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

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


65
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG TRÊN NỀN PLC
S7-300
4.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung.
Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung đựơc trình bày trong hình vẽ.





















4.2. Nguyên lí làm việc của mô hình
4.2.1. Thao tác sấy, đốt lò 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
vệ sinh,
thổi bụi
ống
khói

Kho
gas
vị trí
tập
kết
oxi hóa
khử


Làm lạnh

Van
Vòi phun
ống dẫn
Van


Lò nung
Phân loại

Quạt
Hình 4.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung
ống dẫn

xếp lên
xe NL

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


66
- Đẩy 29 xe goòng cứ một xe bao xen kẽ một xe dàn vào lò
- Thông báo cho lò 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 thoát nước của các van gas. báo lò chuẩn bị
cấp
gas. Khi thấy đủ điều kiện an toàn thì cho gas vào đường ống , quan sát thấy van
xả, các rốn thoát 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 lò. Van qụat khí thải mở từ 40 – 60%; các
van hút khí thải từ 50 – 60%.
- Sau khi chạy quat khí thải, quạt cuối lò từ : 10 – 15 phút để thổi hết khí gas có
trong lò ra ngoài. Chạy quạt khí đốt duy trì áp lực P
CA
= 20 – 22 mbar (chế độ tự
động).
- Mở các van gió lần lượt từ phía cuối lò 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 t

ổng của cụm gas BG1 và
BG2 áp lực duy trì từ : 150 – 250 mm H
2
0.
- 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 không cháy hoặc cháy rồi tắt phả
i đóng ngay van
gas và tìm rõ nguyên nhân xử lý sau đó mới châm lửa trở lại).
- Khi các van đốt cháy ổn định đống toàn bộ van xả trên nóc lò lại.
- Chạy quạt nhiệt thừa, điều chỉnh tăng độ mở van quạt nhiệt thừa và giảm quạt
khí thải sao cho dòng khí nóng đi ngược về phía cuối lò.
- Tốc độ nâng nhiệt (Lấy nhiệt độ cụm BG3 để xác định) trong quá trình sấy duy
trì nh
ư sau:
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


67
+ Từ nhiệt độ thường đến 250
0
C trong 24h. Khi nhiệt độ đạt 250
0
C, đẩy
xe vào lò. Tốc độ đẩy: 100 – 120 phút/xe.
+ Lưu nhiệt 250
0

C trong 12h
+ Từ nhiệt độ 250
0
C đến 400
0
C trong 12h.
Tốc độ tăng nhiệt: 10 – 15
0
C/h
Lưu nhiệt 400
0
C 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 dòng khí nóng đi trở lại về phía đầu lò. Chạy
quạt làm lạnh cuối lò.
* Sấy, đốt lò và nung sản phẩm
- Mở 50% toàn bộ các van gió phụ của các van đốt cụm BG
3
, BG
4
, các van gas
đóng.
- Đặt áp lực khí thải : 0,05 – 0,07 mbar ( Chế độ bằng tay ).
- Lượng gas cụm BG
3
, BG
4
sử dụng từ : 2,5 – 7 m
3
/ 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 BG
3
, BG
4
từ 3 – 5 phút trước khi châm lửa.
- Đắt nhiệt độ cụm BG
4
từ: 300-400
0
C (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 300
0
C trong 40 giờ.
+ Tốc độ nâng nhiệt từ: 5 – 10
0
C/h.
+ Khi nhiệt độ BG
4
= 120
0
C thì đẩy xe vào lò. Tốc độ đẩy: 100-140 phút/ xe
- Khi nhiệt độ BG
4
= 300
0
C.

+ Đặt nhiệt độ cụm BG
3
= 600
0
C; BG
4
= 600
0
C,
+ Đốt các cặp van số: 21, 19, 17 phía dưới.
+ Dừng quạt cuối lò.
+ Nâng nhiệt từ: 300
0
C – 600
0
C trong 30h. Tốc độ nâng nhiệt từ: 5 – 15
0
C/h.
- Khi nhiệt độ BG
4
= 600
0
C.
+ Đặt nhiệt độ cụm BG
3
= 800
0
C, BG
4
= 800

0
C
+ Đốt các cặp van 14, 13.
+ Nâng nhiệt từ: 600
0
C- 800
0
C trong 15h. Tốc độ nâng nhiệt từ: 10 – 15
0
C/h.
+ Tốc độ đẩy từ: 70- 90phút/ xe.
- Khi nhiệt độ BG
4
= 800
0
C.
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


68
+ Đặt nhiệt độ các cụm BG
3
= 1000
0
C , BG
4
= 1000
0
C.
+ Đốt các cặp van: 12, 11, 9, 7.

