BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN PHỤNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SỰ CỐ MISSROLL TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG CÁN CỦA DÂY CHUYỀN CÁN THÉP VẰN S K C 0 9 NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN VĂN PHỤNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SỰ CỐ MISSROLL TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG CÁN CỦA DÂY CHUYỀN CÁN THÉP VẰN NGÀNH: CHẾ TẠO MÁY 605204 Hướng dẫn khoa học: TS HUỲNH NGUYỄN HOÀNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2013 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ 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 riêng địa liên lạc:79/10, LêVănChí, Linh Trung Thủ Đức Điện thoại 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: 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: khí chế tạo máy Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Nghiên cứu tính công nghệ kết cấu chi tiết máy Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 01/2010, hội đồng khoa 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: Nơi công tác Thời gian Công việc đảm nhiệm Công ty cổ phần Thép Pomina 08/2009 đến Quản lý sản xuất Đường 27, khu công nghiệp Sóng Thần Chức vụ: trưởng ca II,Dĩ An, Bình Dương i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 04 năm 2013 (Ký tên ghi rõ họ tên) Nguyễn Văn Phụng ii CẢM TẠ Em xin chân thành cảm ơn Thầy Huỳnh Nguyễn Hoàng tận tình hướng dẫn thời gian qua Đồng thời cảm ơn anh kỹ sư Phan Lê Nghĩa, trưởng phận điện tự động công ty cổ phần Thép Pomina giúp đỡ nhiều thời gian thực đề tài, đồng cảm tạ bạn học viên có nhiều đóng góp thời gian học tập nghiên cứu Tuy nhiên, thời gian thực đề tài không thiếu xót, kính mong quý Thầy bạn đóng góp thêm cho đề tài ngày hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Trân trọng iii TÓM TẮT Đề tài: nghiên cứu xử lý cố missroll vận hành hệ thống cán dây chuyền cán thép vằn Thời gian: 10/2011-04/2013 Địa điểm: công ty công ty cổ phần thép Pomina Khoa học tự động phát triển tạo đà cho ngành sản xuất phát triển theo, mô hình sản xuất thực mang tính tự động hóa cao Ngành thép vậy, với tính nguy hiểm, độc hại cao đầu việc áp dụng mô hình tự động hóa Đặc điểm bật sản xuất tự động khâu phải tuân thủ nhịp sản xuất, khâu bị ngưng trệ làm ảnh hưởng đến trình sản xuất Trong sản xuất thép, hệ thống cán giữ vai trò chủ chốt, hệ thống có cố làm chậm trình sản xuất Một cố thường gặp hệ thống cán cố missroll ( vật cán không vào trục cán được, dẫn đến bị đùn tắc, phi ) Missroll gây nhiều thiệt hại như: làm ngưng sản xuất, hư hỏng guide dẫn hướng, gãy trục cán, gây hỏa hoạn, gây an toàn cho người…Tuy nhiên, trình phát xử lý cố người giám sát thực Vì thế, em xin chọn đề tài nghiên cứu phát hiện, xử lý cố missroll vận hành hệ thống cán dây chuyền cán thép vằn để phát nhanh, giảm thời gian xử lý Phương án 1: dựa vào tải giá cán để phát đưa biện pháp xử lý Vật cán qua giá cán làm tải giá cán tăng lên Phương pháp tiết kiệm vật tư bị nhiễu có cố bể bạc đạn hay trục truyền động hộp số tải giá cán không Phương án 2: đặt cảm biến sau giá cán, vật cán qua giá cán cảm biến phát Phương pháp tốn kinh phí mua cảm biến lại thu đươc tín hiệu dễ dàng, xác Đây phương án nghiên