MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Xi măng ngành công nghiệp quan trong kinh tế quốc dân, việc xây dựng sở hạ tầng xã hội Để đáp ứng nhu cầu xây dựng trình phát triển hội nhập, nhiều nhà máy không ngừng phát triển công nghệ, nâng cao suất chất lượng sản phẩm Nhiều sáng kiến cải tiến kỹ thuật, đề tài nghiên cứu khoa học áp dụng vào sản xuất kinh tế mang lại hiệu kinh tế to lớn Qua môn học Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng thầy Nguyễn Mạnh Tiến giảng dạy, em nhận đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây chuyển sản xuất xi măng Quang Sơn” Nội dung báo cáo bao gồm nội dung sau: Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng công ty Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS chuyền sản xuất xi măng Nghiên cứu điều khiển PLC dây chuyển sản xuất xi măng PLC AC800M Do kiến thức kinh nghiệm em hạn chế nên báo cáo chắn có nhiều thiếu sót Em kính mong nhận hướng dẫn, góp ý thầy cô để em hoàn thiện Sinh viên Lương Văn Tấn I Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng công ty Khâu đồng sơ Khâu đồng sơ Đất sét đá vôi sau khai thác vận chuyển đến chúng tiếp nhận theo khối, đất sét 40m3 đá vôi 70m3 Sau chúng đập nhỏ sơ theo kích thước định, công suất trình đập búa đá vôi đất sét 950 tấn/h đập nhỏ chúng qua hệ thống phân tích đá vôi, đất sét để lọc tạp chất phân tích hàm lượng chúng Sau chúng rải đưa vào kho đồng Kho đồng đá vôi đất sét có sức chứa 30000 (tấn) Tiếp nhận phụ gia than Ngoài phụ gia than tiếp nhận đập nhỏ rải đưa vào két chứa Phụ gia gồm Quartzite, quặng sắt để phục vụ cho qua trình nghiền liệu Than để phục vụ cho lò nung, thạch cao pozzolane phục vụ trình nghiền xi măng Phụ gia than tiếp nhận 20m3 lần Khâu đập phụ gia có công suất 200 tấn/h rải phụ gia có công suất 200 tấn/h, rải than có công suất 500 tấn/h sau chúng đưa vào silo chứa Công suất silo chứa sau: Quartzie có sức chứa 5000 tấn, quặng sắt sức chứa 3500 tấn, đv chất lượng cao sức chứa 3500 tấn, than sức chứa 15000 tấn, pozzolane sức chứa 8000 tấn, thạch cao sức chứa 5000 Khâu đồng sơ có vai trò quan trọng, liệu cấp cho lò phải ổn định thành phần hóa học Khâu nghiền liệu Khâu nghiền liệu Đất sét, đá vôi phụ gia vào két chứa, két chứa đá vôi đất sét có dung lượng 500 tấn, két chứa đv chất lượng cao 140 tấn, két chứa Quartzite 160 tấn, két chứa quặng sắt 240 Sau chúng vào cân định lượng để định lượng thành phần theo tiêu đưa vào máy nghiền đứng, công suất 329 tấn/h Sau nghiền xong, đầu bột liệu 2000 để cấp liệu cho lò nung Tạo nhiên liệu than mịn cho lò quay precalciner Than từ máy cào than đưa vào két chứa than dung lượng 200 tấn, sau qua cân băng định lượng than đưa tới máy nghiền than Máy nghiền loại đứng, công suất 30 tấn/h đầu than mịn đưa vào két chứa 200m3 vào cân định lượng để cấp nhiên liệu cho percalciner lò nung Quá trình nghiền than tạo khói bụi, đưa qua khâu lọc bụi túi 2300m2 đưa ống khói Lò nung Silô chứa bột mịn đưa đến cân flow điều khiển đưa đến đỉnh tháp tầng lò quay có nhiệt độ từ 1300 đến 1400 Đầu vào gồm có nguyên liệu bột liệu từ khâu nghiền liệu Nhiên liệu than mịn Ngoài có gió 1, gió gió Gió gió sơ cấp từ môi trường vào để đốt than Gió tạo quạt làm mát, gió trích từ phần gió Khí sinh cháy hút quạt ID Đầu clinker khí thải Khí thải lọc bụi tĩnh điện Clinker đầu nóng làm mát khoảng 100C vận chuyển silo chứa clinker Lò nung làm lạnh ảnh hưởng lớn tới chất lượng xi măng Quá trình tạo clinker Vẩn chuyển clinker đến silo chứa clinker Clinker sau làm