Trong dây chuyền kéo dây đồng, cụm ủ 16 sợi sử dụng phương pháp gia nhiệt trực tiếp bằng dòng điện để làm mềm dây sau quá trình kéo. Máy có tốc độ vận hành lên đến khoảng 10 m/s, vì vậy hệ thống điều khiển phải thay đổi mức năng lượng ủ phù hợp với tốc độ dây.
Trong dự án này, Siemens SIMOREG đang sử dụng được thay thế bằng Parker DC598P External Stack Controller, đồng thời giữ lại phần biến áp và bộ SCR công suất hiện hữu.
1. Nguyên lý hệ thống ủ 16 sợi
Nguồn điện 380 VAC được đưa qua biến áp hạ áp, sau đó cấp cho bộ SCR công suất.
Sơ đồ nguyên lý:
380 VAC → Biến áp → SCR → DC+ / DC− → Bánh ủ → 16 sợi dây đồng
Bộ điều khiển không trực tiếp cấp công suất cho dây đồng mà thực hiện điều khiển góc kích SCR. Thông qua các xung kích phù hợp, SCR điều chỉnh điện áp và dòng điện DC đưa đến các bánh ủ.
Mức DC+ và DC− được điều chỉnh theo yêu cầu của quá trình ủ, đồng thời phải phối hợp với tốc độ chạy dây để đảm bảo điều kiện gia nhiệt ổn định.
2. Siemens SIMOREG điều khiển SCR
Ở hệ thống cũ, Siemens SIMOREG đảm nhiệm chức năng điều khiển SCR và giao tiếp với PLC Siemens S7-300 qua PROFIBUS.
PLC gửi xuống SIMOREG các dữ liệu phục vụ quá trình điều khiển như:
- Lệnh vận hành.
- Giá trị tốc độ.
- Giá trị đặt ủ.
- Các hệ số calibration.
- Các thông số công nghệ.
SIMOREG xử lý các giá trị này và phát xung kích SCR để tạo ra mức điện áp, dòng điện phù hợp cho cụm ủ.
Theo chiều ngược lại, SIMOREG gửi về PLC các dữ liệu như trạng thái, điện áp, dòng điện và các giá trị thực tế để PLC xử lý và hiển thị trên HMI.
3. Thay Siemens SIMOREG bằng Parker DC598P
Trong quá trình cải tạo, Parker DC598P External Stack Controller được sử dụng để thay thế SIMOREG.
DC598P được thiết kế để làm việc với bộ SCR công suất bên ngoài, cung cấp tín hiệu kích thyristor và tiếp nhận các tín hiệu phản hồi của bộ công suất.
Do đó, phương án cải tạo không thay đổi toàn bộ phần công suất của máy mà tập trung vào bộ điều khiển SCR:
SIMOREG → Parker DC598P
Trong khi đó:
Biến áp → SCR công suất → bánh ủ → 16 sợi dây đồng
được duy trì theo cấu trúc hiện hữu sau khi kiểm tra và hiệu chỉnh.
4. Parker DC598P kết nối PROFIBUS với PLC S7-300
Một yêu cầu quan trọng của dự án là tiếp tục sử dụng PLC Siemens S7-300 và mạng PROFIBUS hiện có.
Sau khi thay DC598P, các dữ liệu cần thiết giữa bộ điều khiển và PLC được xây dựng lại để đáp ứng yêu cầu vận hành của máy.
PLC → Parker DC598P
- Lệnh điều khiển.
- Giá trị tốc độ.
- Giá trị đặt ủ.
- Calibration.
- Các thông số công nghệ.
- Reset và các tín hiệu điều khiển cần thiết.
Parker DC598P → PLC
- Status.
- Ready/Run.
- Fault/Alarm.
- Điện áp.
- Dòng điện.
- Giá trị thực tế.
- Các thông số giám sát.
Việc chuyển đổi không chỉ là thay đổi địa chỉ dữ liệu mà phải mapping lại đúng ý nghĩa của từng tín hiệu giữa bộ điều khiển mới và chương trình PLC hiện hữu.
5. Duy trì các thông số trên HMI
Sau khi thay đổi bộ điều khiển, các thông số cần thiết vẫn được đưa về PLC S7-300 để HMI tiếp tục giám sát.
Người vận hành có thể theo dõi các thông số như:
- Tốc độ máy.
- Giá trị đặt ủ.
- Dòng điện ủ.
- Điện áp ủ.
- Giá trị thực tế.
- Trạng thái hệ thống.
- Alarm và Fault.
- Các thông số calibration cần thiết.
Nhờ đó, việc thay thế bộ điều khiển không làm thay đổi cấu trúc vận hành chính của máy.
6. Kết quả sau khi cải tạo
Sau khi hoàn thành, Siemens SIMOREG được thay thế bằng Parker DC598P để điều khiển bộ SCR của hệ thống ủ 16 sợi dây đồng.
Giải pháp mới vẫn duy trì:
- Biến áp hạ áp hiện hữu.
- Bộ SCR công suất.
- PLC Siemens S7-300.
- Truyền thông PROFIBUS.
- Các tín hiệu điều khiển cần thiết.
- Dữ liệu phản hồi.
- Các thông số giám sát trên HMI.
Parker DC598P đảm nhiệm phần điều khiển kích SCR, giúp điều chỉnh mức DC+ và DC− cấp cho các bánh ủ theo yêu cầu của quá trình ủ và tốc độ máy.
Đây là một giải pháp cải tạo tập trung vào phần điều khiển, phù hợp với những hệ thống ủ dây đồng đang sử dụng bộ điều khiển SCR thế hệ cũ nhưng phần công suất và kết cấu máy vẫn còn khả năng khai thác.
