Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC s7 300

Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG TRÊN NỀN PLC
S7-300
4.1. Sơ đồ cơng nghệ hệ thống lị nung.
Sơ đồ cơng nghệ hệ thống lị nung đựơc trình bày trong hình vẽ.
vệ sinh,
thổi bụi

xếp lên

vị trí

xe NL

tập

oxi hóa
khử

kết

Quạt
Lị nung

ống dẫn

Kho
gas

Van

Làm lạnh
ống dẫn

Vịi phun

Van
Phân loại
Hình 4.1. Sơ đồ cơng nghệ hệ thống lị nung

4.2. Ngun lí làm việc của mơ hình
4.2.1. Thao tác sấy, đốt lị và nung sản phẩm
* Sấy tự nhiên: chạy quạt làm lạnh cuối lò. Thời gian 72h
* Sấy bằng nhiệt bức xạ: Thời gian sấy 60 giờ

65

ống
khói


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
-

-

-

-

-

Đẩy 29 xe goòng cứ một xe bao xen kẽ một xe dàn vào lị
Thơng báo cho lị gas đẩy hơi nước thổi quét tháp lạnh và đường ống dẫn gas
sang lò tuynel trước khi chuẩn bị châm lửa từ 2- 4 h
Mở các van xả trên nóc lò, mở các van gas tổng phụ trách cụm gas BG1, BG2,
BG3, BG4 mở các van nhánh, các rốn thoát nước mở van chuông. Dùng hơi
nước thổi qua tháp lạnh, đường ống dẫn gas từ 15 – 20 phút, khi thấy hơi nước
thoát ra trên van xả và các rốn thốt nước của các van gas. báo lị chuẩn bị cấp
gas. Khi thấy đủ điều kiện an tồn thì cho gas vào đường ống , quan sát thấy van
xả, các rốn thốt nước, có hơi gas thì đóng các van gas tổng của cụm gas BG1,
BG2 và BG3, van chuông và báo ngừng cấp gas.
Chạy quạt khí thải, quạt làm lạnh cuối lị. Van qụat khí thải mở từ 40 – 60%; các
van hút khí thải từ 50 – 60%.
Sau khi chạy quat khí thải, quạt cuối lị từ : 10 – 15 phút để thổi hết khí gas có
trong lị ra ngồi. Chạy quạt khí đốt duy trì áp lực PCA = 20 – 22 mbar (chế độ tự
động).
Mở các van gió lần lượt từ phía cuối lị lên, mở mỗi van khoảng 30 giây rồi
đóng lại. Ngừng quạt làm lạnh cuối lò.
Kiểm tra chất lượng và áp lực gas, khi đủ điểu kiện châm lửa, báo lò gas cấp gas
2 lần (kiểm tra hàm lượng CO trong lò dưới mức quy định mới được châm lửa).
Khi gas đã được cấp ổn định, mới mở hai van gas tổng của cụm gas BG1 và
BG2 áp lực duy trì từ : 150 – 250 mm H20.
Châm mồi bắt đầu đốt sấy lò bằng các cắp van số: 9; 7; 5; 3.
Mở các van gas, van gió từ : 30 – 50% cho mồi lửa vào lò ấn nút điện cho mồi
lửa bắt cháy, mở van gas từ từ đưa gas vào lò (chú ý : đốt đều từng cặp van và
đốt từ van số 9 trở lên đầu lò).
Quan sát qua lỗ xem lửa khi cặp van hai bên lò cháy đều mới chuyển lên đốt van
tiếp theo (trường hợp châm khơng cháy hoặc cháy rồi tắt phải đóng ngay van
gas và tìm rõ ngun nhân xử lý sau đó mới châm lửa trở lại).
Khi các van đốt cháy ổn định đống tồn bộ van xả trên nóc lị lại.

