Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghệ sản xuất gốm sứ nói chung gạch Granite nói riêng luôn phát triển, không ngừng hoàn thiện nhằm thỏa mãn yêu cầu ngày càng cao về chất lượng cũng như số lượng của người tiêu dùng. Gạch granite nhân tạo (granite ốp lát) là những tấm mỏng có chất lượng gốm đồng nhất có hoa văn nền giống như granite tự nhiên, với nhiều loại hình dạng kích thước khác nhau. Là loại sản phẩm gốm có tính năng cơ lý kỹ thuật, mỹ thuật vượt trội so với các sản phẩm ốp lát đã được sản xuất. Công nghệ sản xuất loại sản phẩm này ra đời không lâu và ngày càng được phát triển ở một số nước tiến tiến như Italia, Đức,Tây Ban Nha…gạch granite nhân tạo có thể sử dụng ở dạng mài bóng hoặc tráng men trong, có thể sử dụng để lát nền nhà hoặc ốp mặt ngoài của công trình xây dựng nhằm tăng độ bền kiến trúc cũng như tăng vẻ đẹp mỹ quan cho công trình. Đặc biệt gạch granite nhân tạo được sử dụng tại những nơi có đòi hỏi khắt khe về điều kiện vệ sinh như bệnh viện, phòng thí nghiệm hóa dược,....do tính không dẫn điện, không tích điện, độ sạch tối ưu, không hút ẩm, không bị hóa chất phá hủy, không bị mốc bề mặt. Đất nước ta đang trong thời kỳ xây dựng và phát triển, tiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì nhu cầu về sử dụng gạch ốp lát nói chung và granite nói riêng là rất lớn. Trong lĩnh vực xây dựng, việc sản xuất gạch granite đang dần trở thành một ngành công nghiệp với rất nhiều các nhà máy, xí nghiệp rải đều trên toàn quốc. Đứng trước nhu cầu và những đòi hỏi chất lượng ngày càng cao của người tiêu dùng trong nhiều lĩnh vực, thì gạch granite được sản xuất ra phải đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng như hình dáng, kích thước, độ bền, độ cứng, màu sắc v.v.v. Nhưng trong thực tế, dây chuyền sản xuất gạch granite là một quá trình phức tạp với rất nhiều công đoạn như máy nghiền, máy ép, máy sấy đứng, lò nung con lăn, bộ phận phân loại, đóng gói, … Trong đó, hoạt động của lò nung con lăn là một khâu rất quan trọng, nó quyết định nhiều đến chất lượng của gạch thành phẩm. Nếu giá trị nhiệt độ trong lò nung con lăn không bám theo chính xác các giá trị nhiệt độ đặt thì nhiều khuyết tật như vết nứt, biến dạng về kích thước, độ phẳng, thay đổi về màu men. v.v.v. sẽ xuất hiện trên gạch thành phẩm. Vì vậy, lò nung con lăn luôn được mong chờ để làm việc chính xác và tin cậy nhằm đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật. Việc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung tại công ty gạch Granite Đồng Nai để khắc phục các tồn tại đã nêu là một yêu cầu kỹ thuật cấp bách. Tuy nhiên trong thực tế công nghiệp, quá trình nhiệt là quá trình phức tạp, việc thay đổi nhiệt độ của một vật chất sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến cấu tạo, tính chất, và các đại lượng vật lý khác của vật chất. Ví dụ, sự thay đổi nhiệt độ của một chất khí sẽ làm thay đổi thể tích, áp suất của chất khí trong bình. Do vậy, vấn đề đặt ra là phương pháp điều khiển nào sẽ giải quyết được yêu cầu của bài toán trên? Trong những năm gần đây một ngành khoa học mới đã được hình thành và phát triển mạnh mẽ đó là điều khiển logic mờ mà công cụ toán học của nó chính là lý thuyết tập mờ của Jadeh. Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh điển là hoàn toàn dựa vào độ chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều ứng dụng không cần thiết hoặc không thể có được, điều khiển mờ có thể xử lý những thông tin “không rõ ràng hay không đầy đủ”, những thông tin mà sự chính xác của nó chỉ nhận thấy được giữa các mối quan hệ của chúng với nhau và cũng chỉ mô tả được bằng ngôn ngữ, đã cho ra những quyết định chính xác. Chính khả năng này đã làm cho điều khiển mờ sao chụp được phương thức xử lý thông tin và điều khiển của con người, đã giải quyết thành công các bài toán điều khiển phức tạp. Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp này, tác giả đi vào nghiên cứu và ứng dụng các thuật toán điều khiển mờ trong điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung gạch Granite trong thực tế công nghiệp. Kết quả các bộ điều khiển này đều có đầy đủ ưu điểm của bộ điều khiển mờ cơ bản nhưng chúng được tích hợp đơn giản, làm việc ổn định, có đặc tính động học tốt, tính bền vững cao và làm việc tốt ngay khi thông tin của đối tượng không đầy đủ hoặc không chính xác. Một số còn không chịu ảnh hưởng của nhiễu cũng như sự thay đổi theo thời gian của đối tượng điều khiển.
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi là Nguyễn Văn Vụ, học viên lớp Cao học 10AĐKTĐ-ĐN tự động hóa niên khóa 2010-2012 Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo và đặc biệt là PGS.TS.Nguyễn Doãn Phước, thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp của tôi, tôi đã đi tới cuối chặng đường để kết thúc khóa học thạc sĩ Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung của công ty gạch Granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng logic mờ” Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Nếu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2012 Học viên Nguyễn Văn Vụ Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật MỤC LỤC Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT WIN CC : Windows Control Center (Trung tâm điều khiển chạy trên nền Windows ) SCADA: Super Visory Control And Data Acquisition (Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập xử lý dữ liệu) DCS: Distributed Control System (Hệ thống điều khiển phân tán) HMI: Human Machine Interface (Giao diện giữa người và máy) PLC: Programmable Logic Controller (Thiết bị điều khiển lập trình được ) FCPA: Fuzzy Control Parameter Assignment (Chương trình hỗ trợ lập trình mờ choPLC S7-300) FB: Function Block (Khối chức năng) FC: Function (Hàm chức năng) SFC: System Function (Hàm chức năng hệ thống) SFB: System Function Block (Khối hàm chức năng hệ thống) DB: Data Block (Khối dữ liệu) Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật DANH MỤC HÌNH VẼ Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật LỜI NÓI ĐẦU Công nghệ sản xuất gốm sứ nói chung gạch Granite nói riêng luôn phát triển, không ngừng hoàn thiện nhằm thỏa mãn yêu cầu ngày càng cao về chất lượng cũng như số lượng của người tiêu dùng Gạch granite nhân tạo (granite ốp lát) là những tấm mỏng có chất lượng gốm đồng nhất có hoa văn nền giống như granite tự nhiên, với nhiều loại hình dạng kích thước khác nhau Là loại sản phẩm gốm có tính năng cơ lý kỹ thuật, mỹ thuật vượt trội so với các sản phẩm ốp lát đã được sản xuất Công nghệ sản xuất loại sản phẩm này ra đời không lâu và ngày càng được phát triển ở một số nước tiến tiến như Italia, Đức,Tây Ban Nha…gạch granite nhân tạo có thể sử dụng ở dạng mài bóng hoặc tráng men trong, có thể sử dụng để lát nền nhà hoặc ốp mặt ngoài của công trình xây dựng nhằm tăng độ bền kiến trúc cũng như tăng vẻ đẹp mỹ quan cho công trình Đặc biệt gạch granite nhân tạo được sử dụng tại những nơi có đòi hỏi khắt khe về điều kiện vệ sinh như bệnh viện, phòng thí nghiệm hóa dược, do tính không dẫn điện, không tích điện, độ sạch tối ưu, không hút ẩm, không bị hóa chất phá