ra giàn con lăn ngoài cùng Khi tôn chạm vào cảm biến của giàn con lăn, hệ thống sẽ dừng lại và sử dụng cẩu để cẩu tôn đã làm sạch ra bãi Sau khi tôn được cẩu, cảm biến trở lại trạng thái ban đầu, cho phép hệ thống giàn con lăn tiếp tục hoạt động và nhận tôn mới.
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ TRANG THIẾT BỊ DÂY CHUYỀN PHUN HẠT MÀI
1.2.1 Sơ đồ công nghệ dây chuyền
Hình 1.4 Sơ đồ dây chuyền phun hạt mài
1 : Hệ thống con lăn đầu vào
6 : Hệ thống con lăn đầu ra
Sơ lƣợc về tính năng :
Xử lý trước bề mặt thép là quá trình quan trọng nhằm loại bỏ gỉ sét, tăng cường độ cứng cho bề mặt và phun sơn chống gỉ, trước khi thực hiện các bước gia công tiếp theo.
Xử lý trước bề mặt thép có những ưu điểm sau :
- Nâng cao khả năng chống ăn mòn của sản phẩm máy móc và nguyên vật liệu kim loại
- Nâng cao khả năng chịu tải của vật liệu thép, kéo dài tuổi thọ sử dụng của vật liệu
- Đối với thép tấm ngành đóng tàu, rất có lợi cho việc bảo quản và đƣa nguyên liệu chính xác lên máy cắt điều khiển số
- Làm tăng độ nhẵn bóng của bề mặt
- Nâng cao hiệu suất làm sạch
- Giảm cường độ lao động của công việc làm sạch
1.2.2 Kết cấu và tính năng các bộ phận a Hệ thống con lăn vận chuyển
Hệ thống con lăn vận chuyển bao gồm ba thành phần chính: hệ thống con lăn vận chuyển vào, hệ thống con lăn buồng phun bi và hệ thống con lăn vận chuyển ra.
Hệ thống con lăn vận chuyển vào – ra sử dụng ống thép đúc liền, làm từ băng thép cacbon chất lượng cao, với hai đầu trục hàn nối bằng thép tôi Qua quá trình gia công tinh, sản phẩm đảm bảo khả năng chịu tải từ 1,5 tấn đến 2 tấn/m và đạt độ đồng trục cao, giúp hoạt động êm ái.
Hình 1.5 Hệ thống con lăn đầu ra
Hệ thống con lăn buồng phun bi được bảo vệ bởi lớp vật liệu 40Cr, giúp tăng tuổi thọ lên đến 6000 giờ và dễ dàng thay thế Kích thước con lăn tiêu chuẩn là Ф 120 mm, với thiết bị truyền động lắp động cơ điện điều khiển tốc độ bằng biến tần, đảm bảo truyền động đồng bộ cho toàn bộ dây chuyền Bộ phận buồng gia nhiệt làm sạch tôn ban đầu, điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với từng loại vật liệu nhờ vào hệ thống ba động cơ gia nhiệt và quạt gió, giúp nhiệt độ phân bổ đều Hệ thống phun bi li tâm được sử dụng để làm sạch và loại bỏ gỉ sét hiệu quả.
Hệ thống phun bi làm sạch và trừ gỉ bao gồm các bộ phận chính như buồng bảo vệ trước, buồng phun bi, buồng cách ly trung gian, buồng quét sạch, buồng bảo vệ sau, cùng với hệ thống tuần hoàn vật liệu bi và hệ thống lọc bụi.
+ Buồng bảo vệ trước- sau và buồng cách ly trung gian
Buồng làm việc được thiết kế với 10 lớp rèm cao su, giúp ngăn chặn sự rò rỉ bi Dưới đáy cửa ra, một dãy bàn chải sợi nhựa tổng hợp có tính đàn hồi cao được lắp đặt, với cấu trúc treo và đáy đổ chất deo, đảm bảo độ kín khít tuyệt đối cho buồng.
