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)

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

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.
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
Hình 1.1: Tòa nhà điều hành công ty gạch Granite 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

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
1.3. Kết quả sẽ đạt được
- Xây dựng được các luật điều khiển dùng để cài đặt cho bộ điều khiển PID
chỉnh định tham số mờ để ứng dụng vào điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung
gạch granite nhằm cải thiện chất lượng điều khiển, thời gian đáp ứng nhanh, giá trị
nhiệt độ thực tế điều khiển bám theo giá trị đặt, giảm chi phí thay thế thiết bị.
- Là cơ sở để ứng dụng các phương pháp điều khiển mới là phương pháp PID
chỉnh định tham số mờ của Zhao,Tomizuka và Isaka và phương pháp cải tiến 3
đầu vào, vào thực tế công nghiệp ngành sản xuất gạch Granite nói riêng và lĩnh vực
sản xuất vật liệu xây dựng nói chung mà ở đó đại lượng nhiệt độ luôn đóng vai trò

xúc
Cân định
lượng
Cân định
lượng
Băng
tải
Băng
tải
Máy nghiền bi
Máy nghiền bi
Bể
hồ
1
Bể
hồ
1
Bể
hồ
2
Bể
hồ
2
Bể
hồ
3
Bể
hồ
3
Hệ thống bơm

k
mà
u
tan
k
mà
u
Bể
Hồ
nền
Bể
Hồ
nền
Bể
Hồ
nền
Bể
Hồ
nền
Sàng rung khử từ
Sàng rung khử từ
1

1

2
2
3
3
4


2
2
3
3
4
4
5
5
Cân định
lượng

Cân định
lượng

Máy Ép 1

Máy Ép 1

Máy Ép 2
Máy Ép 2
Máy Sấy đứng
Máy Sấy đứng
HT Tráng men

HT Tráng men

HT nạp gạch,
Xe Autoca


9
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
dễ dàng xác định chính xác khối lượng và thành phần nguyên liệu để tạo cho các
sản phẩm gốm sứ có những tính chất như mong muốn.
Nguyên liệu phải có cỡ hạt, thành phần khoáng, hóa ổn định phù hợp với quá
trình sấy nung để tạo nên sản phẩm có thành phần pha và chất lượng cần thiết.
Nguyên liệu để sản xuất gạch granite được chia làm 2 loại:
- Nhóm nguyên liệu dẻo: cao lang, đất sét trắng.
- Nhóm nguyên liệu gầy: cát, thạch anh, tràng thạch, dolomite
- Ngoài ra còn có các phụ gia: STTP, CMC, H
2
O.
 Đơn phối cho một mẻ
- Tên toa phối liệu: BODY
- Mã số quản lý: B301-03
- Khối lượng / 01 hũ nghiền: 20.000 kg khô/ 1mẻ
STT Tên nguyên liệu Lượng cân ( kg ) Ghi chú
01 Đất sét Dầu Tiếng 2204
± 5kg
02 Cao lanh Lâm Đồng 2473
± 5kg
03 Cao lanh Bảo Lộc 5222
± 5kg
04 Cao lanh Hàm Thuận 1251
± 5kg
05 Tràng thạch Thái Lan 1180
± 5kg
06 Tràng thạch Lào Cai 2653
± 5kg
07 Tràng thạch Tuyên Quang 1937

 Tràng thạch
Là hợp chất của các silicat-alumin không chứa nước, trong thành phần còn có
Na
2
O (tràng thạch natri hay còn gọi là albit), K
2
O (tràng thạch kali hay orthoclaz),
và CaO (tràng thạch canxi hay anortit).
Tràng thạch Kali nóng chảy ở 1170°C và phân hủy thành leucit và pha lỏng.
Leucit, K
2
O.Al
2
O
3
.4SiO
2
nóng chảy ở 1540°C. Chính vì khi nóng chảy lại hình
thành tinh thể leucit giống như khung, do đó pha lỏng không thể chảy giọt. Đồng
thời sự tạo thành tinh thể leucit sẽ làm giảm lượng pha lỏng do đó nó cũng có tác
dụng làm tăng khoảng chảy của tràng thạch kali, khoảng chảy trên 300°C, đó là loại
thuỷ tinh “dài” nghĩa là khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt giảm rất chậm.
Tràng thạch natri nguyện chất nóng chảy ở 1120°C và ngay lập tức chuyển
thành pha lỏng đồng nhất có độ nhớt rất bé. Cả hai loại trường thạch đều có tác
dụng làm giảm nhiệt độ nung của sản phẩm do sự xuất hiện sớm của pha lỏng làm
tăng khả năng hòa tan của SiO
2
trong pha lỏng. Vì là chất chảy nên quá trình biến
đổi thù hình của tràng thạch không cần quan tâm. - Mặc khác tràng thạch còn tạo
cho viên gạch tính thẩm mỹ cao nhờ độ bóng và độ trong của viên gạch làm viên