hủy, không bị mốc bề mặt Đất nước ta đang trong thời kỳ xây dựng và phát triển, tiến lên công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì nhu cầu về sử dụng gạch ốp lát nói chung và granite nói riêng là rất lớn Trong lĩnh vực xây dựng, việc sản xuất gạch granite đang dần trở thành một ngành công nghiệp với rất nhiều các nhà máy, xí nghiệp rải đều trên toàn quốc Đứng trước nhu cầu và những đòi hỏi chất lượng ngày càng cao của người tiêu dùng trong nhiều lĩnh vực, thì gạch granite được sản xuất ra phải đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng như hình dáng, kích thước, độ bền, độ cứng, màu sắc v.v.v Nhưng trong thực tế, dây chuyền sản xuất gạch granite là một quá trình phức tạp với rất nhiều công đoạn như máy nghiền, máy ép, máy sấy đứng, lò nung con lăn, bộ phận phân loại, đóng gói, … Trong đó, hoạt động của lò nung con lăn là một khâu rất quan trọng, nó quyết định nhiều đến chất lượng của gạch thành phẩm Nếu giá trị nhiệt độ trong lò nung con lăn không bám theo chính xác các giá trị nhiệt độ đặt thì nhiều khuyết tật như vết nứt, biến dạng về kích thước, độ phẳng, 1 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật thay đổi về màu men v.v.v sẽ xuất hiện trên gạch thành phẩm Vì vậy, lò nung con lăn luôn được mong chờ để làm việc chính xác và tin cậy nhằm đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật Việc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung tại công ty gạch Granite Đồng Nai để khắc phục các tồn tại đã nêu là một yêu cầu kỹ thuật cấp bách Tuy nhiên trong thực tế công nghiệp, quá trình nhiệt là quá trình phức tạp, việc thay đổi nhiệt độ của một vật chất sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến cấu tạo, tính chất, và các đại lượng vật lý khác của vật chất Ví dụ, sự thay đổi nhiệt độ của một chất khí sẽ làm thay đổi thể tích, áp suất của chất khí trong bình Do vậy, vấn đề đặt ra là phương pháp điều khiển nào sẽ giải quyết được yêu cầu của bài toán trên? Trong những năm gần đây một ngành khoa học mới đã được hình thành và phát triển mạnh mẽ đó là điều khiển logic mờ mà công cụ toán học của nó chính là lý thuyết tập mờ của Jadeh Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh điển là hoàn toàn dựa vào độ chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều ứng dụng không cần thiết hoặc không thể có được, điều khiển mờ có thể xử lý những thông tin “không rõ ràng hay không đầy đủ”, những thông tin mà sự chính xác của nó chỉ nhận thấy được giữa các mối quan hệ của chúng với nhau và cũng chỉ mô tả được bằng ngôn ngữ, đã cho ra những quyết định chính xác Chính khả năng này đã làm cho điều khiển mờ sao chụp được phương thức xử lý thông tin và điều khiển của con người, đã giải quyết thành công các bài toán điều khiển phức tạp Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp này, tác giả đi vào nghiên cứu và ứng dụng các thuật toán điều khiển mờ trong điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung gạch Granite trong thực tế công nghiệp Kết quả các bộ điều khiển này đều có đầy đủ ưu điểm của bộ điều khiển mờ cơ bản nhưng chúng được tích hợp đơn giản, làm việc ổn định, có đặc tính động học tốt, tính bền vững cao và làm việc tốt ngay khi thông tin của đối tượng không đầy đủ hoặc không chính xác Một số còn không chịu ảnh hưởng của nhiễu cũng như sự thay đổi theo thời gian của đối tượng điều khiển 2 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Nội dung luận văn này đề cập đến các vấn đề sau: Chương 1: Mở đầu Chương 2: Tổng quan về qui trình công nghệ sản xuất gạch