Chương TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ CẮT ỐNG TRONG CÔNG NGHIỆP 1.1.Khái quát hệ thống cắt ống tự động sử dụng cảm biến 1.1.1.Mơ hình hệ thống Hình 1.1:Mơ hình hệ thống cắt tợ động -Sử dụng cảm biến điện từ làm tín hiệu báo đú chiều dài -Dùng hệ thống khí truyền động cho bàn xe cưa Hình 1.1:Mơ hình bàn xe cưa hệ thống cắt ống sử dụng cảm biến 1:Xi lanh kéo 4:xilanh truyền động cho lưỡi cưa lên/xuống 2:Xi lanh kẹp 5: Đĩa cưa 3A ,3B xilanh đẩy 6: Ống PX1: Cảm biến phát tín hiệu cắt PX4,PX5 :Cám biến phát ống băng tải ,2 LS1/LS2 : Công tác hành trình( có tín hiệu lưỡi cưa lên/ xuống LS3/LS9:Cơng tác hành trình( có tín hiệu kẹp đóng/ mở ) LS4: Giới hạn lùi xilanh đẩy LS10:Vị trí ban đầu bàn xe LS5: Giới hạn xe lùi LS6 :Giới hạn dừng xe 1M4: Động truyền động quay lưỡi cưa 1M5,1M6: Động truyền động cho roll băng tải ,2 1.1.2.Hành trình cắt ống 1.2.Hệ thống cắt ống theo công nghệ DDS 1.2.1.Sơ đồ điều khiển kĩ thuật số DDS Hình 1.2:Sơ đồ điều khiển Trong đó: PG:Máy phát xung 1a ,2a: Bộ chứa hay cịn gọi ghi nhận tín hiệu tổng hợp 2: Đặt giới hạn độ dài ống 2a: Bộ nhớ xung đặt 3a,3b: Thanh nghi điều khiển 4a,4b:Bộ mã hố tín hiệu tương tự 4c: Bộ cộng 4d :Cảm biến dấu tín hiệu cộng 5: Bộ điều khiển tốc độ 5a: Bộ chỉnh lưu thyristor 6(M): Môtor động điện chiều 7(T):Máy phát tốc 8: Bộ khí bánh hộp số 9: Đĩa cắt hay bàn xe cưa 10: Vật liệu ống thép 11:Trục quay giúp cho việc đo tốc độ truyền động ống 12: Hiển thị *DDS ? DDS viết tắt Digial dc Servo : điều khiển động servo DDS bao gồm khối : DDSLPS DDSCR Khối DDSLPS khối tiền sử lí (bao gồm ghi tín hiệu 1a ,1b ,3a,3b tín hiệu chiều dài đặt 2,bộ so sánh ,bộ khuyếch đại ) với chức làm việc sau Tín hiệu máy phát xung PG2 đo (khi chạy ống )và tín hiệu máy phát xung PG1 đo (khi động truyền động cho bàn xe cưa hoạt động) , đưa tới ghi nhận tín hiệu 1a,1b Từ ghi đưa tới so sánh để so sánh với tín hiệu đặt Biếu thức (L-A+B)tiến dần đến Khi(L-A+B)sẽ có tín hiệu từ DDSLPS gửi tới khối vi xử lí DDSCR có tín hiệu gửi tới điều khiển PLC Khối DDSCR :là khối vi xử lí (bao gồm cáccon chip với chức riêng biệt ,bộ mã hố tín hiệu ,bộ cộng tín hiệu ).Khối đảm bảo tín hiệu đồng tốc tốc độ bàn xe cưa tốc độ dây truyền Thực chất đưa điều khiển góc mở Thyristo chỉnh lưu sau Hình1.3 :Sơ đồ khối điều khiển tương tự DDS 1.2.2.Thuật toán điều khiển Chương THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO CƠNG ĐOẠN CẮT ỐNG 2.1.Sơ đồ ngun lí sơ đồ điều khiển Hình 2.1:Sơ đồ ngun lí cấp nguôn cho băng tải cưa Bảng 2.1:Phân công đầu vào 2.2.Nguyên lí hoạt động - Hai động M1,M2 truyền động cho băng tải Đặc điểm làm việc động có điều chỉnh tốc độ cuộng sinh từ VS Nguồn qua Aptomat Q1 cấp nguồn cho động M1 truyền động cho băng tải Nguồn qua Aptomat Q2 cấp nguồn cho động M2 truyền động cho băng tải - Một động cưa : Nguồn qua Aptomat Q3 cấp nguồn cho động cưa hoạt động -C1,C2,C3 role nhiệt bảo vệ qua tải cho động 2.3.