Đang tải... (xem toàn văn)
Dự án Nhà máy Xi măng Thái Nguyên do Thủ tướng Chính phủ quyết định đầu tư giao cho Tổng Công ty Xây dựng Công nghiệp Việt Nam( nay là Tổng Công ty cổ phần Xây dựng Công nghiệp Việt Nam) Bộ Công thương là chủ đầu tư, được khánh thành ngày 25122009. Tổng vốn đầu tư của dự án là 3500 tỷ đồng, công suất thiết kế 4000 tấn clinkerngày, tương đương 1.51 triệu tấn xi măngnăm. Thiết bị được sản xuất bởi các hãng nổi tiếng trên thế giới trong lĩnh vực chế tạo thiết bị ngành xi măng( Pháp, Đức, Italia, Thụy Sĩ). Đặc biệt, tại công đoạn nghiền xi măng được trang bị máy nghiền Horomill bản quyền công nghệ hãng Fives FCB( Cộng hòa Pháp) có ưu thế là giảm tiêu hao điện năng 30% so với các máy nghiền xi măng khác. PLC AC 800M của hãng ABB sản xuất, có thể kết nối với các tín hiệu cấp hiện trường sử dụng các mô đun vàora dòng S800L hoặc S800 hoặc cũng có thể cho phép kết hợp với bất kỳ thiết bị hỗ trợ giao thức Profibus nào hiện có trên thị trường. Giao diện người máy Compact 800 HMI cũng có thể sử dụng cùng với AC 800M hoặc với bất kỳ thiết bị bộ điều khiển PLC của hầu hết các hãng đang cung cấp trên thị trường. Phương thức truyền thông trong hệ thống tận dụng những tính năng nổi trội của chuẩn OPC. Một Panel 800 được kết nối trong hệ thống để phục vụ chức năng điều khiển giao diện người máy, cho phép lắp đặt tại khu vận hành hoặc dùng cho các ứng dụng ở trong máy công cụ. Nó cho phép kết nối với hầu hết các máy tính công nghiệp hoặc PC thông thường thông qua việc tích hợp sẵn các các driver bên trong.
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU PHẦN MÔ TẢ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA CÔNG TY I Sơ lược nhà máy xi măng Quang Sơn .2 II Dây chuyền công nghệ sản xuất nhà máy xi măng Quang Sơn .2 Khai thác đồng .3 Khuấy liệu, nghiền liệu nung xi măng Làm nguội nghiền xi măng .6 Đóng bao .7 PHẦN NGHIÊN CỨU CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG .8 I Mơ tả cấu hình hệ thống điều khiển DCS(Distributed Control System - Hệ thống điều khiển phân tán) .8 II Các khâu hệ thống DCS nhà máy xi măng Quang Sơn Phòng điều khiển trung tâm CCR( Central control room) .9 Phòng điều khiển cục LCR( Local control room) .10 Các điều khiển cục 11 III Các bus phương thức truyền thông hệ thống 13 Tổng quan bus truyền thông hệ thống DCS 13 Hệ thống bus mạng truyền thông nhà máy xi măng Quang Sơn 13 PHẦN NGHIÊN CỨU BỘ ĐIỀU KHIỂN PLC CHÍNH CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG 14 I Giới thiệu chung 14 Tổng quan PLC .14 Giới thiệu AC800M- PLC hệ thống điều khiển nhà máy xi măng Quang Sơn 16 II Đặc tính kỹ thuật phần cứng AC 800M 17 CPU Module .17 Các cổng vào ra( I/O Module) 18 Ghép nối truyền thông .21 Nguồn cấp 22 III Phần mềm lập trình 23 Giới thiệu Compact Control Builder AC 800M 5.1 23 Giao diện người dùng Compact Control Builder trình tạo project…… 24 Kết nối với PLC 29 LỜI MỞ ĐẦU Sản xuất xi măng ngành công nghiệp có vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Trong nhà máy xi