Buồng phun bi được cấu tạo từ các tấm thép cường độ cao, hàn nối chắc chắn, và được bảo vệ bởi lớp tấm ZGMn 13Cr với tuổi thọ trên 6000 giờ Lớp trong của buồng được gắn chặt với vỏ ngoài bằng các bulong chịu ma sát, tạo thành một khối thống nhất, giúp tăng cường độ bền và tuổi thọ của buồng phun bi Thiết kế này cho phép buồng hoạt động hiệu quả trong điều kiện làm việc khắc nghiệt, chịu được áp lực va đập mạnh.
Việc bố trí thiết bị phun bi trong không gian 3 chiều của buồng làm việc được thực hiện thông qua mô phỏng và tính toán tối ưu bằng phần mềm chuyên dụng, nhằm đảm bảo tất cả bề mặt vật liệu đều được xử lý phun bi mà không bỏ sót Đặc biệt, tại cửa vào buồng phun bi, các thiết bị đo chiều dày vật liệu được lắp đặt để xác định vị trí hạ xuống của chổi quét sạch và thời gian mở van cấp bi, từ đó nâng cao hiệu quả phun bi.
Có 6 loại thiết bị phun bi, trong đó thiết bị phun bi kiểu li tâm được phát triển dựa trên công nghệ tiên tiến của công ty Thụy Sĩ GF + DISA.
Thiết bị phun bi có hiệu quả cao nhờ vào cấu trúc bánh xe chia bi được tính toán động năng chính xác bằng phần mềm máy tính Thiết bị này đạt tốc độ văng bi từ 70 đến 80 m/giây và hiệu suất văng bi lên tới 16 kg/phút cho mỗi 1 kW.
Cánh gạt bi của thiết bị phun bi được thiết kế để tháo lắp nhanh chóng, với cách lắp đặt từ tâm bánh xe ra ngoài, giúp tăng cường độ cố định nhờ lực ly tâm trong quá trình xoay Việc tháo cánh gạt chỉ cần một cú gõ nhẹ vào đầu ngoài, cho phép thực hiện dễ dàng trong khoảng 5 đến 10 phút Đồng thời, quá trình này cũng thuận tiện cho việc kiểm tra tình trạng mài mòn của bánh xe chia bi và bộ định hướng.
Lỗ của trục chính và bộ định hướng được gia công đồng thời, đảm bảo khe hở giữa bộ định hướng và bánh xe chia bi khớp đều, giảm mài mòn và tăng tuổi thọ cho bộ định hướng Việc này cho phép nâng cao hiệu suất thiết bị phun bi li tâm Độ chính xác cao của các chi tiết như rãnh dọc và lỗ của 8 cánh gạt bi cố định được đảm bảo nhờ vào việc sử dụng trung tâm gia công CNC nhập khẩu từ Nhật Bản, với các công đoạn gia công như chia độ, tiện thô, tiện tinh, khoan lỗ được thực hiện chính xác Điều này đảm bảo tính đối xứng và cân bằng động tối đa khi thiết bị phun bi quay với tốc độ cao, đáp ứng yêu cầu lực cân bằng ở tâm đạt 12 ~ 15 N.mm (tiêu chuẩn quốc gia 18,6 N.mm) và giảm thiểu tiếng ồn, một yếu tố quan trọng trong dây chuyền sản xuất.
Các bộ phận của thiết bị phun bi, bao gồm cánh gạt bi, bánh xe chia bi và bộ định hướng, đều được sản xuất bằng công nghệ chế tạo tiên tiến từ công ty Thụy.
Sĩ GF + DISA cung cấp vật liệu chế tạo các bộ phận thiết bị phun bi, được làm từ vật liệu đúc tinh chịu ma sát với hàm lượng Crom cao Điều này cho phép cánh gạt bi đạt sai số trọng lượng dưới 2 gram so với thiết kế, đồng thời đảm bảo tuổi thọ sử dụng lâu dài Công ty sản xuất hai loại cánh gạt bi với tuổi thọ lần lượt là 500 giờ và 1000 giờ Hệ thống tuần hoàn bi và phân loại bi cũng được tích hợp để nâng cao hiệu quả hoạt động.