Chạy quạt nhiệt thừa, điều chỉnh tăng độ mở van quạt nhiệt thừa và giảm quạt
khí thải sao cho dịng khí nóng đi ngược về phía cuối lị.
Tốc độ nâng nhiệt (Lấy nhiệt độ cụm BG3 để xác định) trong quá trình sấy duy
trì như sau:

66


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

-

+ Từ nhiệt độ thường đến 2500C trong 24h. Khi nhiệt độ đạt 2500C, đẩy
xe vào lò. Tốc độ đẩy: 100 – 120 phút/xe.
+ Lưu nhiệt 2500C trong 12h
+ Từ nhiệt độ 2500C đến 4000C trong 12h.
Tốc độ tăng nhiệt: 10 – 150C/h
Lưu nhiệt 4000C trong 12h
Đóng các van gas, van gió các cặp van đốt. Điều chỉnh độ mở các van quạt nhiệt
thừa và quạt khí thải đảm bảo cho dịng khí nóng đi trở lại về phía đầu lị. Chạy
quạt làm lạnh cuối lị.

* Sấy, đốt lị và nung sản phẩm
- Mở 50% tồn bộ các van gió phụ của các van đốt cụm BG3 , BG4, các van gas
đóng.
- Đặt áp lực khí thải : 0,05 – 0,07 mbar ( Chế độ bằng tay ).
- Lượng gas cụm BG3 , BG4 sử dụng từ : 2,5 – 7 m3 / h
- Đặt tỷ lệ gas/ gió các cụm BG từ : 1,30 – 1,70.
- Mở van gas tổng, đặt điều áp 1: 1,2 bar và điều áp 2: 40 mbar.
- Mở van gas của các cụm BG3 , BG4 từ 3 – 5 phút trước khi châm lửa.

- Đắt nhiệt độ cụm BG4 từ: 300-4000C (chế độ bằng tay ).
- Châm lửa các cặp van: 20,18,16 phía duới. Lượng gas/ gió tại các van khi đốt sử
dụng cho phù hợp.
- Nâng nhiệt độ thường đến 3000C trong 40 giờ.
+ Tốc độ nâng nhiệt từ: 5 – 100C/h.
+ Khi nhiệt độ BG4 = 1200C thì đẩy xe vào lò. Tốc độ đẩy: 100-140 phút/ xe
- Khi nhiệt độ BG4 = 3000C.
+ Đặt nhiệt độ cụm BG3 = 6000C; BG4 = 6000C,
+ Đốt các cặp van số: 21, 19, 17 phía dưới.
+ Dừng quạt cuối lị.
+ Nâng nhiệt từ: 3000C – 6000C trong 30h. Tốc độ nâng nhiệt từ: 5 – 150C/h.
- Khi nhiệt độ BG4 = 6000C.
+ Đặt nhiệt độ cụm BG3 = 8000C, BG4 = 8000C
+ Đốt các cặp van 14, 13.
+ Nâng nhiệt từ: 6000C- 8000C trong 15h. Tốc độ nâng nhiệt từ: 10 – 150C/h.
+ Tốc độ đẩy từ: 70- 90phút/ xe.
- Khi nhiệt độ BG4 = 8000C.

67


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
+ Đặt nhiệt độ các cụm BG3 = 10000C , BG4 = 10000C.
+ Đốt các cặp van: 12, 11, 9, 7.
+ Thời gian nâng nhiệt độ từ 800 – 10000C là: 15h. Tốc độ nâng nhiệt 10 –
150C/h.
- Khi nhiệt độ BG4 = 10000C.
+ Đặt nhiệt độ các cụm BG3 = 11500C; BG4 = 12000C.
+ Đối với các cặp van: 19, 18. Phía dưới: 5,3.
+ Vận hành chạy các quạt: Làm lạnh các trực tiếp, thổi khí, cuối lò.