măng, hệ thống điều khiển trình sản xuất gắn liền với kiến thức chuyên ngành sinh viên Kỹ thuật điều khiển- Tự động hóa Trên sở đó, khn khổ học phần “ Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng”, hướng dẫn , em thực Bài tập lớn với đề tài: Tìm hiểu nhà máy xi măng Quang Sơn( Thái Nguyên) Nội dung đề tài bao gồm: Mơ tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng công ty Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS dây chuyền sản xuất xi măng Nghiên cứu Bộ điều khiển( BĐK) PLC dây chuyền sản xuất Do hạn chế kiến thức lực tìm hiểu, báo cáo em nhiều thiếu sót Em mong nhận góp ý thầy( cô) bạn để nội dung báo cáo đầy đủ xác PHẦN MÔ TẢ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA I CÔNG TY Sơ lược nhà máy xi măng Quang Sơn Dự án Nhà máy Xi măng Thái Nguyên Thủ tướng Chính phủ định đầu tư giao cho Tổng Công ty Xây dựng Công nghiệp Việt Nam( Tổng Công ty cổ phần Xây dựng Công nghiệp Việt Nam)- Bộ Công thương chủ đầu tư, khánh thành ngày 25/12/2009 Tổng vốn đầu tư dự án 3500 tỷ đồng, công suất thiết kế 4000 clinker/ngày, tương đương 1.51 triệu xi măng/năm Thiết bị sản xuất hãng tiếng giới lĩnh vực chế tạo thiết bị ngành xi măng( Pháp, Đức, Italia, Thụy Sĩ) Đặc biệt, công đoạn nghiền xi măng trang bị máy nghiền Horomill- quyền công nghệ hãng Fives FCB( Cộng hòa Pháp)- có ưu giảm tiêu hao điện 30% so với máy nghiền xi măng khác Sản phẩm thương hiệu xi măng Quang Sơn PCB30, PCB40, PC40, PC50 clanhke thỏa mãn tiêu chuẩn Việt Nam Quốc tế Với ưu công nghệ đại hàng đầu giới, từ cuối năm 2009 đến xi măng Quang Sơn sử dụng cơng trình lớn như: đập thủy điện, cơng trình cơng nghiệp, cơng trình giao thơng, tòa nhà cao tầng khắp tỉnh thành phía bắc nước ta Ngày 01/7/2011, Công ty TNHH MTV Xi măng Quang Sơn thức thành lập, Tổng cơng ty cổ phần xây dựng Công nghiệp Việt Nam làm chủ sở hữu sở Dự án nhà máy xi măng Thái Nguyên Hiện nay, với đội ngũ cán nhân viên Công ty gần 600 người Công ty tạo môi trường làm việc hấp dẫn, tạo hội phát triển nghề nghiệp cho cá nhân đóng góp tích cực vào hoạt động với phát triển cộng đồng II Dây chuyền công nghệ sản xuất nhà máy xi măng Quang Sơn Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng: Nhà máy xi măng Quang Sơn sử dụng Cơng nghệ lò tầng sơi nung luyện clinker xi măng portland Khai thác đồng Hai nguyên liệu để sản xuất xi măng đất sét đá vôi tiếp nhận đầu vào, qua khâu đập búa, phân tích, thiết bị rải( với công suất 950t/h) cuối vào kho chứa đồng với sức chứa 30.000t Đồng thời, phụ gia để sản xuất xi măng khai thác, tiếp nhận, qua khâu đập phụ gia rải phụ gia( với công suất 200t/h), cuối đưa vào kho chứa tương ứng Các phụ gia q trình sản xi măng bao gồm: Quartzite: kho có sức chứa 5000t Quặng sắt: kho có sức chứa 3500t ĐV c/l cao: kho có sức chứa 3500t Pozzolane: kho có sức chứa 8000t Thạch cao: kho có sức chứa 5000t Nhiên liệu để cung cấp nhiệt lượng cho lò nung than tiếp nhận, qua khâu rải than( công suất 500t/h) đưa vào kho chứa có sức chứa 15000t Khuấy liệu, nghiền liệu nung xi