Hệ thống tuần hoàn và phân loại bi chủ yếu bao gồm hai thành phần chính: hệ thống tuần hoàn bi và thiết bị phân loại làm sạch bi Hai bộ phận này tiếp tục phân loại thành các thiết bị như thùng chứa bi, ống trượt bi, thiết bị gạt bi kiểu cánh quạt, xoắn ốc hướng dọc, xoắn ốc hướng ngang, máy nâng kiểu gầu xúc và bộ phận phân loại bi Đặc biệt, bộ phận hãm cấp bi, xoắn ốc hướng dọc, xoắn ốc hướng ngang, máy nâng kiểu gầu xúc và bộ phận phân loại đều được kết nối với hệ thống điều khiển, đảm bảo quá trình hoạt động hiệu quả.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
1.3.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống a, Sơ đồ mạch động lực
Hình 1.14 Mạch động lực các động cơ máy gió chính, gió thổi viên,phun bi số 1, 2, 3
Hình 1.15 Mạch động lực của các động cơ phun bi số 4, 5, 6, máy phânly, máy nâng, máy vận chuyển ốc xoắn ngang, máy vận chuyển ốc xoắn dọc
Mạch động lực của máy vận chuyển xoắn ốc bao gồm các thành phần như bàn chải lên xuống, cơ chế lăn tự quay và thiết bị thu viên lên xuống Động cơ điện được sử dụng để điều chỉnh độ cao, cho phép di chuyển lên xuống một cách linh hoạt Hệ thống đường trục lăn có khả năng quay xuôi ngược, tạo ra hiệu suất vận hành tối ưu cho máy.
Hình 1.17 Mạch động lực và mạch điều khiển b Sơ đồ mạch điều khiển
Hình 1.18 Mạch tín hiệu đầu vào
Hình 1.19 Mạch tín hiệu đầu ra
1M : Động cơ máy gió chính ( quạt hút )
2M : Động cơ máy gió thổi viên
3M : Động cơ máy ném viên số 1 ( động cơ phun bi số 1 )
Động cơ máy ném viên số 2 (4M), số 3 (5M), số 4 (6M), số 5 (7M) và số 6 (8M) đều đóng vai trò quan trọng trong quy trình sản xuất Ngoài ra, động cơ máy phân ly (10M) cũng là một thành phần không thể thiếu, giúp tối ưu hóa hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
12M : Động cơ máy chuyển vận xoắn ốc ngang
13M : Động cơ máy chuyển vận xoắn ốc dọc
14M : Động cơ máy chuyển vận xoắn ốc thu viên
15M : Động cơ bàn chải lăn lên xuống
16M : Động cơ bàn chải lăn tự quay
17M : Động cơ thiết bị thu viên lên xuống
18M : Động cơ điện đo cao
19M : Động cơ trục lăn đƣa vào quay xuôi ngƣợc
20M : Động cơ trục lăn đƣa ra quay xuôi ngƣợc
21M : Động cơ trục lăn giữa quay xuôi ngƣợc
1YV : Van cấp viên cho động cơ ném viên số 1
2YV : Van cấp viên cho động cơ ném viên số 2
3YV : Van cấp viên cho động cơ ném viên số 3
4YV : Van cấp viên cho động cơ ném viên số 4
5YV : Van cấp viên cho động cơ ném viên số 5
6YV : Van cấp viên cho động cơ ném viên số 6
QV : Máy ống kêu báo động
HL10 : Đèn chỉ thị nguồn điện
HL11 : Đèn chỉ thị máy gió chính
HL12 : Đèn chỉ thị máy phân ly
HL13 : Đèn chỉ thị máy nâng
HL14 : Đèn chỉ thị máy xoắn ốc hướng ngang
HL15 : Đèn chỉ thị máy xoắn ốc hướng dọc
HL16 : Đèn chỉ thị thu viên
HL17 : Đèn chỉ thị bàn chải lăn tự quay
HL18 : Đèn chỉ thị bằng tay
HL19 : Đèn chỉ thị tự động
HL20 : Đèn chỉ thị báo động máy phân ly
HL21 : Đèn chỉ thị báo động máy nâng
HL22 : Đèn chỉ thị báo động máy xoắn ốc ngang
HL23 : Đèn chỉ thị báo động máy xoắn ốc dọc
HL24 : Đèn chỉ thị báo động máy ong kêu
1TA : Đồng hồ đo dòng điện máy gió chính
2TA : Đồng hồ đo dòng điện máy ném viên số 1
3TA : Đồng hồ đo dòng điện máy ném viên số 2
4TA : Đồng hồ đo dòng điện máy ném viên số 3
5TA : Đồng hồ đo dòng điện máy ném viên số 4
6TA : Đồng hồ đo dòng điện máy ném viên số 5
7TA : Đồng hồ đo dòng điện máy ném viên số 6
