Đồ án Trang bị điện - điện tử dây chuyền sản xuất ống thép Nhà máy Vinapipe, đi sâu nghiên cứu cải hoán hệ thống điều khiển công đoạn doa đầu ống

1 
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƢỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÕNG 
 ISO 9001:2008 
TRANG BÞ §IÖN - §IÖN Tö D¢Y CHUYÒN S¶N 
XUÊT èNG THÐP NHµ M¸Y VINAPIPE, §I S¢U 
NGHI£N CøU C¶I HO¸N HÖ THèNG §IÒU KHIÓN 
C¤NG §O¹N DOA §ÇU èNG 
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY 
NGÀNH ĐIỆN CÔNG NGHIỆP 
HẢI PHÒNG – 2011 
2 
LỜI NÓI ĐẦU 
giao lƣu kinh t
. 
 –
, do
–
và . 
 Sau khi hoàn thành công việc học tập tại trƣờng và qua thời gian 
nghiên cứu tài liệu em đã tìm hiểu đi sâu nghiên cứu công đoạn doa đầu ống 
của nhà máy cán ống thép Việt Nam VINAPIPE và em đƣợc giao đề tài: 
“Trang bị điện – điện tử dây chuyền sản xuất ống thép nhà máy VINAPIPE 
, đi sâu nghiên cứu cải hoán hệ thống điều khiển công đoạn doa đầu ống”. 
Dƣới sự hƣớng dẫn tận tình của cô giáo ThS. Trần Thị Phƣơng Thảo và các 
3 
thầy cô trong khoa, sự giúp đỡ của bạn bè đã giúp em hoàn thiện bản đồ án tốt 
nghiệp này. 
Nội dung đồ án gồm có 3 chƣơng: 
 Chƣơng 1: Giới thiệu về nhà máy cán ống thép Vinapipe 
 Chƣơng 2: Trang bị điện - điện tử dây chuyền cán ống thép Vinapipe 
 Chƣơng 3: Trang bị điện - điện tử công đoạn doa đầu ống 
4 
CHƢƠNG 1. 
GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY ỐNG THÉP VINAPIPE 
1.1. TÓM TẮT LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA CÔNG TY 
1.1.1. Lịch sử hình thành 
Đƣợc sự đồng ý của thủ tƣớng chính phủ và bộ kế hoạch và đầu tƣ. 
Tháng 2 năm 1993 công ty liên doanh chuyên sản xuất ống thép đầu tiên của 
Việt Nam tại thành phố Hải Phòng đƣợc cấp giấy phép thành lập. 
Công ty ống thép Vinapipe liên doanh với các đối tác chính là: Tổng 
công ty thép Việt Nam, tập đoàn thép SEAN, tập đoàn thép POSCO với vốn 
pháp định là 10.000.000 USD. Sau một thời gian khẩn trƣơng xây dựng đƣợc 
sự giúp đỡ của các ngành các cấp có liên quan cộng với sự nỗ lực của đội ngũ 
cán bộ công nhân viên lắp ráp. Tháng 10 năm 1994 Công ty ống thép 
VINAPIPE làm lễ chính thức khánh thành. 
Là một công ty chuyên sản xuất ống thép đen, ống mạ với hai dây 
chuyền tạo ống có công nghệ hiện đại, các thiết bị nhập ngoại hoàn toàn từ 
các nƣớc có tiếng trên thế giới nhƣ: Nhật, Pháp, Đức, Hàn Quốc. Chủng loại 
ống mà công ty sản xuất đáp ứng đƣợc mọi nhu cầu trên thị trƣờng với chất 
lƣợng cao. Ngoài việc sản xuất phục vụ công trình dân dụng, công ty còn sản 
xuất ống phục vụ cho các đƣờng ống dẫn dầu, dẫn khí, ống có đƣờng kính từ 
1/2” đến 4” chịu áp lực cao. Mục tiêu sản xuất của công ty phấn đấu đạt sản 
lƣợng trên 30.000 tấn/năm, và cho đến nay công ty lắp thêm đƣợc một dây 
chuyền chuyên chạy ống nhỏ hơn 1/2”. Tiến tới công ty đang dự kiến lắp đặt 
một dây chuyền chạy ống trên 4”, để phục vụ nhu cầu của khách hàng ngày 
càng cao. 