nguội vận chuyển đến silo clinker thứ phầm 2000 solo clinker phẩm 40000 Clinker phẩm phần xuất bán khoảng 20 Phần lại vận chuyển đến két chứa clinker để phục vụ cho trình tạo xi măng Nghiền xi măng Clinker từ két chứa clinker, thạch cao Pozzolane qua cân băng định lượng vào máy nghiền xi măng Horomills để tạo xi măng Nghiền xi măng Khí thải trình nghiền xi măng lọc bụi đưa ống khói Két chứa clinker 280 tấn, két chứa thạch cao 280 tấn, két chứa Pozzolane 240 Máy nghiền xi măng có công suất 2x120 tấn/h Đóng bao xuất xi măng Xi măng từ máy nghiền vận chuyển đến silo chứa xi măng Có silo chứa xi măng 10000 phần xi măng xuất khoảng 300 tấn/h Một phần đóng bao máy đóng bao xuất II Nghiên cứu cấu hình hệ thống DCS dây chuyền sản xuất xi măng Mô tả cấu hình hệ thống DCS Hệ thống DCS nhà máy xi măng có cấp: - Cấp trường: gồm có cấu chấp hành, cảm biến - Cấp điều khiển là: PLC - Cấp giám sát: máy tính vận hành… Hệ thống điều khiển DCS Công ty Xi măng Quang Sơn có khâu sau:  Hệ thống điều khiển trung tâm CCR Hệ thống gồm máy tính trung tâm để điều khiển giám sát hoạt động nhà máy máy in HP laserjet, máy in màu HP Deskjet color A4 máy in màu HP Deskjet color A3 để in liệu trình nhà máy hoạt động Tiếp đến máy tính có chức khác nhau: - Domain servers: máy chủ miền Aspect servers: máy chủ giao diện Connectivity servers: máy chủ để kết nối Engineering station 1&2: trạm kỹ thuật sử dụng cho việc - biên soạn, lưu chương trình đào tạo kỹ thuật Kiln shell scanner PC: Máy tính điều khiển việc quét nhiệt độ vỏ - lò RMP server automation room: phòng máy chủ tự động Knowledge manager server (IMS) automation room: máy chủ quản lý liệu cách tự động để quản lý liệu kỹ thuật - khách hàng Các máy tính thu thập liệu kỹ thuật khách hàng On- Line Gama ray analyzer: máy tính thực phân tích tia gama 10 Chiếm vị trí không gian nhỏ hệ thống Nhiều chức điều khiển Tốc độ xử lý thời gian thực tương đối cao Công suất tiêu thụ nhỏ Không cần quan tâm nhiều vấn đề lắp đặt PLC sử dụng rộng rãi công nghiệp vì: - Bên môi trường công nghiệp - Giao diện không thân thiện với người sử dụng - Tốc độ xử lý tương đối cao - Có nhiều loại khác để lựa chọn tùy nhu cầu sử dụng -  -  độ phức tạp hệ thống điều khiển Có khả mở rộng số đầu vào/ra mở rộng nhu cầu điều khiển cách nối thêm khối vào chức - Dễ dàng điều khiển giám sát từ máy tính - Giá thành hợp lý tùy vào loại PLC Kết cấu PLC: So với hệ thống máy tính, PLC khác phần cứng, chương trình phần mềm Tuy PLC dựa sở microcomputer - Phần cứng: bao gồm thiết bị công nghệ, bảng mạch in, - modun tích hợp, pin, vỏ… Chương trình: phận phần mềm, cài đặt sẵn sử dụng cho việc khởi động sau có nguồn cấp vào Hơn nữa, PLC có hệ điều hành, - lưu ROM EPROM Phần mềm: chương trình người sử dụng viết Chúng thường cài RAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên)  để chỉnh sửa Các thành phần PLC: - Bộ vi xử lý (CPU: central processing unit) - Một hệ điều hành để quản lý thược chương trình - Bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển liệu vào - Các đầu vào, đầu để nhập liệu từ cảm biến xuất liệu cấu chấp hành 16 Nguyên lý hoạt động PLC Trong trình hoạt động PLC, CPU thực ba công việc: - Đọc liệu: lấy tín hiệu từ thiết bị trường, lưu vào - nhớ Xử lý tính toán: thực chương trình ứng dụng - lưu nhớ người lập trình tạo Ghi liệu: xuất tín hiệu điều khiển, cảnh báo đầu PLC thực động khoảng thời gian định gọi chu kỳ quét Chu kỳ quét PLC thường cỡ vài chục ms, tùy thuộc vào chương trình ứng dụng, số lượng vào, cấu tạo PLC Cấu tạo: PLC bao gồm phần sau - Module nguồn - Bộ xử lý trung tâm CPU - Bộ xử lý truyền thông CP - Các đầu vào số tương tự - Các module đặc biệt PLC AC800M  17 PLC AC800M Bộ điều khiển PLC AC 800M hãng ABB sản xuất, kết nối với tín hiệu cấp trường sử dụng mô đun vào/ra dòng S800L S800 cho phép kết hợp với thiết bị hỗ trợ giao thức Profibus có thị trường Giao diện người máy Compact 800 HMI sử dụng với AC 800M với thiết bị điều khiển PLC hầu hết hãng cung cấp thị trường Phương thức truyền thông hệ thống tận dụng tính trội chuẩn OPC Một Panel 800 kết nối hệ thống để phục vụ chức điều khiển giao diện người /máy, cho phép lắp đặt khu vận hành dùng cho ứng dụng máy công cụ Nó cho phép kết nối với hầu hết 18 máy tính công nghiệp PC thông thường thông qua việc tích hợp sẵn các driver bên  Khối xử lý trung tâm CPU Thành phần AC800M khối xử lý trung tâm, chúng gồm nhiều chủng loại: PM851A, PM856A, PM860A, PM861A, PM864A, PM866 PM891 Chúng khác tốc độ xử lý, kích thước nhớ hỗ trợ dự phòng Mỗi khối CPU trang bị xây dựng cổng Ethernet cho phép PLC giao tiếp với trình khác cho tương tác với người dùng, nhà quản lý ứng dụng cấp độ cao Những cổng cấu hình để dự phòng cho trường hợp đặc biệt giữ vai trò quan trọng Nó trang bị hai cổng RS-232C sử dụng cho liên lạc điểm- đến điểm với lập trình/ gỡ lỗi công cụ hệ thống thiết bị bên thứ Ví dụ loại CPU PM851A: 19 Tần số làm việc: 24MHz Bộ nhớ trong: 8MB Bộ nhớ chương trình: 2,787 MB Truyền thông: Ethernet port RS-232C port Hiệu suất hoạt động 1000 boolean: 0,46 ms Tốc độ truyền liệu: 100Mbit/s- 1Gbit/s Ethernet (IEE802.3) Kích thước: W 119 x H 186 x D 135 mm (4.7 x 7.3 x 5.3 in.) Trọng lượng: 1100g Môi trường liệu cho AC800M  Vào I/O PLC AC800M sử dụng vào I/O với S800 S800L 20 Đây thiết bị vào toàn diện, phân phối liên kết vào I/O hệ thống với hệ thống điều khiển, với tiêu chuẩn bus trường Nhờ khả kết nối phù hợp với hầu hết với điều khiển trình từ ABB đến loại khác 21 Bằng cách cho phép lắp đặt với cảm biến, thiết bị truyền động, S800 làm giảm chi phí lắp đặt cách giảm chi phí hệ thống cáp Và nhờ vào tính hot swap modun on-line cấu hình lại dự phòng tùy chọn Nó góp phần làm tăng hiệu nâng cao suất Hơn S800L phiên hoàn thiện S800 với 8000000 kênh cài đặt Nó mang đầy đủ tính sẵn sàng cao Các module vào S800 tóm tắt qua bảng sau: Module vào số: Module đầu vào xung: Module đầu số: 22 Module đầu vào tương tự: Module đầu tương tự: Module vào với giao diện nội an toàn: Module vào dự phòng: 23  Truyền thông Khi sử dụng điều khiển AC 800M giải pháp tự động hóa, có nhiều tùy chọn cho mục đích truyền thông đa nhiệm: - Ethernet - OPC - Profilebus - Modbus RTU, TCP - Các thiết bị khác: Modulebus, MB300, SattBus, COMLI Phần mềm lập trình PLC AC 800M Compact Control Builder AC 800M công cụ lập trình hiệu dễ sử dụng Nó sử dụng cho điều khiển đơn giản, điều khiển thiết bị, vòng điều khiển, điều chỉnh cảnh báo đưa thư viện chuẩn Các kiểu cho người dùng tự định nghĩa từ project khác, đưa vào project Control 24 Builder hỗ trợ ngôn ngữ khác nhau: Function Block Diagram, Structured Text, Instruction List, Ladder Diagram, Sequential Function Chart Nó tính hợp để chạy windows windows sever 2008 R1, cung cấp công cụ cho ứng dụng lập trình cấu hình thiết bị phần cức AC800M  Project Explorer Phần bên giao diện Compact Control Builder gọi Project Explorer Project Explorer sử dụng để tạo xây dựng project Một project bao gồm cấu hình cần thiết cho AC 800M, Bao gồm cài đặt ứng dụng điều khiển phần mềm Cả phần mềm (Các chương trình, Hàm, ) phần cứng (Phần cứng kết nối tới PLC) mô hình project, chúng có liên quan với hình 25 Hình  Các thư viện Compact Control Builder cung cấp thư viện chuẩn có sẵn, bao gồm kiểu liệu, chức năng, hàm mô đun điều khiển sử dụng project Tất thư viện chuẩn có sẵn Control Builder từ cài chương trình Compact Control Builder bao gồm thư viện sau: • Thư viện bao gồm: Các kiểu liệu, hàm, mô đun điều khiển, có chức mở rộng, thiết kế ABB • Các thư viện truyền thông bao gồm: Các khối hàm cho MMS, ModBus, 26 ModBus TCP, SattBus, COMLI, MOD5-to-MOD5 (MTM), Siemens 3964R protocols • Các thư viện điều khiển gồm: Điều khiển PID đơn kép, mô đun điều khiển, • Thư viện cảnh báo kiện gồm: Các khối chức để phát cảnh báo kiện • Các thư viện tín hiệu gồm: Giám sát, cảnh báo tín hiệu vào/ra,…  Phần cứng Cài đặt chung cho phần cứng có sẵn, nằm thư viện phần cứng chuẩn, phần mềm Compact Control Builder Các phần cứng sử dụng project để cấu hình phần cứng PLC.Tất thư viện phần cứng nằm phần mềm Compact Control Builder sử dụng project Phần cứng phân loại sau: • Phần cứng bao gồm loại phần cứng cho phần cứng PLC như: loại AC 800M, CPU, truyền thông Ethernet, cổng Com, Module Bus, 27 • Phần cứng PROFIBUS bao gồm loại phần cứng cho PROFIBUS Giao diện truyền thông, ABB Drives ABB Panel 800 • Phần cứng truyền thông bao gồm loại phần cứng cho giao diện truyền thông, MasterBus 300, ModBus TCP, IEC 61850, MOD5, AF 100, EtherNet/IP, PROFINET IO, INSUM, DriveBus and RS-232C • Phần cứng truyền thông Protocol bao gồm phần cứng cho SerialProtocol, COMLI, ModBus Siemens 3964R • Phần cứng I/O bao gồm giao diện truyền thông I/O, nguồn cho I/O đầu nối I/O S100 (incl S100 Rack), S200, S800 S900  Kết nối PLC cấu hình AC 800M sử dụng để download ứng dụng xuống PLC từ Project Explorer Các câu lệnh làm việc PLC Hình Trạm Compact Control Builder kết nối với PLC Chú ý: Không chạy nhiều chương trình Compact Control Builder lúc máy tính 28  Các chức phần mềm Compact control builder Compact Control Builder sử dụng để lập Project điều khiển Các Project tạo Control Builder Nhiều cấp điều khiển nằm Project Một project Control Builder điều khiển tới 1024 ứng dụng, ứng dựng điều lên đến 64 chương trình Tối đa 32 Control Builder PC sử dụng môi trường nhiều người dùng, số lượng lớn 32 PLC tạo điều khiển project Sử dụng Control Builder, để tạo thư viện tự định nghĩa bao gồm kiểu liệu, khối hàm loại mô đun điều khiển tạo project  Kỹ thuật nhiều người dùng Compact Control Builder thiết kế hệ thống nhiều người dùng, tối đa 32 trạm kỹ thuật riêng biệt Các máy tính OPC Server phải truy nhập vào file chung project Điều có nghĩa folder project chung phải tạo share network server Network server đặt đâu network; máy tính Control Builder PC, OPC Server PC, đứng độc lập 29 Hình Cấu hình share Project 30 ... dung sau: Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng công ty Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS chuyền sản xuất xi măng Nghiên cứu điều khiển PLC dây chuyển sản xuất xi măng PLC AC800M... môn học Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng thầy Nguyễn Mạnh Tiến giảng dạy, em nhận đề tài: Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây chuyển sản xuất xi măng Quang Sơn Nội dung báo cáo bao gồm nội. .. máy tính vận hành… Hệ thống điều khiển DCS Công ty Xi măng Quang Sơn có khâu sau:  Hệ thống điều khiển trung tâm CCR Hệ thống gồm máy tính trung tâm để điều khiển giám sát hoạt động nhà máy máy