Rơ le nhiệt là thiết bị quan trọng trong việc bảo vệ quá tải cho các động cơ máy móc Đặc biệt, rơ le nhiệt bảo vệ cho động cơ máy gió chính, máy gió thổi viên, và các máy ném viên từ số 1 đến số 6, giúp ngăn ngừa hư hỏng do quá tải Ngoài ra, rơ le nhiệt cũng được sử dụng để bảo vệ động cơ máy phân ly và máy nâng, đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định và an toàn cho các thiết bị công nghiệp.
Rơ le nhiệt 12FR và 13FR là thiết bị bảo vệ quá tải cho động cơ máy chuyển vận, với 12FR dành cho loại xoắn ốc ngang và 13FR cho loại xoắn ốc dọc Những rơ le này giúp ngăn chặn hư hỏng động cơ bằng cách tự động ngắt khi nhiệt độ vượt quá mức an toàn, đảm bảo hiệu suất và độ bền của thiết bị.
Rơ le nhiệt 14FR được thiết kế để bảo vệ quá tải cho động cơ máy chuyển vận xoắn ốc thu viên, đảm bảo hiệu suất hoạt động an toàn Trong khi đó, rơ le nhiệt 16FR phục vụ mục đích bảo vệ động cơ bàn chải lăn lên xuống khỏi tình trạng quá tải, giúp kéo dài tuổi thọ thiết bị Cả hai loại rơ le này đều đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì hiệu quả và độ bền của hệ thống máy móc.
16FR : Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải động cơ bàn chải lăn tự quay
17FR : Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải động cơ thiết bị thu viên lên xuống
18FR : Rơ le nhiệt bảo vệ quá tải động cơ điện đo cao lên xuống
0QF : Áp tô mát chính cấp nguồn cho các động cơ hoạt động trừ động cơ máy gió chính
1QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy gió chính
2QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy gió thổi viên
3QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy ném viên số 1
4QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy ném viên số 2
5QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy ném viên số 3
6QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy ném viên số 4
7QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy ném viên số 5
8QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy ném viên số 6
10QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy phân ly
11QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy nâng
12QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy chuyển vận xoắn ngang
13QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy chuyển vận xoắn dọc
14QF : Áp tô mát cấp nguồn cho máy chuyển vận xoắn ốc thu viên
15QF : Áp tô mát cấp nguồn cho bàn chải lăn lên xuống
16QF : Áp tô mát cấp nguồn cho bàn chải lăn tự quay
17QF : Áp tô mát cấp nguồn cho thiết bị thu viên lên xuống
18QF : Áp tô mát cấp nguồn cho động cơ điện đo cao
19QF : Áp tô mát cấp nguồn cho trục lăn đƣa vào
20QF : Áp tô mát cấp nguồn cho trục lăn đƣa ra
21QF : Áp tô mát cấp nguồn cho trục lăn giữa
22QF : Áp tô mát cấp nguồn cho van mạch xung trừ bụi
23QF : Áp tô mát cấp nguồn cho nguồn điều khiển số 1
24QF : Áp tô mát cấp nguồn cho nguồn điều khiển số 2
36QF : Áp tô mát cấp nguồn cho hệ thống van cấp viên và máy ong kêu 25QF : Áp tô mát cấp nguồn cho hệ thống PLC
2SB : Nút dừng cấp nguồn cho bộ PLC
1SB : Nút khởi động nguồn cho bộ PLC
1SA, 2SA, 3SA, 4SA, : Nút dừng sự cố
V1 : Biến áp cấp nguồn cho bộ PLC
V2 : Biến áp cấp nguồn điều khiển
1U, 2U, 3U : Các biến tần điều chỉnh tốc độ động cơ trục quay vào ra và giữa 1KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ máy gió chính
Công tắc tơ 1KY cung cấp nguồn cho động cơ máy gió chính khởi động theo kiểu sao, trong khi công tắc tơ 1KA hỗ trợ khởi động theo kiểu tam giác Ngoài ra, công tắc tơ 2KM được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy gió thổi viên.