Sau hơn 16 năm hoạt động kể từ ngày công ty chính thức khánh thành, 
công ty dã sản xuất kinh doanh đạt sản lƣợng 40.000 tấn/năm với doanh thu 
150 tỷ đồng/ năm. Với những kết quả đạt đƣợc khả quan của công ty trong 
5 
những năm qua đã góp phần không nhỏ vào sự nghiệp đổi mới kinh tế, khoa 
học kỹ thuật Việt Nam nói chung và Hải Phòng nói riêng. Bên cạnh một cơ 
chế thị trƣờng cạnh tranh công ty vẫn sản xuất kinh doanh đạt hiệu quả cao 
đứng vững trên thị trƣờng. 
Hình 1.1: Công ty ống thép VINAPIPE 
6 
1.1.2. Chức năng các phòng ban trong công ty 
Hình 1.2: Sơ đồ tổ chức công ty ống thép VINAPIPE 
TỔNG GIÁM ĐỐC 
KIỂM TOÁN PHÕNG QUẢN LÝ 
TỔNG HỢP 
PHÕNG TIÊU THỤ PHÕNG SẢN XUẤT 
KẾ 
HOẠCH 
NHÂN 
SỰ 
KẾ 
TOÁN 
THỐNG 
KÊ 
VẬT 
TƢ 
BẢO 
VỆ 
/TẠP 
VỤ/ 
LÁI XE 
QUẢN 
LÝ 
TIÊU 
THỤ 
BÁN 
HÀNG 
CHO 
ĐẠI LÝ 
BÁN 
HÀNG 
CHO 
CÁC 
ĐƠN VỊ 
SỬ 
DỤNG 
BÁN 
HÀNG 
CHO 
CÁC 
ĐƠN VỊ 
QUỐC 
DOANH 
QUẢN 
LÝ 
SẢN 
XUẤT 
TRỰC 
TIẾP 
SẢN 
XUẤT 
SỬA 
CHỮA 
GIAO 
HÀNG 
KIỂM 
TRA 
CHẤT 
LƢỢNG 
KHO VẬT TƢ NHÀ XƢỞNG SỬA CHỮA CƠ 
KHÍ 
SỬA CHỮA ĐIỆN 
PHÓ TỔNG GIÁM ĐỐC 
7 
1. Tổng giám đốc: là ngƣời đứng đầu Công ty, chịu trách nhiệm trƣớc nhà 
nƣớc về kinh doanh và việc thực hiện các chi tiêu pháp lệnh, thực hiện 
nghiêm chỉnh các chế độ chính sách về tài chính. Nắm vững tình hình 
sản xuất kinh doanh của công ty, trực tiếp chỉ đạo các phó tổng giám 
đốc làm đúng chức năng và nhiệm vụ của mình. 
2. Phó tổng giám đốc: chịu trách nhiệm trƣớc giám đốc về lập kế hoạch và 
kinh doanh, chăm lo đời sống của cán bộ công nhân viên. 
3. Chức năng của các phòng ban trong công ty 
 Phòng tổng hợp: làm tham mƣu cho tổng giám đốc về vấn đề 
chính sách chế độ lƣơng với cán bộ công nhân viên và các lĩnh 
vực phát triển sản xuất kinh doanh của công ty với chế độ chính 
sách nhà nƣớc. Chịu trách nhiệm tham mƣu về công tác quản lý 
kinh tế bao gồm: nghiên cứu và tổ chức tính toán, kiểm tra, báo 
cáo về việc sử dụng tài sản, vật tƣ tiền vốn. 
 Phòng kinh doanh: là phòng tham mƣu cho tổng giám đốc về 
những công tác hoạt động kinh tế, cƣớc phí hàng hóa, tổ chức 
thực hiện công tác phát triển thị trƣờng, tổ chức thực hiện công 
tác tiếp thị và đề xuất biện pháp kinh doanh. 
 Phòng sản xuất: chịu trách nhiệm về lập kế hoạch sản xuất, điều 
động nhân sự. Đảm bảo chất lƣợng hàng hóa sản xuất ra. 
1.2. HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 
1.2.1. Giới thiệu về trạm cung cấp điện 
Công ty ống thép VINAPIPE đƣợc cấp nguồn từ lƣới điện thành phố. 