+ Thời gian nâng nhiệt là: 12h, tốc độ nâng nhiệt: 15 – 200C/h.
- Khi nhiệt độ BG4 = 12000C. Đặt nhiệt độ các cụm:
BG4 = 1300 – 13100C, BG3 = 1170 – 11900C.
BG2 = 1020 – 10500C, BG1 = 850 – 9000C
+ Đặt tỷ lệ gas/gió của các cụm:BG4 = 0,70 – 0,80; BG = 0,05
- 0,7;
+ Sử dụng gas/ gió của các cụm:
BG1: P gas từ : 120 – 160 mm H20; Lưu lượng gió đốt từ : 400
- 450 m3/ h.
BG2: P gas từ : 110 – 150 mm H20; Lưu lượng gió đốt từ : 200
- 250 m3/h.
+ Đốt tồn bộ các cặp van cịn lạil
+ Đẩy các xe xếp sản phẩm vào lò. Tốc độ đẩy xe: 60 – 70 phút/
xe.

4.2.2. Thao tác ngừng
* Chuẩn bị
- Kiểm tra đảm bảo an toàn:
+ Hệ thống xe goòng và các thiết bị vận hành.
+ Hệ thống lò nung: các can nhiệt, buồng đốt, van đốt, van
chuông, các van an tồn, tường lị, vịm lị, máng cát, đường ray.
+ Hệ thống cung cấp gas bao gồm: Bồn chứa, máy hoá hơi, van điều áp.
+ Hệ thống quạt, đường ống dẫn gas, gió.
+ Hệ thống điện. Hệ thống điều khiển....
* Thao tác ngừng lò
- Đẩy xe goòng trên xếp bao nung khơng đóng sản phẩm vào lị. Tốc độ đẩy từ : 60 –
70 phút/xe.

68

Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
- Khi đẩy hết 16 xe goòng, bắt đầu hạ nhiệt độ lị nung tính theo nhiệt độ cụm BG4.
- Chuyển nhiệt độ điểm đặt tại các cụm BG như sau:
BG3 = 10000C.
BG4 = 11600C,
BG1 = 8200C
BG2 = 9500C,
+ P khí thải duy trì từ : 0,05 – 007 mbar.
+ Tỷ lệ gas/ gió của các cụm BG4, BG3 chuyển đặt từ 1,00 – 1,20.
+ Tốc độ hạ nhiệt độ từ : 15 – 250C/ h.
- Khi nhiệt độ BG4 ≈ 11600C chuyển nhiệt độ điểm đặt tại các cụm BG:
BG3 = 9300C.
BG4 = 10000C,
BG1 = 7000C
BG2 = 8200C,
Các thông số khác không thay đổi.
- Khi nhiệt độ BG4 ≈ 10500C
+ Ngừng đẩy xe gng.
+ Đóng van tổng và toàn bộ van gas cụm BG1, BG2
+ Ngừng quạt làm lạnh nhanh, quạt đẩy khí.
+ Thời gian hạ nhiệt từ 20 – 300C /h
- Khi nhiệt độ BG4 ≈ 10000C. Chuyển nhiệt độ đến điểm đặt các cụm:
BG3 = 7000C.
BG4 = 8500C,
+ Các thông số khác không thay đổi.
+ Thời gian hạ nhiệt độ từ 1000 – 850 0C trong 10h.
+ Tốc độ hạ nhiệt tư 15 – 200C/h
- Khi nhiệt độ BG4 ≈ 8500C. Chuyển nhiệt độ điểm đặt các cụm.
BG3 = 6000C.

BG4 = 6500C,
+ Các thông số khác không thay đổi.
+ Thời gian hạ nhiệt độ từ 850 – 650 0C trong 10h.
+ Tốc độ hạ nhiệt tư 15 – 200C/h
- Khi nhiệt độ BG4 ≈ 6500C. Chuyển nhiệt độ đến các cụm
BG3 = 5000C.
BG4 = 6500C,
+ Các thông số khác không thay đổi.
+ Thời gian hạ nhiệt độ từ 650 – 500 0C trong 10h.
+ Tốc độ hạ nhiệt tư 15 – 200C/h
- Khi nhiệt độ BG4 ≈ 5000C và đảm bảo thời gian hạ nhiệt thì :
+ Ngừng cấp gas: Nhấn nút ngắt khẩn. Đóng van chng và van gas tại các vịi
đốt.