Công tắc tơ 2KY được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy gió thổi viên khởi động theo kiểu sao, trong khi công tắc tơ 2KA phục vụ cho động cơ máy gió thổi viên khởi động theo kiểu tam giác Bên cạnh đó, công tắc tơ 3KM cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 1.
Công tắc tơ 3KY được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 1 với phương pháp khởi động sao Trong khi đó, công tắc tơ 3KA cũng phục vụ cho động cơ máy ném viên số 1 nhưng áp dụng phương pháp khởi động tam giác Cuối cùng, công tắc tơ 4KM là thiết bị cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 2.
Công tắc tơ 4KY được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 2 với chế độ khởi động sao Trong khi đó, công tắc tơ 4KA cũng cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 2 nhưng với phương thức khởi động tam giác Cuối cùng, công tắc tơ 5KM là thiết bị cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 3.
Công tắc tơ 5KY được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 3 trong quá trình khởi động sao, trong khi công tắc tơ 5KA phục vụ cho khởi động theo hình tam giác.
6KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 4
Công tắc tơ 6KY được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 4 khởi động theo phương pháp sao Trong khi đó, công tắc tơ 6KA cũng phục vụ cho động cơ máy ném viên số 4 nhưng khởi động theo phương pháp tam giác Cuối cùng, công tắc tơ 7KM được thiết kế để cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 5.
Công tắc tơ 7KY được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 5 trong quá trình khởi động sao Trong khi đó, công tắc tơ 7KA cũng phục vụ cho động cơ máy ném viên số 5 nhưng khởi động theo phương pháp tam giác Cuối cùng, công tắc tơ 8KM là thiết bị cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 6.
Công tắc tơ 8KY được sử dụng để cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 6 khi khởi động sao Trong khi đó, công tắc tơ 8KA hỗ trợ cấp nguồn cho động cơ máy ném viên số 6 khi khởi động theo hình tam giác Cuối cùng, công tắc tơ 10KM là thiết bị cấp nguồn cho động cơ máy phân ly.
11KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ máy nâng
12KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ máy chuyển vận xoắn ngang 13KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ máy chuyển vận xoắn dọc
14KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ máy chuyển vận xoắn ốc thu viên 15KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ bàn chải lăn lên
15KF : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ bàn chải lăn xuống
16KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ bàn chải lăn tự quay
17KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ thu viên lên
17KF : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ thu viên xuống
18KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ đo cao lên
18KF : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ đo cao xuống
19KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ trục lăn đƣa vào
20KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ trục lăn đƣa ra
21KM : Công tắc tơ cấp nguồn cho động cơ trục lăn giữa
2KA : Rơ le trung gian cấp nguồn cho công tắc tơ 1KMY
3KA : Rơ le trung gian cấp nguồn cho công tắc tơ 1KMA
4KA : Rơ le trung gian cấp nguồn cho công tắc tơ 2KMY
5KA : Rơ le trung gian cấp nguồn cho công tắc tơ 2KMA
Rơ le trung gian 6KA đến 21KM cung cấp nguồn cho các công tắc tơ từ 3KMY, 3KMA, 4KMY, 4KMA, 5KMY, 5KMA, 6KMY, 6KMA, 7KMY, 7KMA, 8KMY, 8KMA, 10KM, 11KM, 12KM, 13KM, 14KM, 15KM, 15KF, 16KM, 17KM, 17KMF, 18KM, 18KMF, 19KM, 20KM đến 21KM Những rơ le này đảm bảo cung cấp nguồn điện ổn định và hiệu quả cho các công tắc tơ, hỗ trợ trong việc điều khiển và bảo vệ mạch điện.