Công ty điện lực Hải Phòng cấp nguồn cho công ty ống thép VINAPIPE từ 
trạm điện An Lạc với nguồn 36 kV đƣa về nhà máy. Nguồn này đƣợc đƣa qua 
cầu dao cách ly và bộ phận đo lƣờng (TU, TI), trƣớc bộ phận đo lƣờng có van 
chống sét. 
8 
Hình 1.3: Sơ đồ cung cấp điện nhà máy. 
Nhà máy có một trạm điện gồm có 1 máy biến áp dùng để hạ áp từ cao 
thế xuống trung thế và 3 máy biến áp dùng để hạ áp từ trung thế xuống hạ thế. 
Vị trí đặt trạm biến áp ở tâm giữa nhà máy và đặt ngay bên cạnh xƣởng. 
Trạm biến áp của nhà máy gồm: 
 1 máy biến áp dùng để hạ áp từ 36 kV xuống 3,3 kV, tổ đấu dây / , 
S = 3000 kVA. Nguồn 36 kV đƣa tới máy biến áp này qua một máy cắt 
(MC1), trƣớc máy cắt là các thiết bị đo lƣờng và bảo vệ. Máy biến áp 
này cấp điện tới các tủ HF, ML, UT. 
9 
Hình1.4: Máy biến áp chính 
 1 máy biến áp dùng để hạ áp từ 3,3 kV xuống 0,38 kV, tổ đấu dây / Y, 
S = 2000 kVA cấp cho tủ TR-HF. Nguồn 3.3 kV đƣa qua tủ HF (bao gồm 
các thiết bị đo lƣờng và bảo vệ), qua máy cắt MC2 đƣa tới máy biến áp hạ 
áp từ 3,3 kV xuống 0,38 kV. Đầu ra của máy biến áp đƣợc đấu lên thanh 
cái qua máy cắt ACB1 đựng trong tủ LVD-HF1 để cấp cho tủ hàn cao tần 
HF1 của dây chuyền tạo ống FM1 và qua máy cắt ACB2 trong tủ LVD-
HF2 để cấp cho tủ hàn cao tần HF2 của dây chuyền tạo ống FM2. 
 1 máy biến áp dùng để hạ áp từ 3.3 kV xuống 0,38 kV, tổ đấu dây / Y, 
S = 1000 kVA cấp cho tủ TR-ML. Nguồn 3,3 kV đƣa qua tủ ML (bao gồm 
các thiết bị đo lƣờng và bảo vệ), qua máy cắt đƣa tới máy biến áp hạ áp từ 
3,3 kV xuống 0,38 kV. Đầu ra của máy biến áp đƣợc đấu lên thanh cái, từ 
thanh cái đƣa tới aptomat MCCB1 trong tủ LVD-ML380V. Đầu ra của 
MCCB1 đƣa tới: 
 Aptomat MCCB11 (600A) cấp nguồn cho máy cắt phôi (Slitter). 
10 
 Aptomat MCCB12 (600A) cấp nguồn cho 2 dây chuyền tạo ống (tủ 
Forming 2”, Forming 4”). 
 Aptomat MCCB13 (600A) cấp nguồn cho 2 máy nén khí. 
 Aptomat MCCB14 (500A) cấp nguồn cho máy nắn thẳng 
(Straghtner) và máy doa mặt đầu ống (Face 2”, 4”). 
 Aptomat MCCB15 (125A) cấp nguồn cho tổ điện và Boiler. 
 1 máy biến áp dùng hạ áp từ 3.3 kV xuống 0,22 kV, tổ đấu dây / Y, 
S = 1000KVA cấp cho tủ TR – UT. Nguồn 3,3 kV đƣa qua tủ UT ( 
trong tủ này đựng các thiết bị đo lƣờng và bảo vệ ) qua máy cắt cấp 
cho máy biến áp hạ áp từ 3,3 kV xuống 0,22 kV, đầu ra của máy biến 
áp đƣa lên thanh cái, từ thanh cái qua aptomat MCCB2 trong tủ LVD – 
PM220, aptomat MCCB3 trong tủ LVD – GA. 
Đầu ra của aptomat MCCB2 chứa trong tủ LVD – PM220V đƣa qua: 
 Aptomat MCCB21 ( 120A – 225A ) cấp cho tổ điện (Electric room). 
