Nghiên cứu xử lý sự cố missroll trong vận hành hệ thống cán của dây chuyền cán thép cằn

Nội dung text: Nghiên cứu xử lý sự cố missroll trong vận hành hệ thống cán của dây chuyền cán thép cằn

1. NGHIÊN CỨU XỬ LÝ SỰ CỐ MISSROLL TRONG VẬN HÀNH HỆ THỐNG CÁN CỦA DÂY CHUYỀN CÁN THÉP CẰN RESREARCH HANDING MISSROLL INCIDENT IN THE OPERATING SYSTEM’S ROLLING OF ROLLING REBAR Nguyễn Văn Phụng Trường Đại Học Sư Phạm Kỷ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh TÓM TẮT Khoa học tự động phát triển tạo đà cho các ngành sản xuất phát triển theo, mô hình sản xuất được thực hiện mang tính tự động hóa cao. Ngành thép cũng vậy, với tính nguy hiểm, độc hại cao đã đi đầu trong việc áp dụng mô hình tự động hóa. Đặc điểm nổi bật của sản xuất tự động là các khâu phải tuân thủ nhịp sản xuất, một khâu nào bị ngưng trệ thì sẽ làm ảnh hưởng đến quá trình sản xuất. Trong sản xuất thép, hệ thống cán giữ vai trò chủ chốt, hệ thống này có sự cố sẽ làm chậm quá trình sản xuất. Một sự cố thường gặp của hệ thống cán là sự cố missroll. Missroll gây ra nhiều thiệt hại như: làm ngưng sản xuất, hư hỏng guide dẫn hướng, gãy trục cán, gây hỏa hoạn, gây mất an toàn cho con người Tuy nhiên, quá trình phát hiện và xử lý sự cố này đều do con người giám sát và thực hiện. Vì thế, nghiên cứu xử lý sự cố missroll trong vận hành hệ thống cán của dây chuyền cán thép vằn để có thể phát hiện nhanh, giảm thời gian xử lý, đem lại hiệu quả kinh tế cao. ABSTRACT 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 . 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, research handling missroll incident in the operating system's rolling of rolling rebar to be able to quickly detect, reduce processing time, grow up value economic. 1. Đặt vấn đề: Trong quá trình cán luyện thép, nhiệt độ vật cán cao, nếu như xảy ra missroll thì một mặt gây nguy hiểm cho con người, mất an toàn cho thiết bị, mà còn làm giảm năng suất quá trình cán luyện, giảm tỉ lệ thu hồi sản phẩm, gây mất thời gian cho khâu hậu xử lý. Hiện nay biện pháp duy nhất để giám sát trong quá trình cán luyện là do con người thực hiện, nên hậu quả của việc missroll càng thêm nghiêm trọng. Trong quá trình cán nếu xảy ra missroll gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình sản xuất, nếu như công nhân vận hành không kịp thời xử lý sự cố thì chi phí tổn hao do miss gây ra là vô cùng lớn, lên đến hàng trăm triệu đồng. Do
2. đó cần phải tìm cách hạn chế tối da miss trong quá trình cán, tuy nhiên vẫn không thể nào hạn chế triệt để, miss vẫn tồn tại, yêu cầu là hệ thống vận hành phải có cách xử lý nhanh miss để giảm thiểu đến mức thấp nhất tác hại trong quá trình cán. Một khi áp dụng thành tựu của khoa học tự động vào lĩnhvực cán thì sẽ giảm được những thiệt hại mà missroll gây ra, cụ thể như: - Giảm thiểu thời gian ngừng máy: phát hiện nhanh và đưa ra biện pháp xử lý kịp thời. - Tránh được những thiệt hại đáng tiếc như: thép bay xuyên qua hay vòng qua gây bỏng nặng cho công nhân vận hành. 2. Dây chuyền cán nóng ở công ty cổ phần Thép Pomina: Hệ thống gồm 18 giá cán từ giá 1 đến giá 16, và hai giá A1, A2. Mỗi giá sẽ đảm nhiệm ép nhỏ vật cán cho đến khi ra thành phẩm. Vật cán được đẩy ra khỏi lò nung, sau đó được đưa vào hệ thống cán nhờ xích tải, con lăn dẫn động, bắt đầu từ giá A1, A2, kết thúc là giá 16. Tại mỗi giá cán vật cán sẽ được ép nhỏ liên tục. Hệ thống cán được chia làm ba dàn: cán thô, cán trung, cán tinh. Tại mỗi dàn lượng ép vật cán khác nhau, khi missroll xảy ra thì thiệt hại tại mỗi dàn cũng khác nhau. Hình 1: Dây chuyền cán thép vằn 3. Missroll: Là hiện tượng vật cán đi qua giá cán không được, vật cán không đi vào rãnh cán của trục cán mà đùn lại trước trục, hoặc phi ra ngoài. Có ba loại missroll: missroll dàn thô, missroll dàn trung, missroll dàn tinh. - Missroll cán thô: xảy ra từ giá cán A1, đến giá cán 6. Đặc điểm của missroll loại này là không có dao để chặt bỏ khi có sự cố, biện pháp duy nhất để xử lý là khi phát hiện phải nhanh chóng ngừng máy để xử lý. Hình 2: Sự cố missroll - Missroll cán trung, tinh: có dao để chặt khi sự cố xảy ra. Điểm nổi bật ở miss loại này là tốc độ vật cán thoát ra nhanh, có thể gây ảnh hưởng đến độ an toàn có công nhân giám sát bên ngoài.