cứu đề tài Giải quyết: vật cán qua giá cán cảm biến phát hiện, sau khoảng thời gian cảm biến phải phát vật cán Nếu không báo lỗi missroll, đưa phương án giải Đề tài giảm thời gian xử lý missroll gây ra, hệ lụy mà mang lại, góp phần nâng cao suất cán trình iv ABSTRACT Topic: research handling missroll incident in the operating system's rolling of rolling rebar Time: 10/2011-04/2013 Science automation development makes for development industry, production models are made highly automation The steel industry, with highly dangerous, toxic has been at the forefront in the application of automation model Features of automated production, stages must comply with the production rate, a stalled stage will affect the manufacturing process In steelmaking, rolling system plays a key role, this system has the problem will slow down the production process A common problem of rolling system is 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 v 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 hình ……………………………………………………………… x Danh sách bảng ………………………………………………………… xv LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………………………… Chƣơng GIỚI THIỆU ………………………………………………………… 1.1 Tính cấp thiết đề tài……………………………………………………… 1.2 Ý nghĩa đề tài:……………………………………………………………4 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài:…………………………………………… 1.4 Nhiệm vụ, giới hạn đề tài:…………………………………………………… 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu: …………………………………………………… Chƣơng TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU ĐÈ TÀI …………………………… 2.1 Sự phát triển ngành cán thép giới:……………………………… 2.2 Sự phát triển ngành cán thép Việt Nam: …………………………… 2.3 Các khái niệm trình cán thép: ……………………………… vi 2.3.1 Phôi cán: ………………………………………………………………… 2.3.2 Sản phẩm cán:…………………………………………………………… 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 Công ty Cổ Phần Thép Pomina:………………… 14 2.5 Sự hạn chế trình tự động dây chuyền cán công ty:……… 21 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT……………………………………………… 22 3.1 Cảm biến phát 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 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 vii i Module AI/AO……………………………………………………………… 36 j Module chức (FM) …………………………………………………… 37 3.2.4 Kết nối hệ SIMATIC PLC S7-300 …………………………………… 37 3.2.5 Phƣơng pháp gán địa tự động ……………………………………… 38 3.2.5.1 Gán địa cho Module tƣơng tự ……………………………… 38 3.2.5.2 Gán địa cho Module số ……………………………………… 38 3.2.6 Sự khác điều khiển Relay điều khiển PLC:…… 39 3.2.7 Phƣơng thức thực chƣơng trình PLC:………………… 41 3.2.8 Các lĩnh vực ứng dụng PLC S7-300 ……………………………… 42 3.3 Tổng quan 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 project mới:……………………………………………… 50 3.3.3.3 Cài đặt driver kết nối PLC:………………………………………… 50 3.3.3.4 Định nghĩa tag sử dụng: ………………………………………… 51 3.3.3.5 Tạo soạn thảo giao diện ngƣời dùng: …………………………… 52 3.3.3.6 Thiết lập cửa sổ báo lỗi alarm: ……………………………………… 53 3.3.3.7 Chạy chƣơng trình: ………………………………………………… 53 Chƣơng CÁC GIẢI PHÁP VÀ PHƢƠNG HƢỚNG KHẮC PHỤC MISSROLL………………………………………………… 54 4.1 Những thiệt hại missroll gây ra: ……………………………………… 54 viii Hình 6.40 Chọn 18 giá cán để cán nhóm sản phẩm D14, D16, D18 Hình 6.41 Khởi động 18 giá cán bật valve nƣớc dàn cán