 Aptomat MCCB22 – 400A cấp điện cho bộ phận xử lý nƣớc thải, 
bơm nƣớc khu vực mạ. 
 Aptomat MCCB23 ( 125A – 225A ) cấp điện cho cẩu. 
 Aptomat MCCB24 ( 125A – 225A ) cấp điện cho hàn cơ động. 
 Aptomat MCCB25 ( 125A – 225A ) cấp điện cho bơm nƣớc làm mát 
cho hàn cao tần, máy nén khí, máy bơm dung dịch làm mát ống. 
 Aptomat MCCB26 ( 125A – 225A ) cấp điện cho khu vực văn 
phòng. 
 Aptomat MCCB27 ( 125A – 225A ) cấp điện cho đèn chiếu sáng 
quanh nhà máy. 
Đầu ra của aptomat MCCB3 chứa trong tủ LVD – GA cấp cho: 
 Aptomat MCCB3.1 ( 300A – 400A ) cấp cho bơm nƣớc của dây 
chuyền tạo ống. 
11 
 Aptomat MCCB3.2 ( 500A – 600A ) cấp cho dây chuyền mạ. 
 Aptomat MCCB3.3 ( 200A – 225A ) cấp cho nguồn ắc quy. 
 Aptomat MCCB3.4 ( 400A ) cấp nguồn cho lọc bụi. 
 Aptomat MCCB3.5 ( 225A ) cấp nguồn cho dây chuyền thử áp lực. 
 Aptomat MCCB3.6 ( 400A ) cấp nguồn ANTI-POLLUTIO. 
 Aptomat MCCB3.7 ( 400A ) cấp nguồn cho chiếu sáng biển quảng 
cáo VPS. 
Hình 1.5: Các máy biến áp phụ 
Trong các tủ 36KV, HF, UT, ML đều có đồng hồ đo dòng điện, đo cos , 
đo công suất, đồng hồ đo KW/h và các thiết bị bảo vệ nhƣ các rơle bảo vệ 
điện áp cao, điện áp thấp, bảo vệ pha trạm đất, bảo vệ quá dòng, bảo vệ dòng 
chạm đất, bảo vệ so lệch dòng cho máy biến áp, bảo vệ quá nhiệt. 
Ngoài ra nhà máy còn có 1 máy phát điện dự phòng có công suất 
125KVA, 100 KW, tần số 50 Hz, 3 pha để cấp điện chiếu sáng và cho dây 
chuyền mạ. 
1.2.2. Quy trình sản xuất 
12 
Là một công ty kiên doanh chuyên sản xuất kinh doanh các loại ống 
đen, ống mạ có đƣờng kính từ ½” đến 4” chiều dài theo tiêu chuẩn 
6000mm. Ngoài ra công ty còn sản xuất các loại ống có cạnh vuông. 
Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất ống của công ty: 
Hình 1.6: Quy trình sản xuất 
Nhiệm vụ của các khâu chính trong dây chuyền công nghệ cán ống: 
 Máy cắt phôi: do ở Việt Nam chƣa có nhà máy sản xuất ra các cuộn 
phôi để phục vụ cho việc tạo ống, vì thế công ty VINAPIPE phải 
mua các cuộn phôi nhập từ các nƣớc Hàn Quốc, Nhật Bản, Thái Lan. 
Cuộn phôi đƣợc đƣa vào máy cắt để cắt thành các dải nhỏ theo mỗi 
loại ống. 
 Dây chuyền tạo ống (FM1, FM2): sau khi phôi qua máy cắt tạo thành 
các dải phôi, thì từng dải phôi này đƣợc đƣa vào dây chuyền tạo ống. 
Trong quá trình này phôi đƣợc đƣa vào liên tục vừa tạo ống vừa nắn 
tròn và hàn hai mép ống bằng phƣơng pháp hàn cao tần. Sau đó ống 
đƣợc cắt theo chiều dài quy định. 