măng Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ q trình khuấy liệu, nghiền liệu nung xi măng Đá vôi đất sét sau đồng khuấy trộn máy cào( công suất 310/380 t/h) vào két chứa có sức chứa 500t Các phụ gia tham gia vào công đoạn nung xi măng (DV c/l cao, Quartzite, Quặng sắt) đưa qua máy cào( công suất 120/140 t/h) chứa két chứa tương ứng Hệ thống cân băng định lượng đưa đất sét, đá vôi( đồng nhất) phụ gia đến máy nghiền liệu đứng( công suất 320 t/h) Hệ thống máy nghiền liệu sử dụng máy nghiền rulô trục đứng hệ thống máy nghiền sấy liên hợp chu trình kín, Máy thiết kế để nghiền bột liệu với suất ≥ 190 tấn/h, kích thước vật liệu cấp vào máy ≤ 50 mm( max = 60 mm), tốc độ quay bàn nghiền 28.15 v/p Sản phẩm sót sàng R 0.08 ≤ 14 ữ 16%, độ ẩm vật liệu đầu vào < %, độ ẩm sản phẩm đầu < 1%, Áp lực nghiền ≤ 12Mpa Khí sấy dùng cho máy nghiền lấy từ lò nung lò nung hoạt động, lấy từ lò đốt phụ máy nghiền Hệ thống phân ly khí cho bột liệu lắp trực tiếp máy nghiền, tốc độ phân ly điều chỉnh nhờ động biến tần để khống chế độ mịn bột liệu Bộ dẫn động máy nghiền trang bị 01 mô tơ có cơng suất 1800 KW (diện áp Kv) tốc độ quay 990 v/p Giảm tốc máy nghiền loại hành tinh bôi trơn cưỡng nhờ hệ thống bơm dầu cao áp thấp áp Toàn hệ thống máy nghiền trang bị thiết bị đo lường báo ( áp suất, nhiệt độ, suất, lưu lượng, độ rung…) liên động hoạt động liên động an toàn mạch vòng điều khiển Sản phẩm sau nghiền bột liệu chưa silo( sức chứa 20.000t) sẵn sàng đưa đến lò nung Cơng đoạn nghiền liệu nhà máy có sử dụng hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP (7500m2) Than sau khuấy trộn máy cào( công suất 140t/h) chứa két chứa( sức chứa 200t), qua hệ thống cân băng định lượng đến máy nghiền than( công suất 30t/h) Công đoạn nghiền than nhà máy sử dụng hệ thống lọc bụi túi( 2500m2) Bột than mịn có sau nghiền chứa két chứa 200m3, đưa qua hệ thống định lượng để cấp nhiên liệu cho lò nung Precalciner Bột liệu đưa đến tháp trao đổi nhiệt với công suất 280/335 t/h để gia nhiệt nhiệt trước tới lò nung để thực cơng đoạn nung xi măng Nhà máy sử dụng Cơng nghệ lò tầng sơi nung luyện clinker xi măng portland Hoạt động hệ thống tóm tắt sau: Bột liệu cấp vào Calciner bố trí phía lò tầng sơi Dòng khí nóng từ lò tầng sơi bột liệu lên, trình tiền nung bột liệu diễn Bột liệu nóng lắng Cyclone C1, theo ống chute đổ xuống lò, khí thải hệ thống theo đường ống ống khói Trên ống chute bột liệu nóng có van chặn để làm kín Khi xuống đến lò, cần cấu phun liệu - thường dùng khí nén – để đảm bảo dòng liệu cấp vào lò cách đặn, liên tục, tránh biến động Trong lò tầng sơi, nhiên liệu (than mịn) phun vào, đồng thời khí nóng thu hồi từ cooler từ lên tạo thành lớp cháy giả lỏng – tầng sôi Bột liệu nung luyện bên bề mặt lớp tầng sôi xảy phản ứng hóa lý, kết khối thành clinker có kích thước, khối lượng lớn bột liệu, có xu hướng di chuyển biên ngồi lò Tại đây, chúng rơi vào khe hở cấu tháo clinker đặc biệt, có dạng trung tâm tạo Để tăng cường làm mát đột ngột clinker, người ta thường thổi vào khe tháo clinker dòng khí lạnh từ môi trường Làm nguội nghiền xi măng Bột liệu sau nung đưa qua khâu làm nguội Quá trình làm nguội diễn sau: Theo đường tháo, clinker nóng vào thiết bị làm mát kiểu tầng sôi Tức hạt clinker di chuyển lớp đệm khơng khí tươi từ thổi vào, đến cuối cooler clinker nguội tự rơi xuống đáy tháo vận chuyển kho chứa thiết bị thông thường băng tải, gầu nâng Công đoạn làm nguội sinh gió thải, lọc bụi qua hệ thống lọc bụi tĩnh điện ESP( 7500m2) Clinker vận chuyển với công suất 167/250 t/h, phân loại thành clinker thứ phẩm clinker phẩm chứa silo riêng biệt Clinker thứ phẩm chứa silo 2000t xuất với công suất 100/120 t/h Clinker phẩm vận chuyển đến silo chứa 40.000t, phần nhỏ xuất (20t), phần lớn vận chuyển đến két chứa qua khâu định lượng để kết hợp với phụ gia nghiền thành xi măng Các phụ gia tham gia vào trình nghiền xi măng thạch cao, Pozzolane sau qua khâu khuấy trộn máy cào, đưa tới chứa két chứa tương ứng, qua hệ thống định lượng để đưa tới máy nghiền Nhà máy sử dụng máy nghiền Horomils( công suất 2x120 t/h) Cơng đoạn nghiền có sử dụng hệ thống lọc bụi dạng túi( 6630m2) Sơ đồ dây chuyền công nghệ công đoạn làm nguội nghiền xi măng Đóng bao Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ q trình đóng bao Xi măng sau nghiền vận chuyển tới silo chứa xi măng có sức chứa 10000 Lượng xi măng xuất trực tiếp dạng xi măng rời( công suất 150t/h silo) qua hệ thống máy đóng bao( máy có cơng suất 100t/h) xuất dạng bao xi măng( cơng suất 2000b/h) PHẦN NGHIÊN CỨU CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG I Mơ tả cấu hình hệ thống điều khiển DCS(Distributed Control System - Hệ thống điều khiển phân tán) Một hệ thống DCS bao gồm cấp: Cấp 1: Cấp thiết bị trường: Các cấu chấp hành, cảm biến Cấp 2: Cấp điều khiển cục bộ: Các điều khiển( BĐK) PC, PLC Cấp 3: Cấp giám sát, vận hành: Phòng điều khiên trung tâm( CCR) Cấp 4: Cấp giám sát tư vấn Cấu trúc điển hình mộ hệ thống điều khiển DCS Điều khiển thang máy- ứng dụng phổ biến PLC Giới thiệu AC800M- PLC hệ thống điều khiển nhà máy xi măng Quang Sơn PLC AC 800M hãng ABB sản xuất, kết nối với tín hiệu cấp trường sử dụng mơ 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 cơng cụ Nó cho phép kết nối với hầu hết máy tính cơng nghiệp PC thơng thường thơng qua việc tích hợp sẵn các driver bên 16 II Đặc tính kỹ thuật phần cứng AC 800M PLC AC800M hãng ABB CPU Module Thành phần PLC CPU Module Hãng ABB có sản xuất sẵn số loại Module CPU cho AC 800M Process PLC Chúng khác khả xử lý, dung lượng nhớ hỗ trợ dự phòng Mỗi Module CPU trang bị cổng cấu hình Ethernet để truyền thông với process PLC khác để tương tác với người vận hành, kỹ sư, người quản lý ứng dụng cấp cao Các cổng cấu hình cho dự phòng điều có ý nghĩa đặc biệt quan trọng Nó trang bị hai cổng RS-232C để kết nối điểm- điểm với cơng cụ lập trình/gỡ rối với hệ thống dịch vụ bên thứ ba Một số loại CPU Module đặc tính chúng: Mơi trường liệu cho AC 800M: 17 Các cổng vào ra( I/O Module) AC 800M sử dụng S800/S800L I/O Module S800 I/O Module S800L I/O Module S800 I/O hệ thống vào/ra tồn diện, module hóa có khả kết nối với hệ thống điều khiển cấp theo chuẩn truyền thông công nghiệp Bằng cách cho phép lắp đặt thiết bị cấp trường, gần cảm biến thiết bị chấp hành, S800 I/O giảm chi phí 18 lắp đặt giảm chi phí hệ thống cáp Module có số tính đặc biệt như: “ hot swap” module, cấu hình lại trực tuyến cho phép lựa chọn hỗ trợ dự phòng Trong đó, với thiết kế hiệu mặt chi phí, S800L lựa chọn hoàn hảo cho ứng dụng PLC Cấu hình với AC 800M Controller dễ dàng, từ tất thơng tin cần thiết cài đặt sẵn với Compact Control Builder Và với GSD file, S800L I/O sử dụng với hệ thống điều khiển Hơn nữa, S800L phận hệ thống S800 I/O hoàn chỉnh với triệu kênh lắp đặt, có đầy đủ tính giao diện khả sẵn sàng cao Các thông số cụ thể S800/S800L I/O Module Với S800L I/O Module: Với S800 I/O Module Đầu vào số: Đầu vào xung: Đầu số: 19 Đầu vào tương tự Đầu tương tự Module I/O giao diện nội an toàn Module I/O dự phòng 20 Ghép nối truyền thơng Như trình bày phần CPU Module, Module CPU trang bị cổng cấu hình Ethernet để truyền thông với PLC khác để tương tác với người vận hành, kỹ sư, người quản lý ứng dụng cấp cao Cùng với hai cổng RS-232C để kết nối điểm- điểm với công cụ lập trình/gỡ rối với hệ thống dịch vụ bên thứ ba Ngồi ra, với CPU lắp thêm số module truyền thông theo chuẩn như: PROFIBUS DP, MB300, MODBUS TCP, ABB INSUM, MasterBus 300, S100 I/O, DriveBus, Satt I/O, AF100, PROFINET IO Ví dụ module cụ thể theo chuẩn truyền số đặc tính kỹ thuật: Nguồn cấp PLC AC800M dùng nguồn 24V DC Một số module nguồn có sẵn: Module: Input AC- Output DC 21 Module: Input DC- Output DC Module: Input AC/DC- Output DC III Phần mềm lập trình Giới thiệu Compact Control Builder AC 800M 5.1 Compact Control Builder sử dụng cho điều khiển đơn giản, điều khiển thiết bị, vòng điều khiển, điều chỉnh cảnh báo,… đưa thư viện chuẩn Các kiểu người dùng tự định nghĩa từ project khác đưa vào project Control Builder hỗ trợ ngôn ngữ khác nhau: Function Block Diagram, Structured Text, Instruction List, Ladder Diagram, and Sequential Function Chart Theo tiêu chuẩn IEC 61131-3 Compact Control Builder tích hợp để chạy Windows Windows Server 2008 R1 Nó cung cấp công cụ cho ứng dụng lập trình cấu hình thiết bị phần cứng AC800M 22 Giao diện người dùng Compact Control Builder trình tạo project a 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) mơ hình project, chúng có liên quan với sau: 23 Qúa trình tạo project: b Giao diện người dùng Project Explorer Project Explorer giao diện bên cơng cụ lập trình Control Builder Các Project xây dựng Project Explorer 24 Title bar tên project Menu bar bao gồm menu drop-down: File, Edit, View, Tools, Window, Help Tool bar bao gồm biểu tượng giống shortcuts Khung project bao gồm folder Libraries folder Applications folder Controllers folder 25 Libraries folder Khi tạo project, Libraries folder bao gồm folder hệ thống (bao gồm hàm phần sụn sử dụng cho nhiều ứng dụng) biểu tượng thư viện (có thư viện ln kết nối tới project) Bên cạnh đó, Libraries folder gồm folder phần cứng với mục bao gồm loại phần cứng (BasicHWLib) Compact Control Builder bao gồm thư viện sau: Thư viện bao gồm: Các kiểu liệu, hàm, mơ đun điều khiển, có chức mở rộng, thiết kế ABB Các thư viện truyền thông bao gồm: Các khối hàm cho MMS, ModBus, ModBus TCP, SattBus, COMLI, MOD5-to-MOD5 (MTM), Siemens 3964R protocols Các thư viện điều khiển gồm: Điều khiển PID đơn đa, 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,… 26 Applications folder Applications folder chứa code để download xuống PLC Các câu lệnh lưu trữ chương trình, mô đun điều khiển Phương pháp lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu application cụ thể Application folder bao gồm folder con: Data Types, Function Block Types, Control Module Types Người dùng chèn vào kiểu có sẵn (từ project khác) tạo kiểu sub-folders Có cách tạo code, chương trình mô đun điều khiển Mô đun điều khiển đặt Control Module folder, chương trình nằm program folder Controllers folder 27 Các controller folder chứa tất điều khiển project Mỗi điều khiển, CPU nối với thiết bị phần cứng khác, chẳng hạn thiết bị I/O giao diện truyền thơng thêm vào Các điều khiển thêm vào điều khiển cấp chẳng hạn CPU Tổng thể khung Project Trình soạn thảo 28 Control Builder bao gồm số trình soạn thảo Trình soạn thảo truy nhập từ Project Explorer Để truy nhập trình soạn thảo, right-click lên đối tượng (một PLC, thiết bị phần cứng khác, application, program, kiểu) lựa chọn trình soạn thảo từ context menu Trình soạn thảo sử dụng để khai báo số project, thông số, khai báo biến kết nối chúng tới kênh I/O Có nhiều ngơn ngữ lập trình, chẳng hạn Function Block Diagram (FBD) Control Module Diagram (CMD) Kết nối với PLC 29 Một số điều kiện tiên để kết nói với PLC Nâng cấp phần sụn: Phiên phần sụn PLC Compact Control Builder phải giống Nếu khác nhau, phải thực bước để nâng cấp phần sụn Cài đặt địa IP: Một địa PLC IP phải cài đặt để tránh xung đột với thiết bị khác Control Network Thiết lập system identity Project Explorer Chắc chắn project khơng có lỗi Các bước để Download Project xuống PLC Chắc chắn MyDoors project chế độ Offline Click Download Project and Go Online Cửa sổ phân tích Online mở Click Cold Restart All Click Continue Trong hộp thoại Task Analys, click để download, chạy online Hộp thoại Task Analys 30 ... gồm: Mơ tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng công ty Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS dây chuyền sản xuất xi măng Nghiên cứu Bộ điều khiển( BĐK) PLC dây chuyền sản xuất Do hạn... Dây chuyền xử lý hố học Cơng nghệ sản xuất giấy Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh Sản xuất xi măng Công nghệ chế biến thực phẩm Dây chuyền chế tạo linh kiện bán dẫn Dây chuyền lắp giáp Tivi Điều khiển. .. xi măng Quang Sơn Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng: Nhà máy xi măng Quang Sơn sử dụng Cơng nghệ lò tầng sơi nung luyện clinker xi măng portland Khai thác đồng Hai nguyên liệu để sản xuất xi măng