thô Nếu nhƣ ta chọn khởi động giá cán xong, phôi đến trƣớc dàn cán, cảm biến trƣớc giá A1 phát vật cán sáng lên, lỡ nhƣ giá cán quên chƣa khởi động chƣơng trình báo lỗi yêu cầu khởi động giá cán lại 157 Hình 6.42 Giao diện thể giá chƣa khởi động Hình 6.43 Bảng thông báo lỗi khởi động giá Khi hoàn tất trình khởi động, bắt đầu chu trình cán Vật cán lần lƣợt qua 18 giá cán, cán không xảy missroll trình cán đƣợc thực liên tục 158 Hình 6.44 Quá trình cán không xảy missroll Khi có tƣợng missroll giao diện báo lỗi tiến hành phƣơng án xử lý ứng với loại missroll: Hình 6.45 Missroll dàn thô vị trí giá 2-3 159 Missroll giá 2-3 dừng dàn lăn trƣớc giá cán, tắt valve nƣớc làm mát dàn thô, dừng giá A1, A2, 1,2, để tháo gỡ vật cán bị miss Hình 6.46 Missroll dàn trung Thông báo missroll, tắt dàn lăn, dao Cv1 chặt bỏ vật cán  Cán sản phẩm D20, D22: Chọn khởi động 16 giá cán, bỏ hai giá 15, 16 Hình 6.47 Cán sản phẩm D20, D22 160 Các cố missroll cán nhóm sản phẩm D20, D22: Hình 6.48 Missroll dàn thô vị trí giá A2-1 Hình 6.49 Missroll dàn tinh vị trí giá 13-14 161  Cán sản phẩm D25, D28: Chọn khởi động 14 giá cán, bỏ bốn giá 13, 14, 15, 16 Hình 6.50 Giao diện cán D25, D28 Hình 6.51 Missroll dàn trung vị trí giá 7-8 162  Cán sản phẩm D32: Chọn khởi động 12 giá cán, bỏ giá 9, 10, 13, 14, 15, 16 Hình 6.52 Giao diện cán sản phẩm D32 Hình 6.53 Missroll dàn trung vị trí giá 8-11 163 6.5 So sánh kết nghiên cứu thực tế sản xuất: Lập trình cho công tác phát xử lý missroll tự động hậu mà missroll gây giảm bớt cách đáng kể thời gian, nhƣ khối lƣợng công việc thực để giải Sau diện tích mặt cắt ngang vật cán giá cán, dựa vào bảng thông số này, so sánh lợi ích công tác nghiên cứu, nhƣ tính ứng dụng đề tài: STT Giá D14 D16 D18 D20 D22 D25 D28 D32 cán A1 20077 20077 20077 20077 20077 20077 20077 20077 A2 15444 15444 15444 15444 15444 15444 15444 15444 11810 11810 11810 11810 11810 11810 11810 11810 8509 8509 8509 8509 8509 8509 8509 8509 5727 5727 5727 5727 5727 5727 5727 5727 4202 4202 4202 4202 4202 4202 4202 4202 2832 2832 2832 2832 2832 2832 2832 2832 2137 2137 2137 2137 2137 2137 2137 2137 1530 1530 1530 1530 1530 1530 1663 1706 10 1201 1201 1201 1201 1201 1201 1365 1411 11 885 885 885 885 939 994 1192 12 10 718 718 718 718 770 836 1017 164 13 11 522 555 594 587 686 674 841 1121 14 12 387 454 503 500 611 505 634 827 15 13 291 373 443 421 514 16 14 237 308 400 323 391 17 15 203 263 340 18 16 158 206 262 Bảng 6.1 Diện tích mặt cắt ngang vật cán giá Sau ta so sánh kết ứng với ba loại missroll: missroll dàn thô, missroll dàn trung, missroll dàn tinh ứng với D14: Chỉ tiêu so sánh - Giám sát tay Thời gian phát xử lý Giám sát tự động Dựa vào quan sát Công tác phát ngƣời, bị chi xử lý cách tự động, phối yếu tố chủ kịp thời phát đƣa quan nhƣ: tập trung biện pháp xử lý ý, tinh thần làm việc, khả đƣợc lập trình, không tạo phán đoán, thái độ lƣợng đùn lớn công việc, yếu tránh làm gãy trục, tố xung quanh tác công tác hậu xử lý động…dẫn đến phát nhanh chóng chậm đƣa cách giải không kịp thời thỏa đáng Nhiều trƣờng hợp xảy nhƣ: gãy trục cán, làm hỏng 165 guide dẫn hƣớng, thời gian xử lý kéo dài lƣợng đùn sau miss lớn, vật cán bị thất thoát nhiệt… - Ví dụ sản phẩm cán Bị missroll rồi, ngƣời Giám sát cách chủ d14, bị missroll