Máy cắt 
phôi 
Dây chuyền 
tạo ống 
FM1 
Dây chuyền 
tạo ống 
FM2 
Máy doa 
đầu ống 2 
Kho để 
ống 
Đóng gói 
In mác 
Máy mạ 
Bể xử lý 
Đóng gói 
Thử áp 
lực 
Máy nắn 
thẳng 
Máy doa 
đầu ống 1 
Phôi thép 
 Ống đen 
 Ống trắng 
13 
 Máy doa nhẵn đầu ống: khi ống vừa tạo ra, hai đầu của ống có ba via 
ở hai bên sinh ra trong quá trình cắt, vì vậy máy doa phải làm việc để 
làm mất bavia. 
 Máy nắn thẳng: tất cả các loại ống tròn sau khi tạo ống và doa nhẵn 
mặt đầu đƣợc đƣa vào máy nắn thẳng để nắn thẳng ống. 
 Máy thử áp lực: do đặc điểm yêu cầu của ống thép do công ty sản 
xuất phải có độ bền và chịu áp lực cao do vậy cần khâu thử áp lực 
sau khâu nắn thẳng. Biện pháp thử áp lực bằng phƣơng pháp bơm ép, 
nƣớc đƣợc đƣa vào ống với áp suất 53kg/cm2. Mục đích để kiểm tra 
xem ống có bị rò và bị bục đƣờng hàn ... điều khiển lập trình sẽ 
liên tục lặp trong chƣơng trình do ngƣời sử dụng lập ra chờ tín hiệu ở ngõ vào 
và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình. 
Để khắc phục những nhƣợc điểm của bộ điều khiển dùng dây nối (bộ điều 
khiển bằng Relay) ngƣời ta đã chế tạo bộ điều khiển PLC nhằm thỏa mãn các 
yêu cầu sau: 
 Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. 
 Gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa. 
 Dung lƣợng bộ nhớ lớn để có thể chứa đƣợc những chƣơng trình phức 
tạp. 
79 
 Độ tin cậy cao trong môi trƣờng công nghiệp. 
 Giao tiếp đƣợc với các thiết bị thông minh khác nhƣ máy tính, nối 
mạng, các module mở rộng. 
Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay cho các phần cứng Rơle dây nối và các 
logic thời gian. Tuy nhiên bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cƣờng dung lƣợng 
nhớ và tính dễ dàng cho PLC mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cũng nhƣ giá cả... 
Chính điều này đã tạo ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong 
công nghiệp, các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các 
lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch... Sự phát triển các máy tính dẫn đến các 
bộ PLC có dung lƣợng lớn số lƣợng đầu vào ra nhiều hơn. 
Trong PLC phần cứng CPU và chƣơng trình là đơn vị cơ bản cho quá trình 
điều khiển và xử lý hệ thống, chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ 
đƣợc xác định bằng một chƣơng trình. Chƣơng trình này sẽ đƣợc nạp sẵn vào 
bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chƣơng trình này. 
Nhƣ vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của quy trình công 
nghệ ta chỉ cần thay đổi chƣơng trình bên trong bộ nhớ PLC. Việc thay đổi 
hay mở rộng chức năng sẽ đƣợc thực hiện một cách dễ dàng mà không cần 
một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Rơle. 
3.2.2. PLC Siemens S7 - 200 
1. Cấu trúc PLC S7 - 200 
PLC S7-200 là thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng 
Siemens có cấu trúc theo kiểu module và có các module mở rộng. PLC này 
bao gồm hai loại CPU: CPU212 và CPU214. Hai loại CPU này đƣợc đƣợc 
phân biệt bởi số đầu vào/ra và nguồn cấp. 
- CPU 212: đƣợc tích hợp sẵn 8 đầu vào và 6 đầu ra, có khả năng mở 
rộng thêm 2 module. 
- CPU 214: đƣợc tích hợp sẵn 14 đầu vào và 10 đầu ra, có khả năng mở 
rộng thêm 7 module. 
S7-200 có nhiều loại module mở rộng khác nhau. 
CPU 212 bao gồm: 
- 512 từ đơn (word), tức 1kbyte để lƣu chƣơng trình thuộc miền nhớ 
đọc/ghi đƣợc và không bị mất dữ liệu nhờ có giao diện với EEPROM. Vùng 
nhớ có tính chất này đƣợc gọi là vùng nhớ non-volatile. 
- 512 từ đơn để lƣu dữ liệu, trong đó có 100 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền 
non-volatile. 
- 8 cổng vào logic và 6 cổng ra logic. 