+ Thời gian nâng nhiệt độ từ 800 – 1000
0
C là: 15h. Tốc độ nâng nhiệt 10 –
15
0
C/h.
- Khi nhiệt độ BG
4
= 1000
0
C.
+ Đặt nhiệt độ các cụm BG
3
= 1150
0
C; BG
4
= 1200
0
C.
+ 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 – 20
0
C/h.
- Khi nhiệt độ BG
4
= 1200
0
C. Đặt nhiệt độ các cụm:

BG
4
= 1300 – 1310
0
C, BG
3
= 1170 – 1190
0
C.
BG
2
= 1020 – 1050
0
C, BG
1
= 850 – 900
0
C
+ Đặt tỷ lệ gas/gió của các cụm:BG
4
= 0,70 – 0,80; BG = 0,05
- 0,7;
+ Sử dụng gas/ gió của các cụm:
BG
1
: P gas từ : 120 – 160 mm H
2
0; Lưu lượng gió đốt từ : 400
- 450 m
3

/ h.
BG
2
: P gas từ : 110 – 150 mm H
2
0; Lưu lượng gió đốt từ : 200
- 250 m
3
/h.
+ Đốt toàn bộ các cặp van còn 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 toàn, tường lò, vòm lò, 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 không
đóng sản phẩm vào lò. Tốc độ đẩy từ : 60 –
70 phút/xe.
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


69

- Khi đẩy hết 16 xe goòng, bắt đầu hạ nhiệt độ lò nung tính theo nhiệt độ cụm BG
4
.
- Chuyển nhiệt độ điểm đặt tại các cụm BG như sau:
BG
4
= 1160
0
C, BG
3
= 1000
0
C.
BG
2
= 950
0
C, BG
1
= 820
0
C
+ P khí thải duy trì từ : 0,05 – 007 mbar.
+ Tỷ lệ gas/ gió của các cụm BG
4
, BG
3
chuyển đặt từ 1,00 – 1,20.
+ Tốc độ hạ nhiệt độ từ : 15 – 25
0

C/ h.
- Khi nhiệt độ BG
4

≈
1160
0
C chuyển nhiệt độ điểm đặt tại các cụm BG:
BG
4
= 1000
0
C, BG
3
= 930
0
C.
BG
2
= 820
0
C, BG
1
= 700
0
C
Các thông số khác không thay đổi.
- Khi nhiệt độ BG
4

≈
1050
0
C
+ Ngừng đẩy xe goòng.
+ Đóng van tổng và toàn bộ van gas cụm BG
1
, BG
2

+ Ngừng quạt làm lạnh nhanh, quạt đẩy khí.
+ Thời gian hạ nhiệt từ 20 – 30
0
C /h
- Khi nhiệt độ BG
4

≈
1000
0
C. Chuyển nhiệt độ đến điểm đặt các cụm:
BG
4
= 850
0
C, BG
3
= 700
0
C.

+ Các thông số khác không thay đổi.
+ Thời gian hạ nhiệt độ từ 1000 – 850
0
C trong 10h.
+ Tốc độ hạ nhiệt tư 15 – 20
0
C/h
- Khi nhiệt độ BG
4

≈
850
0
C. Chuyển nhiệt độ điểm đặt các cụm.
BG
4
= 650
0
C, BG
3
= 600
0
C.
+ Các thông số khác không thay đổi.
+ Thời gian hạ nhiệt độ từ 850 – 650
0
C trong 10h.
+ Tốc độ hạ nhiệt tư 15 – 20
0
C/h

- Khi nhiệt độ BG
4

≈
650
0
C. Chuyển nhiệt độ đến các cụm
BG
4
= 650
0
C, BG
3
= 500
0
C.
+ Các thông số khác không thay đổi.
+ Thời gian hạ nhiệt độ từ 650 – 500
0
C trong 10h.
+ Tốc độ hạ nhiệt tư 15 – 20
0
C/h
- Khi nhiệt độ BG
4

≈
500
0
C và đảm bảo thời gian hạ nhiệt thì :

+ Ngừng cấp gas: Nhấn nút ngắt khẩn. Đóng van chuông và van gas tại các vòi
đốt.
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


70
+ 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 – 200
0
C 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 500
0
C tới nhiệt độ thường là 48 giờ

4.3. Quy định vào ra của chương trình điều khiển.
4.3.1. Bảng phân công đầu vào trong mô 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 dừ
ng 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.
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


71
+ 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




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


72






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

t = 20 phút
END
No
Yes
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

73







4.3.1.2.Sấy tự nhiên.

START
Chạy quạt làm lạnh cuối lò
t = 72 giờ
END
No
Yes
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


74








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 lò

t = 80 phút
Chạy quạt khí đốt
No
Yes
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


75

1
1
Mở các van gió từ cuối lò lên

t = 90 phút
Mở van gas nhóm: Từ 1 đến 2 phía trên

No
Yes
P
KĐ
= 22mbar
No
Yes

P = 250mH
2
O
No
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


76

2
Châm lửa các đầu đốt nhóm : 1 và 2

t = 60 phút
2
2
,
2
,
No
Yes
Yes
Đẩy xe vào lò
Yes

T
0
= 250
0
C
No
2
,,
2
,,
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


77

3
Đóng các van gas, gió của nhóm : 1 và 2
Chạy quạt làm lạnh cuối lò
END
Nhiệt độ lò đạt 400
0
C
3
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300


78

4.3.1.4.Chương trình nung sản phẩm.
















START
Mở toàn bộ các van gió nhóm: Từ 1 đến
Mở van gas tổng
P = 1,2mbra
No
Thiết kế điều khiển nhiệt độ lò nung trên nền PLC S7- 300

79

t = 100 phút

No
Yes
No
Yes
Đẩy xe vào lò
Mở van gas của cụm gas nhóm 3 và 4
Yes
1
1
Châm lửa các nhóm đầu đốt 3 và 4 phía dưới
T
0
= 400
0
C