Đặc tính làm việc động truyền động Hình2.2:Đặc tính làm việc Tại 0:Có tín hiệu cắt ống thứ n lúc bàn xe cưa vị trí home 0t1:là khoảng thời gian bàn xe cưa tăng tốc T1 t2: Là khoảng thời gian bàn xe cưa chạy đồng tốc với dây truyền T2t3 :Là khoảng thời gian bàn xe cưa giảm tốc T3t4: Là khoảng thời gian bàn xe tăng tốc đảo chiều T4t5: khoàng thời gian bàn xe cưa chạy đồng tốc home T5t6 : Là khoảng thời gian bàn xe cưa giảm tốc T6t7:Là khoảng thời gian bàn xe cưa nghỉ vị trí home đợi có tín hiệu cắt lần thứ n+1 Tại I:Có tín hiệu cắt thứ n+1 Gọi khoảng cách xe chạy từ vị trí home đến vị trí bắt đầu đảo chiều ngược lại Soc :Soc= Soa+Sab+Sbc (khoảng OC bao gồm đoạn : đoạn tăng tốc Sab đoạn giảm tốc Sbc) n t2 t3 n t3 S OC = ∫ atdt + ∫ vdt + ∫ ( vdc − at ) dt Thời gian giảm tốc thời gian cưa xuống Thời gian cưa xuống phụ thuộc vào yếu tố ; độ dày ống , đường kính ống , độ sắc lưỡi cưa Thông thường thời gian cưa xuống để cắt xong ống vào khoảng 0.6 đến s giá trị đặt cao 1s Nên quãng đường xe chạy đồng tốc với chuyền tính sau n ∫ t2 ∫ S AB = v dc × t cua = S OC − atdt + vdt + n t3 ∫ (v dc − at ) dt t3 Với vận tốc lớn dây chuyền 60 mét/phút thời gian lớn để cưa xuống từ giới hạn xuống giới hạn giới, tính quãng đường lớn mà xe chạy đồng tốc : ABmax=60m/p*1s=60m/p*1/60p= 1met Để có đường đặc tính đọng tuyền động bàn xe cưa ta xét qua trình mơ Chương CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 3.1.Chương trình điều khiển sử dụng PLC S7-300 3.1.1.PLC-Cắt ống tự động a)Sơ đồ điều khiển b)Thuyết minh sơ đồ Hoạt động PLC sau : Sau mạch Ready hoan thiện, thợ vận hành cần ấn nút mill line run đồng thời ấn nút welding tăng dấn tốc độ dây chuyền bằn tốc độ cho phép Khi ống bắt đầu qua cảm biến PX1 lúc I4.7=1 đồng thời cơng tắc chọn sang chế độ tự động I4.3=1 có hành trình cắt ống sau : Tại laben26 :Khi I4.7=1 (PX1=1) M9.0,M12.0 =1 toàn mạch cắt sau M0.0=1 I4.3 =1 Tại laben12: Khi trạng thái cắt xong tồn I3.4=1giới hạn lưỡi cưa, I5.2=1 giới hạn mở kẹp ,I4.1 giới hạn xe vị trí đầu Do M12.0=1 M10.5=1 làm cho M20.4 vàQ20.3 ,Q20.4 =1 Tại laben15:Khi Q20.3 =1 (van kẹp làm việc)tương đương với LS kẹp tác động I4.4=1thì M11.2=1 trạng thái T9=0 B11.2=1 B10.1=1.Khi B10.1=1 Q20.2=1 lưỡi cưa bắt đầu xuống cắt xong ống ,cũng lúc tín hiệu tới I4.2( giới hạn cưa xuống )làm cho I2.4 mạch PLC mở nên Q20.2=0 lưỡi cưa tở vị trí up (lưỡi cưa lên)và đồng thời I2.4 PLC lại kín mạch Xét lại q trình cưa xuống lên , ta thấy M11.2=1 T9=1 sau 500ms M10.1=0 mạch Saw down trì cho M10.1 Q20.2.Vậy Q20.2=0 cắt toàn mạch Saw down để chờ cho hành trình cắt ống lần sau Tại laben14:Khi bắt đầu có tín hiệu cắt off saw down (Q20.2=1)và cắt xong ống, có tín hiệu input I2.4, làm I2.4 laben đóng lại ,cộng với việc Q20.4 (feeding for ward –SV 12) thoả mãn =1 Do M10.0 gủi ln tiếp điểm trì cho Q20.2 I2.4 Tóm lại :Q20.2 ,I2.4 có tín hiệu Q20.4 =1 M10.0=1 chờ cho lưỡi cưa cưa hết vị trí ban đầu ,khi I3.4 có tín hiệu lúc feeding tráng thái for ward nên Q20.4 =1 Vậy M10.0=1 ,I3.4 có tín hiệu Q20.4 =1 T1=1 Sau khống thời gian đặt trước 100ms Q20.3=1 Khi Q20.3 trang thái Reset ( có tín hiệu mở kẹp) Tại laben 17 : Để chi xilanh kéo lùi Q20.4 =1 có tín hiệu I5.2 ;M10.0;I4.1 khơng có tín hiệu Xét yếu tố nhơ sau: I5.2 giới hạn kẹp mở : kẹp mở Q20.3=1 tương đương với việc I5.2=1 I4.1=0 Giới hạn xe vị trí ban đầu :cũng ln thoả mãn vị trí xe tiến Lên LS không bị tác động M10.0 =1 : Tại laben 16 M10.9 =1 ; I3.4 =1 ;I5.2 =1;Q20.3=0 mà I3.4 =1 gipí hạn cưa lên thoả mãn cưa lúc vị trí lên :I5.2 =1 đồng nghĩa với việc mở kẹp (Q20.3 =0 ) ; M10.9=1 đầu hành trình Q20.2=1 Q20.4 =1 Khi M10.9 =1 liền gửi tiếp điểm trì cho Q20.2 Vậy M10.9 =0 Q20.4=0 mà lức trang thái for ward nên Q20.4 =1 Do ta nói M10.9 thoả mãn =1 Tại laben 13 : Để cho M20.4=1 Để xilanh lùi cần có M10.4 =1 mà M10.4 =1 Q20.4=0xilanh kéo lùi ;I4.1=0 giới hạn vị trí đầu xe ; I4.5=1 cơng tác hành trình xilanh đẩy trang thái xe cưa vị trí lùi nên Q20.4 =0 hiển nhiên ,theo đà quán tính xilanh kéo lùi làm xe cưa lao thẳng cần gối đỡ xilanh đẩy ,vì xilanh đẩy chưa có tín hiệu lùi nên xilanh kéo bị lục phẩn hồi quãng đường 150 mm cần gạt bàn xe cưa tác động vào LS4(I4.5) giới hạn cuối xilanh đẩy cơng với M4.1 giới hạn vị trí đầu xe ln thoả mãn xe cưa chưa đến vị trí đầu cần I4.5=1 sau thời gian 100ms xilanh đẩy có tín hiệu lùi 3.1.2.PLC-Cắt ống công nhệ mới-DDS a)Sơ đồ điều khiển b)Thuyết minh mạch hoạt động plc_công nghệ moi Điều kiện hoạt đọng day truyền chế độ sãn sàng hoạt động M0.0( I1.8 kín mạch tức nút dung khẩn cấp E-stop bàn điều khiển khơng tác động ,và cơng tác hành trình LS E-stop bàn xe cưa không tác động I4.8 hở mạch),Q7.4=1;Q7.6=1 (xe vị trí đầu) cắt ống chế độ tự động (cơng tác Man \Auto:I4.3 có tín hiệu kín mạch )Bít trung gian M20.2 =1,khi nút ấn Auto start I1.4 kín mạch ,làm cho bít B9=1.Giả sử có tín hiệu cắt sau có đủ chiều dài ống *Xét Laben :Có tín hiệu cắt - Có tín hiệu cắt túc I1.3=1 ,cộng với điều kiện ban đầu thoả mãn như:M0.0=1,M9.0=1,Q7.6=1,Q7.4=1nên bít trung gian M10.0=1 -Theo hành trình cắt có tín hiệu “cut off signal” bàn xe cưa phải tiến *Xét lanben 3:Tín hiệu xe tiến \lùi -Để bàn xe cưa tiến M20.1=1 ,Mà M20.1 =1 : M0.0=1 ,Q7.4=1 ,M9.0=1 (đã thoả mãn theo điều kiện đầu ) M10.0=1 (Thoả mãn có tín hiệu cắt laben2) M11.0=1(Hồn tồn thoả mãn tịa laben ban đàu trước có tín hiệu cắt bàn xe cưa vị trí home ,và cảm biến phát bàn xe cưa home tác động I4.1=1) Do có tín hiệu cắt đàu