- Có thể gép nối thêm 2 module mở rộng để mở rộng số cổng vào/ra bao 
gồm cả module tƣơng tự (analog). 
- Tổng số cổng logic vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. 
- 64 bộ tạo thời gian trễ (timer), trong đó có 2 timer có độ phần giải 1ms, 
8 timer có độ phân giải 10ms và 54 timer có độ phân giải 100ms. 
80 
- 64 bộ đếm (counter) chi làm 2 loại: bộ đếm chỉ đếm tiến và bộ đếm 
tiến/lùi. 
- 368 bit nhớ đặc biệt, sử dụng làm các bít trạng thái hoặc các bit đặt chế 
độ làm việc. 
- Có chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền 
thông, ngắt theo sƣờn lên hoặc sƣờn xuống, ngăt theo thời gian và ngắt báo 
hiệu của bộ đếm tốc độ cao (2 kHz). 
- Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 50 giờ từ khi PLC 
bị mất nguồn. 
CPU 214 bao gồm: 
- 2048 từ đơn (word) thuộc miền nhớ đọc/ghi đƣợc và không bị mất dữ 
liệu nhờ có giao diện với EEPROM 
- 2048 từ đơn để lƣu dữ liệu, trong đó có 512 từ nhớ đọc/ghi thuộc miền 
non-volatile. 
- 14 cổng vào logic và 10 cổng ra logic. 
- Có thể ghép nối thêm 7 module mở rộng để mở rộng số cổng vào/ra bao 
gồm cả module tƣơng tự (analog). 
- Tổng số cổng logic vào/ra cực đại là 64 cổng vào và 64 cổng ra. 
- 128 bộ timer chia làm 3 loại gồm: 4 timer có độ phân giải 1ms, 16 timer 
có độ phân giải 10ms và 108 timer có độ phân giải 100ms. 
- 128 bộ đếm (counter) chi làm 2 loại: bộ đếm chỉ đếm tiến và bộ đếm 
tiến/lùi. 
- 688 bit nhớ đặc biệt, sử dụng làm các bít trạng thái hoặc các bit đặt chế 
độ làm việc. 
- Có chế độ ngắt và xử lý tín hiệu ngắt khác nhau bao gồm: ngắt truyền 
thông, ngắt theo sƣờn lên hoặc sƣờn xuống, ngắt theo thời gian và ngắt báo 
hiệu của bộ đếm tốc độ cao. 
- 3 bộ đếm tốc độ cao với xung nhịp 2 kHz và 7 kHz. 
- 2 bộ phát xung nhanh theo kiểu PTO và PWM. 
- 2 bộ điều chỉnh tƣơng tự. 
- Bộ nhớ không bị mất dữ liệu trong khoảng thời gian 190 giờ từ khi PLC 
bị mất nguồn. 
Các đèn báo trên CPU: 
- SF : đèn đỏ SF báo hiệu hệ thống bị hỏng. 
- RUN: đèn xanh RUN chỉ PLC đang ở chế độ hoạt động và thực hiện 
chƣơng trình đƣợc nạp vào trong máy. 
- STOP: đèn vàng stop chỉ PLC đang ở chế độ dừng. 
- Ix.x : đèn xanh ở cổng vào báo trạng thái tức thời của các cổng Ix.x. 
- Qy.y : đèn xanh ở cổng báo trạng thái tức thời của cổng ra Qy.y. 
Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC 
Công tắc chọn chế độ làm việc cho S7-200 có 3 vị trí cho phép chọn các 
chế độ làm việc khác nhau: 
81 
- RUN: cho phép PLC thực hiện chƣơng trình trong bộ nhớ. PLC S7-200 
sẽ tự động chuyển sang chế độ stop nếu trong máy có sự cố hoặc chƣơng trình 
gặp lệnh stop thậm chí ngay cả khi công tắc đang ở chế độ run, vì vậy cần 
quan sát đèn báo thực tại của PLC. 
- STOP: chuyển PLC từ chế độ đang thực hiện chƣơng trình sang chế độ 
stop. Ở chế độ stop PLC cho phép hiệu chỉnh chƣơng trình cũng nhƣ nạp một 
chƣơng trình mới. 
- TERM: cho phép máy lập trình tự quyết định một trong các chế độ của 
PLC ở run hoặc stop. 