1.3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống Để dây chuyền phun hạt mài hoạt động đầu tiên ta phải đóng các áp tô mát từ 0QF đến 36QF để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống Sau đó ta gạt công tắc 3SB chọn chế độ điều khiển tự động, tiếp tục đóng các áp tô mát 33QF và 34QF cấp nguồn cho mạch điều khiển, rồi ấn nút 1SB cấp nguồn cho bộ PLC qua rơ le KA nếu các nút dừng sự cố 1SA …4SA không tác động thì đèn chỉ thị nguồn điện HL10 đƣợc bật lên đồng thời các cuộn dây công tắc tơ 39KM, 40KM, 41KM đƣợc cấp điện đóng các tiếp điểm ở mạch động lực cấp nguồn cho các biến tần 1U, 2U, 3U
NGHIÊN CỨU VỀ THIẾT BỊ LẬP TRÌNH PLC VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH S7 - 300
GIỚI THIỆU VỀ S7 – 300
PLC, viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều khiển logic lập trình cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển linh hoạt thông qua ngôn ngữ lập trình Với chương trình điều khiển tích hợp, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và giao tiếp với môi trường xung quanh, bao gồm các PLC khác và máy tính Toàn bộ chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ dưới dạng các khối chương trình và thực hiện theo chu kỳ quét Để hoạt động, PLC cần có tính năng như máy tính với bộ vi xử lý (CPU), hệ điều hành, bộ nhớ để lưu trữ chương trình và dữ liệu, cùng với cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển Ngoài ra, để phục vụ cho các bài toán điều khiển số, PLC còn cần các khối chức năng đặc biệt như bộ đếm (Counter) và bộ thời gian (Timer).
Để tăng tính linh hoạt trong ứng dụng thực tế, các bộ điều khiển PLC được thiết kế với cấu hình không cố định, cho phép sử dụng nhiều loại tín hiệu đầu vào và đầu ra khác nhau Chúng được chia thành các module, trong đó tối thiểu phải có một module chính là module CPU Các module còn lại bao gồm các module nhận/truyền tín hiệu và các module chức năng chuyên dụng như PID và điều khiển động cơ, được gọi là module mở rộng Tất cả các module này được lắp đặt trên thanh ray (Rack).
Module CPU là thiết bị bao gồm bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, bộ thời gian và bộ đếm cổng truyền thông RS485 Nó cũng có thể tích hợp một số cổng vào ra số, được gọi là cổng vào ra onboard.
Trong họ PLC S7-300, có nhiều loại module CPU khác nhau, được đặt tên dựa trên bộ xử lý của chúng, chẳng hạn như module CPU312, CPU314, và CPU315.
Các module sử dụng cùng một loại bộ vi xử lý nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard và các khối làm việc đặc biệt tích hợp trong thư viện của hệ điều hành Sự phân biệt giữa các module này được thể hiện qua tên gọi với cụm chữ IFM.
Các module CPU được trang bị hai loại cổng truyền thông, trong đó cổng thứ hai chủ yếu phục vụ cho việc kết nối mạng phân tán Cùng với cổng truyền thông này, các phần mềm thông dụng đã được cài sẵn trong hệ điều hành để hỗ trợ Đặc biệt, các module CPU này được phân biệt với các loại module khác thông qua cụm từ "DP" trong tên gọi.
PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp, với mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét Vòng quét bắt đầu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số đến vùng bộ đệm ảo I, sau đó là giai đoạn thực hiện chương trình từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 Cuối cùng, nội dung của bộ đệm ảo Q được chuyển đến các cổng ra số.