M10.0=1 địng thời đầu M20.1=1 ,bàn xe cưa tiến ,cấp điện cho động truyền đọng cho bàn xe cưa Khi M20.2=1 đóng tiếp điểm tự ni cho tín hiệu cảm biến bàn xe cưa vị trí home thay cho M11.0 xe khới động gia tốc tín hiệu cảm biến bàn xe vị trí home bị tín hiệu - Theo hành trình cắt có tín hiệu xe tiến sau khoảng thời gian khởi đọng gia tốc đến tốc độ đồng với tốc độ dây truyền tạo ống bắt đầu kẹp tác động *Laben :Tín hiệu kẹp /mở kẹp -Để cho Q20.3=1 khi: M0.0=1 ,M9.0=1 (Đã thoả mãn theo điều kiện đầu) M10.0=1 (đã thoả mãn có tín hiệu cắt ) M 20.1=1 (Đã thoả mãn bàn xe cưa tiến ) Lúc thời gian T12 có điện ,sau thời gian 0.2 s đóng tiếp điểm T12 nên đầu Q20.3=1 Theo hành trình cắt bát đầu kẹp ống lúc đạt tốc độ đồng cưa phải cứt xuống *Lanben :Tín hiệu cưa xuống - Đế cho Q20.2=1 : M0.0=1,M9.0=1 (Đã thoả mãn điều kiện đầu ) M10.0=1(Đã thoả mãn có tín hiệu cắt trì) Q20.3 =1(Đã thoả mãn kẹp sãn sàng ) I3.4=1(lúc kẹp sãn sàng vị trí ban đàu lưỡi cưa xác định cảm biến giới hạn , lưỡi chưa đóng xuống nhờ cuộn van SV 10 có điện (Q20.2=1) cảm biến khơng tác động tức I3.4=1 thoả mãn ) I2.4 giới hạn (cảm biến PX chưa xuống hết lưỡi cưa không tác động ) - Do kẹp sãn sàng (Q20.3=1)thì Q20.2=1 làm lưỡi cưa xuống - Theo hành trình cắt lưỡi cưa cắt xuống từ giới hạn xuống đồng thời cảm biến giới hạn giới tác động I2.4 tác động làm hở mạch vao Q20.2 Q20.3 cuộn van SV10 điện lưỡi cưa lạpp tức lên tác động vao cảm biến tác động lưỡi cưa để chuẩn bị cho hành trình cát ống lần sau -Khi ống đợưc cắt xong có tín hiệu cut off finish *Xet laben :Tín hiệu kết thúc hành trình cắt - Khi cưa đến xuống giới hạn giới I2.4=1 làm kín mạch cho bít trung gian M12.0 (đèn báo tín hiệu cắt xong ) Đồng thời Q9.2 =1 - Theo hành trình cắt ,khi có tín hiệu cắt xong bàn xe cưa phải vị trí ban đầu *Laben : Tín hiệu xe lùi - Khi có tín hiệu cắt xong, trước xe cưa home phải có tiến hiệu cắt tín hiệu xe tiến (vì xe làm trạng thái tiến ) phải cắt mạch tín hiệu cắt trước - Khi Q9.2=1 M10.0 (theo laben ) ngắt tín hiệu cắt trước - Khi M10.0=0 M20.1=0 (theo laben )ngắt tín hiệu xe tiến, đồng thời đóng kín mạch cho M20.0=1 có tín hiệu xe lùi Lúc ban đầu M20.0 đưa tín hiệu đến đơng truyền đọng cho bàn xe cưa để đảo chiều quay động - Theo hành trình cắt xe lùi đến vị trí ban đầu hết hành trình *Laben 4:Tín hiệu vị trí đầu - Khi se trang thái trở ,lùi đến vị trí home cảm biến phát bàn xe cưa tác động tức la I4.1=1 làm cho bít trung gian M11.0=1 ,làm mở tiếp điểm M11.0 (laben2 ) làm cho M20.0 =0 làm bàn se cưa giảm tốc vị trí home - Khi bàn se cưa vị trí home hết hành trình cắt ống thứ n , sau khoáng thời gian đợi có tín hiệu cắt hành trình cắt ống thứ n+1 lặp lại - Khi ống thứ n cắt xong đưa vào băng tải , việc hất ống băng tải hay chuyển tới băng tải hất ống yêu cầu tình