2. Nguyên lý hoạt động 
PLC thực hiện chƣơng trình theo chu kì lặp. Mỗi vòng lặp đƣợc gọi là 
vòng quét (Scan). Mỗi vòng quét đƣợc bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu 
từ các cổng vào số tới vùng bộ đệm ảo, tiếp theo là giai đoạn thực hiện 
chƣơng trình. Trong từng vòng quét chƣơng trình thực hiện từ lệnh đầu tiên 
đến lệnh kết thúc của khối OB (Block End). Sau giai đoạn thực hiện chƣơng 
trình là giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi. Vòng quét đƣợc kết thúc 
bằng giai đoạn chuyển các nội dung của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra. 
Hình 3.11: Vòng quét trong S7 200 
Nhƣ vậy, tại thời điểm thực hiện lệnh vào/ra, thông thƣờng lệnh không làm 
việc trực tiếp với các cổng vào/ra mà chỉ thông qua bộ đệm ảo của cổng trong 
vùng nhớ tham số. Việc truyền thông giữa bộ đệm ảo với thiết bị ngoại vi chỉ 
đƣợc thực hiện trong gia đoạn 1 và 4 do CPU quản lý. Khi gặp lệnh vảo ra 
ngay lập tức thì hệ thống sẽ cho dừng mọi công việc khác, ngay cả chƣơng 
trình ngắt, để thực hiện lệnh này một cách trực tiếp với cổng vào/ra. 
Nếu sử dụng các chế độ ngắt, chƣơng trình con tƣơng ứng với từng tín 
hiệu ngắt đƣợc soạn thảo và cài đặt nhƣ một bộ phận của chƣơng trình. 
Chƣơng trình quản lý ngắt chỉ đƣợc thực hiện trong vòng quét khi xuất tín 
hiệu bảo ngắt và có thể xảy ra ở bất cứ thời điểm nào trong vòng quét. 
82 
Hệ thống sử dụng PLC S7-200 có nhiều ƣu điểm nhƣ dễ thao tác, lắp đặt, 
sử dụng, khi có hỏng hóc cần thay thế thì dễ tìm để thay thế do PLC S7-200 
hiện đang đƣợc sử dụng phổ biến 
3.2.3. Bảng phân công đầu vào ra của PLC-S7-200 
Bảng 3.1: Bảng phân công đầu vào 
STT Địa chỉ Kí hiệu Tên chức năng đầu vào 
1 I0.0 LS1 Feeder Fwd detect 
2 I0.1 LS2 Feeder Back detect 
3 I0.2 1LS1 Clamp 1 detect 
4 I0.3 2LS1 Clamp 2 detect 
5 I0.4 1LS2 Spindle Fwd 1 
6 I0.5 1LS3 Spindle Back 1 
7 I0.6 2LS2 Spindle Fwd 2 
8 I0.7 2LS3 Spindle Back 2 
9 I1.0 FL1 Oil enoungh 
10 I1.5 1SS2 Man/ auto 1 
11 I2.0 PB1 Buzze stop 
12 I2.1 1PBL11 Auto start 1 
13 I2.2 1PBL12 Auto stop 1 
14 I2.3 1PBL13 Spindle 1 Run 
15 I2.4 1PB3 Spindle 1 stop 
16 I2.5 1PB6 Spindle 1 head Fwd 
17 I2.6 1PB7 Spindle 1 head Back 
18 I2.7 1PB4 Clamp 1 On 
19 I3.0 1PB5 Clamp 1 Off 
20 I3.1 1PB8 Feeder Fwd On 
21 I3.2 1PB9 Feeder back Off 
22 I3.3 3PB1 Hydraulic Run 
83 
23 I3.4 1PBL1 Hydraulic Stop 
24 I3.5 1PB21 Aligning 1 Run 
25 I3.6 1PBL2 Aligning 1 Stop 
26 I4.0 2SS2 Man / auto 2 
27 I4.1 2PBL9 Auto start 2 
28 I4.2 2PBL10 Auto stop 2 
29 I4.3 2PBL3 Spindle 2 Run 
30 I4.4 1PB5 Spindle 2 stop 
31 I4.5 2PBL15 Spindle 2 head Fwd 
32 I4.6 2PBL16 Spindle 2 head Back 
33 I4.7 3PB1 Clamp 2 On 
34 I5.0 PB1 Clamp 2 Off 
35 I5.1 1PBL17 Aligning 2 Run 