3. 4. Giải thuật giải quyết sự cố missroll: Hình 3: Sơ đồ giải thuật Đầu tiên là chọn giá cán ứng với từng loại sản phẩm cán: - D14, D16, D18: gồm 18 giá cán. - D20, D22: gồm 16 giá cán. - D25, D28: gồm 14 giá can. - D32: gồm 12 giá cán. Sau đó khởi động giá cán đã chọn, và bắt đầu quá trình cán luyện, phía sau mỗi giá cán có đặt cảm biến theo dõi vật cán đi qua giá cán, nếu các cảm biến phát hiện vật cán thì quá trình cứ tiếp tục, nếu cảm biến nào đó không phát hiện vật cán đi qua giá cán thì sẽ báo lỗi missroll, và đưa ra biện pháp xử lý: - Dừng dàn con lăn không cho vật cán tiếp tục vào dàn cán, báo lỗi. - Missroll dàn thô: dừng giá cán liên quan đến miss. - Missroll dàn trung: sử dụng dao Cv1 để chặt bỏ vật cán. - Missroll dàn tinh: sử dụng dao Cv1, Cv2 để chặt bỏ vật cán. 5. Nguyên lý chương trình điều khiển: Hình 4: Sơ đồ lắp đặt cảm biến giám sát Để giám sát một cách tự động, cần lắp thêm 18 cảm biến đặt phía sau 18 giá cán, khi mà vật cán đi qua giá cán thì cảm biến sẽ nhận tín hiệu, cảm biến sáng xanh chứng tỏ đã nhận tín hiệu, nếu cảm biến không nhận được tín hiệu thì sẽ cấp tín hiệu báo lỗi missroll (đèn báo đỏ ở vị trí giá cán 4-5).
4. Hình 5: Sơ đồ nguyên lý chương trình điều khiển 6. Chương trình điều khiển, và kết nối với WinCC: Chương trình được lập trình trên S7 300, phiên bản 5.5, và sự hỗ trợ của phần mềm WinCC V7.0. Chương trình sử dụng CPU 314 vì cần thời gian đáp ứng nhanh, giá thành hợp lí. Chương trình có 112 ngõ vào, 80 ngõ ra, lắp đặt them 18 cảm biến để cáp tín hiệu cho bộ điều khiển. Các loại sản phẩm khác nhau sẽ có số lượng giá cán khác nhau, nên cần thiết lập hai chế độ cho mỗi giá cán. Khi giá cán nào hoạt động thì được chọn, không hoạt động thì không chọn, đảm bảo tính linh hoạt trong quá trình vận hành điều khiển. Khi giá cán được chọn thì mới cho khởi động, nhằm đảm bảo tính an toàn trong khi dây chuyền sản xuất đang hoạt động. Nếu như chưa được chọn, mà người điều khiển nhấn nhầm nút khởi động thì giá cán vẫn không khởi động được. Hình 6: Khởi động giá cán. Khi chọn giá A1, A2 thì đèn phía trên chuyển sang màu xanh, và hình trượng trưng cho giá cán, cảm biến hện lên, nếu như giá chưa chọn thì đèn vẫn là màu đen. Có hai nút nhấn cho việc chọn và bỏ chọn giá cán, là hai nút có chữ V, chữ X. Khi chọn giá xong thì nhấn nút khởi động thì đèn khởi động chuyển sang màu xanh. Các cảm biến đặt ngay sau mỗi giá cán, cảm biến giá cán trước cấp nguồn cho timer báo lỗi, cảm biến giá cán sau phải có trách nhiệm reset timer đó, đồng thời cấp nguồn cho timer kế tiếp hoạt động. Chu trình này được lặp lại cho đến khi hết số lượng giá cán được chọn. Hình 7: Cấu trúc lệnh timer