hình thực tế cần thiết Ta lựa chon cơng tác lựa chon băng tải hay (nếu chon băng tải I4.4=1 ,băng tải I4.4=0 ) -Khi hất ống băng tải ,xét laben : Để Q20.5 =1(SV13làm việc chế độ tay : I4.3 kín mạch lên cần I3.2=1 chế độ tự động :khi ống chạy bẳng tải bắt đầu qua cảm biến PX4 tức I4.9=1 lúc thời gian T3=0 nên T3 kín mạch ,do Q20.5=1 cuộn van SV13 có điện Đồng thời time T3=1 sau khoảng thời gian đặt s Q20.5=0 để chuẩn bị cho hành trình hất ống sau - Khi hất ống băng tải xét laben9 : để Q20.6=1 ,I4.3 kín mạch nên cần ấn nút kickẻ up(I3.2=1)chế độ auto:khi chạy băng tải bắt đàu qua cảm biến PX5 túc I4.0=1 lúc thời gian T6 =0 Q20.6=1 , Đồng thời time T6=1 sau khoảng thời gian đặt 1s Q20.6=0 để chuẩn bị cho hành trình cắt ống sau 3.2.Mơ hệ thống 3.2.1 Đặt vấn đề Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động điện cần ý hệ thực yêu cầu đặt ra, yêu cầu công nghệ ,các iêu chất lượng yêu cầu kinh tế Chất lượng hệ thống thể trang thái động tĩnh ,trong trạng thái tĩnh yêu cầu quan trọng độ xác điều chỉnh ,cịn trang thái động có yêu cầu ổn định tiêu chất lượng động hệ thống ,tốc độ điều chỉnh ,thời gian điều chỉnh số lần giao động Ở hệ truyền đọng điện cấu trúc mạch điều khiển ,luật điều khiển tham số điều khiển có ảnh hưởng lớn đến chất lượng hệ thống Độ xác hệ thống chế độ tực xá lập xá lập : Đối với hệ thống điều chỉnh đòi hỏi đại lượng điều chỉnh phải bám theo xác tín hiệu đièu khiển chế độ xá lập tựa xác lập Độ ổn định độ xá điều chỉnh tiêu kĩ thuật quan trọng bậc hệ thống tự động.Độ xá đánh giá sở phân tích sai lệch điều chỉnh ,các sai lệch phụ thuộc vào nhiều yếu tố Các khiếm khuyết phần tử hệ thống ma sát tĩnh ,sự trôi dạt điẻm ,cũng già hóa gây a sai lệch cho hệ thống Thông thường xét theo nhiệm vụ hệ thống ta phân làm loại hệ thống điều chỉnh tự đọng sau : Hệ điều chỉnh tự đọng truyền động điện điều chỉnh trì theo lượng đặt khơng đổi trì mơ men ,công suất ,tốc độ … Hệ điều chỉnh tùy động (hệ bám )là hệ điều chỉnh vị trí cần điều khiểm truyền động theo lượng đặt Hệ điều khiển chương trình :thục chất điều khiểm vị trí đại lượng điều khiểm tuân theo chương trình đặt trước 3.2.2 Đi ...1M5,1M6: Động truyền động cho roll băng tải ,2 1.1.2.Hành trình cắt ống 1.2.Hệ thống cắt ống theo công nghệ DDS 1.2.1.Sơ đồ điều khiển kĩ thuật số DDS Hình 1.2:Sơ đồ điều khiển Trong đó: PG:Máy... đọng tuyền động bàn xe cưa ta xét qua trình mơ Chương CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ MƠ PHỎNG HỆ THỐNG 3.1 .Chương trình điều khiển sử dụng PLC S7-300 3.1.1.PLC -Cắt ống tự động a)Sơ đồ điều khiển b)Thuyết... truyền Thực chất đưa điều khiển góc mở Thyristo chỉnh lưu sau Hình1.3 :Sơ đồ khối điều khiển tương tự DDS 1.2.2.Thuật toán điều khiển Chương THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN CHO CÔNG