giám sát phát hiện, bị động, có miss lập vị trí giá – động công tác giám tức phát xử lý, (missroll dàn thô) sát, thời gian phát không gây đùn tắc nhiều chậm 2s so Cảm biến đặt sau giá cán với công tác lập trình theo 0.5m, missroll, dõi Do vật cán bị miss lƣợng đùn vật cán đùn nhiều 0.73m 0.5m cảm biến đặt 1s Nếu chậm phát sát tâm trục cán lƣợng vật cán đùn giảm đùn tăng lên theo công thức: s = v.t, với v = 0.73 m/s tốc độ giá cán 5, t lâu s tăng, khâu hậu xử lý lâu, hƣ hại nhiều Ngoài ra, phát vật cán bị miss xong, ngƣời vận hành lại đƣa phƣơng pháp giải sai lầm nhƣ bấm nhầm nút nhấn chẳng hạn, gây ảnh hƣởng lớn đế suất 166 cán - Vị trí missroll Công nhân vận hành phải Chỉ tắt giá liên giá khác dàn thô tắt toàn dàn thô để tháo quan đến miss nên thời gỡ - Ví dụ sản phẩm cán gian xử lý nhanh Phát kịp thời vật d14, bị missroll cán phi là: Phát kịp thời vật cán phi là: vị trí giá 10 – 11 T = 5.21 + 1.87 + 1.46 + T = 5.21 + 1.87 + 1.46 + (missroll dàn trung) 1.08 + 0.87 = 10.49s 1.08 + 0.87 = 10.49s Do chiều dài vật cán là: Do chiều dài vật cán s = 2.86 x 10.49 = 30m là: s = 2.86 x 10.49 = Trong 2.86 tốc độ giá 30m cán 10 Thời gian phát chậm lƣợng phi lớn Giả sử phát chậm 2s s = 35.7m - Ví dụ sản phẩm cán Phát kịp thời vật d14, bị missroll cán phi là: Phát kịp thời vật cán phi là: vị trí giá 15 – 16 T = 1.27 + 0.56 + 0.42 + T = 1.27 + 0.56 + 0.42 + (missroll dàn tinh) 0.34 + 0.29 = 2.88s 0.34 + 0.29 = 2.88s Do chiều dài vật cán là: Do chiều dài vật cán s = 10.12 x 2.88 = 29.2m là: s = 10.12 x 2.88 = Thời gian phát 29.2m chậm lƣợng phi lớn Giả sử phát chậm 167 1s s = 39.26m Bảng 6.2 So sánh kết nghiên cứu Đặc biệt, ý nghía quan trọng đề tài mang lại là: ngƣời hay chủ quan, thƣờng vật cán hay bị missroll đầu cán, đầu qua hết giá cán ngƣời quan sát không tâm theo dõi nữa, kết tốc độ cán thay đổi, vật cán bị đứt gây miss nhƣng ngƣời quan sát không phát Nhiều trƣờng hợp vật cán bị miss đùn phôi ngƣời quan sát phát hiện, làm chậm tiến độ sản xuất Với đề tài chƣơng trình giám sát đƣợc tiến hành liên tục trình cán, xảy miss chƣơng trình phát báo ngƣời quan sát 168 CHƢƠNG KẾT LUẬN, ĐỀ NGHỊ Đề tài đáp ứng đƣợc yêu cầu đặt yêu cầu phát triển thời đại mới, thời đại văn minh trí tuệ, ngƣời tham gia vào trình giám sát, góp phần giải phóng sức lao động ngƣời Tuy nhiên chuyên ngành kỹ sƣ khí nên trình thực đề tài việc lập trình mô thô, mong nhận đƣợc phản hồi, giúp đỡ quí Thầy Cô, bạn vấn đề sau Hƣớng nghiên cứu thời gian tới dựa vào tải giá cán để khắc phục cố trên, đồng thời tìm mối liên hệ WinCC PLC để lập trình cho timer xác lập giá trị từ giao diện WinCC 169 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đào Minh Ngừng, Nguyễn Trọng Giảng, Lý thuyết cán, NXB GD 2006 [2] Lê Văn Doanh, Phạm Thƣợng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạch Sơn, Đoàn Văn Tân, Các cảm biến kỹ thuật đo lƣờng điều khiển, NXB KHKT, Hà Nội 2007 [3] Nguyễn Doãn Phƣớc, Phan Xuân Vinh, Vũ Văn Hà, Tự động hóa với Simatic S7 – 300, NXB KHKT, Hà Nội 2007 [4] Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Lập trình giao diện ngƣời máy – HMI (human machine interface), NXB Hồng Đức 2011 [5] Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Cad tự động hóa tự học S7 WinCC hình ảnh, NXB Hồng Đức 2012 170