5. Khi các tiếp điểm Q12.0, Q12.1, I5.0 đóng lại cấp nguồn cho timer T1 hoạt động. Ở đây thiết lập thời gian cho timer T1 là 3s, nếu sau 3s cảm biến tín hiệu I5.1 không phát hiện vật cán thì timer T1 sẽ cấp nguồn cho ngõ ra Q16.4. Trong ví dụ này các tín hiệu Q12.0, Q12.1 là tín hiệu báo hai giá cán đã khởi động, tín hiệu I5.0 là tín hiệu cảm biến trước giá cán, tín hiệu I5.1 là tín hiệu cảm biến sau giá cán, ngõ ra Q16.4 là tín hiệu báo lỗi về misroll. Nếu trong thời gian thiết lập, cảm biến I5.1 phát hiện vật cán thì timer sẽ ngưng hoạt động, không cấp tín hiệu báo lỗi. Hình 8: Missroll dàn thô Trên đây là giao diện xử lý missroll dàn thô, vị trí giữa giá cán 4 và 5. Tín hiệu còi hú lên liên tục, đèn báo đỏ nháp nháy, và bảng thông báo về missroll: miss loại nào (miss 4-5), vị trí miss (4-5), trạng thái dàn cán (giá A1, a2, 1, 2, 3, 4, 5 đang stoping). Hình 9: Missroll dàn tinh Nếu như xảy ra missroll dàn tinh thì lập tức dàn con lăn, và dùng hai dao Cv1, Cv2 để chặt bỏ vật cán, và đưa ra bảng thông báo báo lỗi. Nếu như muốn xem chính xác thông tin báo lỗi thì nhấn vào nút Alarm để xem bảng thông báo cụ thể về nhóm miss, thời gian xảy ra, trạng thái hoạt động.
6. Hình 10: Bảng thông báo trạng thái hoạt động hệ thống cán 7. Kết luận: Lập trình cho công tác phát hiện và xử lý missroll tự động thì hậu quả mà do missroll gây ra có thể giảm bớt một cách đáng kể về thời gian, cũng như khối lượng công việc thực hiện để giải quyết. Đặc biệt, với missroll dàn thô thì hiệu quả của nghiên cứu càng đạt hiệu quả cao: thời gian phát hiện nhanh, chỉ dừng những giá cán liên quan đến missroll, các giá còn lại vẫn hoạt động cho hết cây đang cán góp phần đảm bảo tỉ lệ thu hồi sản phẩm, vừa góp phần làm giảm thời gian cho khâu hậu xử lý, tránh được những thiệt hại do missroll gây ra. Hơn nữa tàm quan trọng của nghiên cứu còn được thể hiện ở khản năng giám sát hệ thống cán: mang tính chủ động và liên tục, khắc phục được những nhược điểm mà khi con người quan sát thực hiện. Con người hay chủ quan, thường vật cán hay bị missroll ở đầu cây cán, khi đầu cây qua hết giá cán thì người quan sát không chú tâm theo dõi nữa, kết quả là khi tốc độ cán thay đổi, vật cán bị đứt gây miss nhưng người quan sát không hề phát hiện. Đặc biệt, để chương trình làm việc hiệu quả và đúng như thiết kế thì khoảng cách hai cây cán phải cách nhau một giá cán, tức là khi cây cán trước ra khỏi giá cán A1, cây cán sau mới được cho vào dàn cán. Đề tài đã đáp ứng được yêu cầu đặt ra của yêu cầu phát triển trong thời đại mới, thời đại của nền văn minh trí tuệ, con người chỉ tham gia vào quá trình giám sát, góp phần giải phóng sức lao động của con người. Hướng nghiên cứu trong thời gian tới là có thể dựa vào tải của giá cán để khắc phục sự cố trên, đồng thời tìm ra mối liên hệ giữa WinCC và PLC để khi lập trình cho timer có thể xác lập giá trị từ giao diện của WinCC. 8. Tài liệu tham khảo: [1] Đào Minh Ngừng, Nguyễn Trọng Giảng, Lý thuyết cán, NXB GD 2006. [2] Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạch Sơn, Đoàn Văn Tân, Các bộ cảm biến trong kỷ thuật đo lường và điều khiển, NXB KHKT, Hà Nội 2007. [3] Nguyễn Doãn Phước, 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 người và máy – HMI (human machine interface), NXB Hồng Đức 2011.
7. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.