69


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
+ Khởi động quạt làm lạnh nhanh, quạt đẩy khí.
+ Chuyển điều khiển các cụm BG về chế độ “ bằng tay”. Mở van gió của các
van đốt từ : 70 – 100%.
+ Chuyển điều khiển áp lực về chế độ “ bằng tay”. Mở van khí thải từ : 70 –
100%.
+ Khi nhiệt độ các cụm BG từ : 150 – 2000C tiếp tục đẩy xe goòng vào. Tốc độ
đẩy từ : 60 – 70 phút /xe.
+ Ngừng quạt làm lạnh nhanh, quạt thổi khí, quạt đẩy khí.
+ Thời gian hạ nhiệt độ từ 5000C tới nhiệt độ thường là 48 giờ

4.3. Quy định vào ra của chương trình điều khiển.
4.3.1. Bảng phân cơng đầu vào trong mơ hình

A. Các đầu vào: có 21 đầu vao:
+ I124.0 :

Nút bấm khởi động.

+ I124.1 :

Nút bấm dừng.

+ I124.2 :

Đồng hồ báo áp lực lò.

+ I124.3 :

Đồng hồ báo áp lực gió .

+ I124.4 :

Đồng hồ báo áp lực gas.

+ I124.5 :

Cảm biến nhiệt độ nhóm 1.

+ I124.6 :

Cảm biến nhiệt độ nhóm 2 .

+ I127.4 :

Cảm biến nhiệt độ nhóm 3.

+ I127.5 :

Cảm biến nhiệt độ nhóm 4.

+ I125..2 :

Đồng hồ báo áp lực gas nhóm 1.

+ I125.3 :

Đồng hồ báo áp lực gas nhóm 2.

+ I125.0 :

Đồng hồ báo áp lực gas nhóm 3.

+ I125.1 :

Đồng hồ báo áp lực gas nhóm 4.

+ I127.1 :

Nút bấm dừng van gió.

+ I127..2 :

Nút bấm dừng gas khẩn cấp.

+ I127.7 :

Nút bấm dừng quạt khí thải.

+ I131.0 :

Nút bấm khởi động chế độ bằng tay.

+ I132.1 :

Nút bấm dừng chế độ băng tay.

70


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
+ I126.0 :

Nút bấm dừng quạt khí đốt.

+I127.3:

Đồng hồ báo áp lực gas tổng.

+ I127.6 :

Nút bấm dừng quạt làm lạnh.

B. Các đầu ra : có 20 đầu ra :

+ Q124.0 :

Van gas nhóm 1.

+ Q124.1 :

Van gas nhóm 2.

+ Q124.2:

Van gas nhóm 3.

+ Q124.3 :

Van gas nhóm 4.

+ Q124.4 :

Quạt làm lạnh.

+ Q124.5 :

Quạt khí thải.

+ Q124.6 :

Quạt gió đốt.

+ Q124.7 :

Van gió nhóm 1.

+ Q125.0 :

Van gió nhóm 2.

+ Q125.1 :

Van gió nhóm 3.

+ Q1.25..2 : Van gió nhóm 4.
+ Q125.5 :

Nhóm đầu đốt 1.

+ Q125.6 :

Nhóm đầu đốt 2.

+ Q128.0 :

Nhóm đầu đốt 3.

+ Q128.1 :

Nhóm đầu đốt 4.

+ Q128.2 :

Chạy máy đẩy.

+ Q128.3 :

Nhóm đầu đốt phía trên.

+ Q127.7:

Nhóm đầu đốt phía dưới.

+ Q127.4:

Van gas tổng.

+ Q126.0 :

Chuyển về chế độ bằng tay

71


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

4.3.1. Lưu đồ thuật giải các chương trình.

4.3.1. 1.Chương trình chạy kiểm tra thiết bị.

START

Chạy máy đẩy thuỷ lực

No
t = 20 phút

Yes

END

72


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

4.3.1.2.Sấy tự nhiên.