Vòng quét đƣợc kết thúc bằng giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi
Hình 2.1 Vòng quét chương trình
Lưu ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan đến cổng vào/ra tương tự; do đó, các lệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý mà không thông qua bộ đếm.
Thời gian vòng quét của PLC, hay thời gian cần thiết để hoàn thành một vòng quét, không cố định và có thể thay đổi Mỗi vòng quét có thể mất thời gian khác nhau tùy thuộc vào số lượng lệnh trong chương trình và lượng dữ liệu được truyền trong quá trình đó Do đó, có vòng quét diễn ra nhanh chóng, trong khi có vòng quét lại kéo dài hơn.
Thời gian vòng quét trong PLC ảnh hưởng trực tiếp đến tính thời gian thực của chương trình điều khiển Khi đọc dữ liệu từ đối tượng và gửi tín hiệu điều khiển, thời gian trễ tương ứng bằng thời gian vòng quét Do đó, thời gian vòng quét ngắn sẽ cải thiện hiệu suất thực hiện chương trình, nâng cao khả năng phản hồi của hệ thống.
Việc sử dụng các khối chương trình đặc biệt như OB40 và OB80 với chế độ ngắt cho phép thực hiện chương trình ngay khi có tín hiệu ngắt xuất hiện, không bị giới hạn trong giai đoạn thực hiện chương trình Khi tín hiệu ngắt xuất hiện, PLC sẽ tạm dừng các công việc hiện tại để xử lý khối chương trình tương ứng Tuy nhiên, nếu có nhiều tín hiệu ngắt trong một vòng quét, thời gian quét sẽ tăng lên, ảnh hưởng đến tính thời gian thực của chương trình Do đó, cần tránh viết chương trình xử lý ngắt quá dài và lạm dụng chế độ ngắt để đảm bảo hiệu suất điều khiển.
Khi thực hiện lệnh vào/ra, lệnh thường không tương tác trực tiếp với cổng mà thông qua bộ đệm ảo trong vùng nhớ tham số Hệ điều hành CPU quản lý việc truyền thông giữa bộ đệm ảo và ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 Đối với một số module CPU, khi gặp lệnh vào/ra ngay lập tức, hệ thống sẽ tạm dừng mọi công việc khác, bao gồm cả chương trình ngắt, để thực hiện lệnh trực tiếp với cổng vào/ra.
Chương trình cho S7-300 được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC ở khu vực dành riêng cho chương trình, với hai dạng cấu trúc lập trình khác nhau Cấu trúc lập trình tuyến tính cho phép toàn bộ chương trình điều khiển nằm trong một khối bộ nhớ, phù hợp cho các bài toán tự động nhỏ và không phức tạp Khối OB1 được chọn để PLC quét và thực hiện các lệnh một cách liên tục, từ lệnh đầu tiên đến lệnh cuối cùng, trước khi quay lại lệnh đầu tiên.
Hình 2.2 Vòng quét + Lập trình có cấu trúc:
Chương trình được chia thành các phần nhỏ với nhiệm vụ riêng, nằm trong các khối chương trình khác nhau, phù hợp với các bài toán điều khiển phức tạp Khi có tín hiệu báo ngắt, hệ thống sẽ tạm dừng công việc đang thực hiện, chẳng hạn như tạm dừng OB1 để xử lý chương trình trong các khối OB tương ứng Ví dụ, nếu tín hiệu ngắt do sự cố truyền thông xuất hiện khi đang thực hiện OB1, hệ thống sẽ tạm dừng OB1 và chuyển sang thực hiện chương trình trong OB87 Sau khi hoàn thành OB87, hệ thống sẽ trở lại và tiếp tục thực hiện phần còn lại của OB1.
Khác với lập trình tuyến tính, lập trình có cấu trúc (structure programming) chia chương trình thành các khối FC hoặc FB với nhiệm vụ cụ thể, được quản lý từ các khối OB Phương pháp này rất thích hợp cho các bài toán điều khiển phức tạp và nhiều nhiệm vụ, đồng thời dễ dàng cho việc sửa chữa và gỡ rối sau này.
2.1.4 Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng: