Giải pháp phần mềm điều khiển lò ủ thép ES - TMC

GIẢI PHÁP PHẦN MỀM ĐIỀU KHIỂN LÒ Ủ THÉP ES-TMC 1. Mở đầu Ngày nay, máy tính PC kết hợp với thiết bị điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller) đang được thay thế dần cho các thiết bị điều khiển quá trình cũ để có thể thực hiện tự động hoá hoàn toàn một quá trình công nghệ, thực hiện tích hợp hệ thống theo quan điểm hoàn toàn hiện đại - tích hợp các mạng công nghiệp (Industrial Ethernet). Trên thế giới, các hãng tự động hoá lớn như Siemens (Đức), Allen- Bradlley (Mỹ), Omron (Nhật) . . . không ngừng phấn đấu để đưa ra những sản phẩm mới trong lĩnh vực này. Hình 1: Hệ thống lò ủ Hình 2: Tủ điều khiển lò thép ủ thép Trên nền tảng công nghệ PC và PLC, ESLab đã nghiên cứu thiết kế thành công giải pháp hệ thống điều khiển lò ủ thép bằng khí ga ứng dụng công nghệ tự động hóa kết hợp với phần mềm điều khiển trên máy tính PC mang lại hiệu quả tối ưu cho khách hàng về chất lượng điều khiển thông minh, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí giá thành sản xuất. Abstract: Now a day, PC and PLCs is becoming more popular and replacing old process controller to fully automate a technical process with completed modern model base on modern Industrial network and distributed system. All well- known companies in automation technology such as Siemens, Rockwell Automation, Omron, ABB are non-stop technology developing to push products to market in this area. Base on PC and PLC Technology, ESLab has researched and developed successfully a control system for Steel Temper Oven using LPG applied automation technology and control and monitoring software on PC, which could provide 2. Thiết kế hệ thống điều khiển lò ủ thép ES- TMC Máy tính chủ được cài đặt phần mềm điều khiển ES- TMC (xem hình 3) đóng vai trò trung tâm điều khiển hệ thống có nhiệm vụ điều khiển nhiệt độ lò theo đường đặc tính nhiệt đặt trước (xem hình 4) trong quá trình nhiệt luyện. Hệ thống điều khiển thực hiện các chức năng sau: - Cho phép người dùng thiết kế đường đặc tính nhiệt đặt trước. - Hiển thị giá trị nhiệt độ T1, T2 từ 02 điểm đo trong lò luyện thép. - Tính toán giá trị nhiệt độ trung bình của lò luyện thép Ttb = (T1+T2)/2 và nạp Ttb vào bộ điều khiển trung tâm Controller. customer an excellent quality on a flexible control system, saved energy, and reduced manufactured cost. - Bộ điều khiển trung tâm Controller điều khiển các rơ le OUTPUTcủa theo luật điều khiển PID để đóng/mở các valve mở khí ga cấp nhiệt cho buồng ủ thép. - Điều khiển quá trình ủ thép theo đường đặc tính nhiệt đặt trước. - Giám sát số liệu dạng LED, BAR, đồ thị và sơ đồ công nghệ - Lưu cơ sở dữ liệu quá trình - Tạo báo cáo thống kê theo mẻ nhiệt luyện. - Kết xuất dữ liệu ra Excel. Hình 3 : Sơ đồ hệ thống điều khiển lò ủ thép 1500oC - Giải làm việc : 1500oC - Độ chính xác : ± 20 oC Bảng 1: Danh sách thiết bị phần cứng 3. Đường đặc tính nhiệt theo quy trình công nghệ Toàn bộ quá trình điều khiển lò đảm bảo đường nhiệt thực bám theo đường đặc tính đặt trước. Trong đó, quá trình gia nhiệt chia làm 5 giai đoạn tương ứng với Step 1 Step 5, trong đó: - Tmt: Nhiệt độ môi trường. - Ta: Giá trị nhiệt độ mức 1 của đường nhiệt đi lên. Hình 4: Sơ đồ đường đặc tính nhiệt quá trình ủ thép - Tb: Giá trị nhiệt độ mức 2 của đường nhiệt đi lên. - t1: Khoảng thời gian giai đoạn Step 1 với nhiệt độ tăng từ Tmt Ta. - t2: Khoảng thời gian giai đoạn Step 2 với nhiệt độ Ta không đổi. - t3: Khoảng thời gian giai đoạn Step 3 với nhiệt độ tăng từ Ta Tb. - t4: Khoảng thời gian giai đoạn Step 4 với nhiệt độ Tb không đổi. - t5: Khoảng thời gian giai đoạn Step 5 ( 2h ) với nhiệt độ nguội tự do theo môi trường. - Cần điều khiển đường nhiệt độ trung bình bám theo đường đặc tính nhiệt quá trình nung đặt trước mong muốn như hình 2. Hình 5: Màn hình điều khiển hệ thống 4. Phần mềm điều khiển lò ủ thép ES-TMC Màn hình điều khiển hệ thống Các thông số điều khiển hiển thị trên màn hình chính: - Nhiệt độ đặt TSP: Nhiệt độ đặt của quá trình gia nhiệt tại thời điểm hiện thời. - Bước gia nhiệt: Giai đoạn gia nhiệt hiện thời. - Thời gian gia nhiệt: Khoảng thời gian đã thực hiển quá trình gia nhiệt. - Nhiệt độ T1: Nhiệt độ thực tại điểm đo 1 - Nhiệt độ T2: Nhiệt độ thực tại điểm đo 2 - Nhiệt độ Ttb: Nhiệt độ thực trung binh Ttb = (T1+T2)/2 - V1, V2, V3, V4: Hiển thị trạng thái ON/OFF của các valve điều khiển. - Chạy/Dừng: Hiển thị trạng thái hoạt động của hệ thống. Sau khi chọn đầy đủ các thông số, ấn nút Nạp chương trình, khi đó hệ thống sẽ tự động nạp đường đặc tính. Sau khi kiểm tra đầy đủ các thông số cài đặt, ấn nút Chạy để khởi động hệ thống bắt đầu quá trình nhiệt luyện. Màn hình thiết kế đường đặc tính nhiệt Màn hình thiết kế đường đặc tính nhiệt gồm các tính năng sau: - Hiển thị danh sách đường đặc tính nhiệt. - Có các chức năng Thêm, Sửa, Xóa để thay đổi từng đường đặc tính. Báo cáo thống kê theo mẻ nhiệt luyện Màn hình báo cáo thống kê theo mẻ nhiệt luyện gồm các tính năng sau: - Hiển thị danh sách các mẻ nhiệt luyện theo thời gian. - Vẽ đồ thị báo cáo mẻ nhiệt luyện từ cơ sở dữ liệu. - In báo cáo ra giấy Hình 8 : Mẫu báo cáo quá trình nhiệt luyện thép 5. Kết luận Trên cơ sở công nghệ PC, PLC, ESLab đã thiết kế và triển khai thành công hệ thống điều khiển lò ủ thép ES-TMC cho nhiều khách hàng ở Sài Gòn, Hải Dương, Hải Phòng,v.v. Trong quá trình thực tế sản xuất công nghiệp, ES-TMC được đánh giá tương đối ổn định và tin cậy. Vì vậy, ES-TMC (tham khảo thông tin của sản phẩm tại là giải pháp công nghệ tối ưu cho các hệ thống điều khiển lò nhiệt luyện và lò ủ nhiệt độ cao, hệ thống điều khiển gia nhiệt dầu tải nhiệt ...v.v.