START

Chạy quạt làm lạnh cuối lò

No
t = 72 giờ
Yes

END

73


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

4.3.1.3.Sấy bằng nhiệt bức xạ:

START

Mở các van gas nhóm: Từ 1 đến 4

Chạy quạt làm lạnh, quạt khí thải cuối lị

No
t = 80 phút
Yes

Chạy quạt khí đốt
74


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

No
PKĐ= 22mbar

Yes
1
1

Mở các van gió từ cuối lị lên

No
t = 90 phút
Yes

Mở van gas nhóm: Từ 1 đến 2 phía trên

No
P = 250mH2O
75


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

Yes

Châm lửa các đầu đốt nhóm : 1 và 2

2

2,

2

2,

No
0

0

T = 250 C
Yes

No
t = 60 phút

Yes

Đẩy xe vào lò

76

2,,
2,,


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
Nhiệt độ lị đạt 4000C

Đóng các van gas, gió của nhóm : 1 và 2

3
3

Chạy quạt làm lạnh cuối lò

END

77


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

4.3.1.4.Chương trình nung sản phẩm.
START

Mở tồn bộ các van gió nhóm: Từ 1 đến

Mở van gas tổng

No
P = 1,2mbra

78


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
Yes

Mở van gas của cụm gas nhóm 3 và 4

No
t = 100 phút
Yes
1
1

Châm lửa các nhóm đầu đốt 3 và 4 phía dưới

No
0

0

T = 400 C

Yes

Đẩy xe vào lò

79


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

Châm lửa các nhóm đầu đốt 3 và 4 phía trên

No
0

0

T = 600 C
Yes
2
2

Dừng quạt làm lanh cuối lị

Mở van gas của cum gas nhóm 1 và 2

No
t = 15 giờ
Yes
80

Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

Châm lửa các đầu đốt nhóm: 1và 2 phía dưới

No
T0= 8000C
Yes

Châm lửa các đầu đốt nhóm 1 và 2 phía trên
3,

3

3,

3

No
T0= 11200C

Yes

No
t = 12 giờ
Yes

81

Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
Chạy quạt khí thải

END

4.3.1.6.Chương trình ngừng lị.
START
T

Đẩy xe gng khơng đóng sản phẩm vào lị

No
M = 10xe

82


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300
Yes

Ngừng đẩy xe gng vào lị

No
T0= 10000C
Yes

Đóng van gas nhóm: 1 va 2
1
1

Đóng van gió nhóm: 1 và 2

No
0

0

T = 850 C
Yes

83


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

Đóng van gas nhóm 3 và 4

0

No

0

T = 600 C
Yes

Đóng van gas tổng

2
2

Đóng van gió nhóm 3 và 4

No
T0= 2000C
Yes
84


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

Chạy quạt làm lạnh, quạt khí thải

No
t = 48 giờ
Yes

Chuyển về chế độ bằng tay

END

85


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

86


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

4.3.2.Lập giản đồ thang: Chương trình điều khiển dạng LAD:
- Chương trình chạy kiểm tra thiết bị:
Network1: Khởi động tất cả các quạt gió, chạy máy đẩy:
I0.0

T1

I0.1

Q1.3
Q1.3
Q1.4

Q1.5

Q1.6

T1
Q1.6
IN
S5T#20M
87

PV


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

END

- Sấy và nung sản phẩm:
*Thao tác sấy:
+Sấy tự nhiên:
Network 1: Chạy quạt làm lạnh cuối lò:

I0.0

I1.3

T2
Q1.6

Q1.6

T2
Q1.6
IN

S5T#72H

88

PV


Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

END

+Chương trình sấy bằng nhiệt bức xạ:
Network 1: Mở các van gas nhóm: Từ 1 đến 4:
I0.0

I0.1
Q0.1

Q0.1
Q0.2

Q0.3

Q0.4

Net work 2: Chạy quạt làm lạnh, quạt khí thải cuối lị:
I0.4

I0.1
Q1.5
89