Granite Chương 3: Lò nung con lăn Chương 4: Cải tiến nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung trên cơ sở sử dụng logic mờ Sau thời gian khảo sát và nghiên cứu tại công ty gạch Granite Đồng Nai, đến nay luận văn của em đã hoàn thành với kết quả tốt Thành công này phải kể đến sự giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Điều Khiển Tự Động trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là Thầy PGS.TS Nguyễn Doãn Phước người đã trực tiếp hướng dẫn tôi, đã hết lòng ủng hộ và cung cấp cho tôi những kiến thức hết sức quí báu Tôi xin dành cho thầy lời cám ơn sâu sắc Ngoài ra tôi cũng xin chân thành gửi lời cám ơn đến Ban giám đốc Công ty, Ban quản đốc phân xưởng sản xuất, đội ngũ Kỹ sư Công nghệ, Công nhân kỹ thuật tại phân xưởng sản xuất đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi trong quá trình khảo sát, nghiên cứu Xin kính chúc Quý Công ty ngày càng phát triển vững mạnh trên con đường Công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước Tuy nhiên do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên luận văn này không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp chỉ bảo của các thầy cô giáo và của bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn của em được hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2012 Học Viên Nguyễn Văn Vụ 3 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Sự hình thành và phát triển của công ty gạch Granite Đồng Nai Công ty gạch Granite Đồng Nai (GRALICO) thuộc Tổng Công ty xây dựng & phát triển hạ tầng LICOGI (nay đổi tên thành công ty TNHH công nghiệp gạch men Guocera Việt Nam), được thành lập từ năm 2001 theo Quyết định số: 18/TCCB ngày 12/01/2001của Hội đồng quản trị tổng công ty xây dựng và phát triển hạ tầng Bộ xây dựng, có trụ sở đặt tại: xã Phước Tân, huyện Long Thành, tỉnh Đồng Nai Hình 1.1: Tòa nhà điều hành công ty gạch Granite Đồng Nai Đồng Nai có diện tích 589500 ha, dân số khoảng 2 triệu người, lực lượng lao động dồi dào có trình độ khá và tay nghề cao Cơ cấu hành chính của tỉnh gồm thành phố Biên Hòa và 7 huyện Huyện Long Thành nằm ở phía Tây Nam của tỉnh, ranh giới của huyện bao gồm: - Phía Bắc giáp Thành phố Biên Hòa và huyện Thống Nhất, Đồng Nai - Phía Nam giáp Bà Rịa Vũng Tàu và huyện Nhơn Trạch, Đồng Nai - Phía Tây giáp Thành phố Hồ Chí Minh - Phía Đông giáp huyện Long Khánh, huyện Cẩm Mỹ, Đồng Nai 4 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Tổng diện tích của huyện là 53818 ha chiếm 9% diện tích tự nhiên của tỉnh, dân số 256300 người (năm 2003), chiếm 9 % dân số toàn tỉnh, huyện có một thị trấn và 18 xã Huyện có nhiều tuyến giao thông đường bộ huyết mạch của vùng chạy qua, là cửa ngõ của các thành phố lớn như: TPHCM, Biên Hòa, Nhơn Trạch,Vũng Tàu Long Thành có khả năng thu hút đầu tư cao, với lợi thế trên đã mở ra cho huyện một triển vọng thuận lợi về phát triển kinh tế với tốc độ tăng trưởng cao trong những thập niên đầu thế kỷ 21, đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Đồng Nai nói riêng cũng như vùng kinh tế trọng điểm ở phía Nam nói chung Công ty gạch Granite Đồng Nai được Tổng Công ty Xây dựng và Phát triển Hạ tầng (LICOGI) – Bộ xây dựng đầu tư một dây truyền đồng bộ, hiện đại do hãng SiTi – ITALIA sản xuất với công xuất 1.500.000 m 2 sản phẩn/năm Tổng vốn đầu tư ban đầu cho chuẩn bị mặt bằng, các dự án về xây dựng cơ sở hạ tầng, trang thiết bị cũng như các loại nguyên liệu nội, ngoại nhập lên đến trên 135 tỷ đồng (VND) Các sản phẩm của Công ty bao gồm gạch Granite bóng kiếng, bóng mờ, gạch vân mây, … với kích thước 300 x 300, 400 x 400, 500 x 500, 600 x 900 với tổng công suất 1,5 triệu m2 sản phẩm/năm Trong đó sản phẩm loại 1 chiếm hơn 80%, loại 2 chiếm gần 10%, còn lại 10% gạch loại 3 và phế phẩm Hình 1.2: Phòng trưng bày sản phẩm gạch Granite và các sản phẩm gạch Granite truyền thống 5 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Để cạnh tranh được với sản phẩm gạch Granite ngọai nhập như Trung Quốc, sản phẩm gạch Granite nội địa như: Taicera, Thạch Bàn, Long Hầu, Thanh Thanh….đang có mặt trên thị trường Công ty đã liên tục cố gắng cải tiến mẫu mã cũng như chất lượng sản phẩm, đồng thời tìm kiếm các nguồn nguyên liệu trong nước để thay thế dần nguyên liệu ngoại nhập, nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh.Với dây truyền công nghệ hiện đại và đồng bộ, cùng với đội ngũ Kỹ sư, Công nhân kỹ thuật lành nghề, được đào tạo cơ bản, thương hiệu GRALICO tuy mới ra nhập thị trường trong nước xong với chất lượng sản phẩm lấy “CHỮ TÍN” là hàng đầu, mẫu mã đa dạng, phong phú, cho nên đến ngày nay đã được người tiêu dùng trong nước quan tâm và lựa chọn Chắc chắn sẽ trở nên quen thuộc trên thị trường gạch Granite Việt Nam mới mẻ và đầy tiềm năng Đồng thời có nhiều triển vọng vươn ra thị trường các nước trên Thế giới trong những năm gần đây 1.2 Lý do chọn đề tài Một ngành công nghiệp quan trọng liên quan đến lĩnh vực xây dựng là công nghiệp sản xuất gạch granite Gạch granite được sản xuất ra phải đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng như hình dáng, kích thước, độ bền, độ cứng v.v.v Trong thực tế, dây chuyền sản xuất gạch granite là một quá trình phức tạp với rất nhiều công đoạn như máy nghiền, máy ép, máy sấy đứng, lò nung con lăn, bộ phận phân loại, đóng gói, … Trong đó, hoạt động của lò nung con lăn là một khâu rất quan trọng, nó quyết định đến chất lượng của gạch thành phẩm Nếu giá trị nhiệt độ trong lò nung con lăn không bám theo chính xác các giá trị nhiệt độ đặt thì nhiều khuyết tật như vết nứt, biến dạng về kích thước, độ phẳng, thay đổi về màu men v.v.v sẽ xuất hiện trên gạch thành phẩm Vì vậy, lò nung con lăn luôn được mong chờ để làm việc chính xác và tin cậy nhằm đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật Việc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung tại công ty gạch Granite Đồng Nai để khắc phục các tồn tại đã nêu là một yêu cầu kỹ thuật cấp bách 6 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Hình 4.18: Khai báo tập mờ biến đầu vào DE Hình 4.19: Khai báo tập mờ biến đầu vào IE Các tập mờ biến đầu ra KP, TI, TD : 80 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Hình 4.20: Khai báo tập mờ biến đầu ra KP Hình 4.21: Khai báo tập mờ biến đầu ra TI 81 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Hình 4.22: Khai báo tập mờ biến đầu ra TD Khai báo luật hợp thành : Hình 4.23: Khai báo luật hợp thành 82 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Kết quả đáp ứng quan hệ vào/ ra của các tham số KP, TI, TD Hình 4.24: Đáp ứng quan hệ vào/ ra của tham số KP Hình 4.25: Đáp ứng quan hệ vào /ra của tham số TI 83 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật Hình 4.26: Đáp ứng quan hệ vào/ ra của tham số TD 4.3.3 Chạy mô phỏng nhúng trong Simulink Lập sơ đồ mô phỏng: Hình 4.27: Sơ đồ mô phỏng chỉnh định mờ ba tham số PID Kết quả chạy mô phỏng trong Simulink: 84 Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật - Sau khi chạy mô phỏng bộ chỉnh định mờ cho ra kết quả: - Giá trị ba tham số: Kp= 5; Ti=87.5; Td= 1.88 - Thời gian đáp ứng 30s - Độ quá điều chỉnh