36 I5.2 1PBL18 Aligning 2 Stop 
Bảng 3.2: Bảng phân công đầu ra của PLC 
STT Địa chỉ Kí hiệu Tên chức năng đầu ra 
1 Q0.0 Bơm dầu 
2 Q0.1 Aligling 1 motor 
3 Q0.2 Spindle 1 motor 
4 Q0.3 Aligling 2 motor 
5 Q0.4 Spindle 2 motor 
6 Q0.5 Sol 1 clamp 1 
7 Q0.6 Sol 2 spindle head 1 
8 Q0.7 Sol 3 clamp 2 
9 Q1.0 Sol 4 spindle head 2 
10 Q1.1 Sol 5 feeder 
84 
3.2.4. Xây dựng lƣu đồ thuật toán: 
 Dựa vào nguyên lí hoạt động của công đoạn doa đầu ống ta xây dựng đƣợc 
lƣu đồ thuật toán nhƣ sau 
no
yes
no
yes
Ð? NG CO 
Ð? NG CO 
Hình3.2.1: Lƣu đồ thuật toán doa đầu ống 
85 
no
yes
no
yes
Hình3.2.2: Lƣu đồ thật toán quay lƣỡi dao doa 1 và 2 
86 
X(s)
no
yes
no
yes
no
yes
Hình3.2.3: Lƣu đồ thuật toán cho động cơ xếp đầu ống 1 và 2 
87 
no
yes
no
yes
Hình3.2.4:Lƣu đồ thuật toán cho kẹp đầu ống 1 và 2 
88 
no
yes
no
yes
OM D? U
Hình3.2.5:Lƣu đồ thuật toán cho động cơ bơm dầu 
89 
no
yes
no
yes
yes
no
Hình3.2.6:Lƣu đồ thuật toán spindle 1 và 2 
90 
no
yes
NO
YES
2 s
NO
YES
NO
YES
NO
no
yes
Hình3.2.7: Lƣu đồ thuật toán tự động cho cả công đoạn 
91 
3.3.5. Chƣơng trình điều khiển: 
Sử dụng ngôn ngữ lập trình là ngôn ngữ LAD 
92 
93 
94 
95 
96 
97 
98 
99 
100 
KẾT LUẬN 
Qua quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài tốt nghiệp “Trang bị điện – điện tử 
dây chuyền sản xuất ống thép nhà máy VINAPIPE, đi sâu nghiên cứu cải 
hoán hệ thống điều khiển công đoạn doa đầu ống”, đồ án của em đã đạt đƣợc 
một số nội dung sau: 
- Đã nghiên cứu tổng quan về các công đoạn trong nhà máy. 
- Đã nghiên cứu và tìm hiểu cơ bản đƣợc trang bị điện của các công đoạn 
chính trong nhà máy của nhà máy cán ống thép VINAPIPE nhƣ công đoạn cắt 
phôi, công đoạn tạo ống, công đoạn doa đầu ống... 
- Đã viết chƣơng trình điều khiển tự động hóa cho công đoạn doa đầu ống 
sử dụng PLC Siemens S7 - 200. 
Tuy nhiên đồ án vẫn còn một số hạn chế nhất định nhƣ chƣa làm đƣợc nhƣ 
đấu nối và nạp chƣơng trình vào PLC thực để quan sát hoạt động của công 
đoạn 1 cách trực quan hơn 
Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu kết hợp với sự nỗ lực của bản 
thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của cô giáo Th.S Trần Thị Phƣơng Thảo và 
các thầy cô trong Bộ môn Điện Công Nghiệp và bạn bè trong lớp em đã hoàn 
thành đƣợc bản đồ án tốt nghiêp này. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn cô 
giáo Th.S Trần Thị Phƣơng Thảo là ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ em 
trong suốt thời gian làm đồ án. Qua đây, em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của 
các thầy cô giáo và các bạn sinh viên để đồ án của em đƣợc hoàn thiện hơn 
nữa. 
Em xin chân thành cảm ơn! 
 Hải Phòng, ngày 9 tháng 07 năm 2011 
 Sinh viên thực hiện 
101 
 Vũ Duy Hải