còn là một nguyên liệu gầy có tác dụng làm giảm sự co sấy, giảm độ hút nước mộc.
Cát khi nung sẽ giản nở do chuyển thù hình do đó có thể bù trừ sự co của
xương do kết khối, do đó giảm sự co nung và dễ dàng khống chế kích thước gạch
cho kích thước chính xác hơn. Chính vì sự tăng thể tích khi nung của cát nên có thể
cho ta giảm chu kỳ nung vì sự bù trừ thể tích nên mộc khó bị nứt.
 Bột Talc
Là một khoáng thạch dạng khối có màu lục nhạt, trắng xám hoặc vàng phớt
nâu, sờ tay có cảm giác mịn, mát. Thành phần chủ yếu là MgO và SiO
2
, thường
được sử dụng với hàm lượng nhỏ.
Trong xương có tác dụng chống nứt, rạn do nóng lạnh đột ngột. Trong men có
tác dụng điều chỉnh hệ số giãn nhiệt. Mặt khác bột talc cũng góp phần làm giảm
nhiệt độ nung chín sản phẩm.
 Bột phế không màu
Vai trò chính là để tận dụng bột phế tránh lãng phí. Thông thường trong một
mẻ không được dùng nhiều bột phế để sản xuất gạch Granite do bột phế có thành
12
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
phần không ổn định sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính thẩm mỹ của xương.
Bột phế màu thì tận dụng sản xuất gạch màu đen.
 STTP(Sodiumtripoly photphat: Na
2
PO
4
)
Là chất chống lắng hay là chất tạo lỏng. Khi sử dụng STPP trong quá trình sẽ
giúp cho các hạt linh động hơn, chúng trơn trượt lên nhau, tạo lỏng và giúp cho quá
trình nghiền bi chà xát và va đập vào nguyên liệu dễ dàng hơn → hiệu quả nghiền cao.
 CMC(Cacbon Metyl Cellulozes)

 Máy nghiền bi
 Nhiệm vụ:
Ngoài việc tạo ra phối liệu hạt có kích cỡ theo ý muốn của từng loại sản phẩm
thì nó còn có tác dụng trộn đều, tránh sự kết tụ lại và quá trình nghiền còn tăng mức
hoạt hoá và diện tích tiếp xúc của bề mặt hạt vật liệu, làm đồng nhất phối liệu do kết
hợp trộn nghiền đồng thời trong máy nghiền. Để đạt được vấn đề đó thì yêu cầu lớn
nhất của một nhà máy phải có các thiết bị máy nghiền.
 Thiết bị:
Hình 2.1: Hệ thống cân định lượng và máy nghiền bi
14
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
Hình 2.2: Hệ thống máy nghiền bi ướt gián đoạn
 Thông số kỹ thuật máy nghiền bi:
- Dung tích cối nghiền: 36.500
lít
- Bề dày lớp lót cao nhôm: 120 mm
- Tốc độ quay của cối: 12 vòng/phút
- Chiều dài cối nghiền: 5
m3
- Đường kính làm việc cối nghiền: 2
m
84
- Công suất động cơ: 110 kw
 Nguyên lý nghiền:
Thành phần nguyên liệu chủ yếu được sử dụng gồm có: đất sét, cao lanh, tràng
thạch, và các phụ gia. Nguyên liệu sau khi được mua chở về nhà máy sẽ được đưa
vào từng ngăn chứa khác nhau. Máy xúc sẽ xúc nguyên liệu theo từng ngăn đổ vào
15
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
cân định lượng theo tỷ lệ thành phần khối lượng phối liệu xác định trước (20 tấn

 Thiết bị:
16
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
 Thông số của máy nghiền MS2 (SiTi)
+ Dung tích: 2.150 lít
+ Tốc độ quay: 24 vòng/phút
+ Bề dày lớp lót cao nhôm: 38 mm
+ Công suất động cơ: 11 kw
 Nghiền men
Đơn phối liệu cho một cối nghiền men trong:
Tên Khối lượng/mẻ (800 kg khô/mẻ)
Frit HT 262 Huế 737,3 kg
Cát mịn (Silica) 56,3 kg
Kaolin Alưới 59,6 kg
STTP 0,8 kg
CMC 3,6 kg
Nước 323 lít
 Thông số công nghệ:
- Tỷ trọng : 1,69
÷
1,74 g/ml
Hình 2.3: Hệ thống máy nghiền men - màu
17
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
- Độ ẩm : 32
÷
33 %
- Độ nhớt : 30
÷
80 s

rung 10.000 lỗ/cm
2
và được đưa bằng bơm màng khí nén lên tank dữ trữ bốn m
3
để
lưu trữ. Mỗi tank chứa được tối đa lượng hồ của 4 cối nghiền và đều có cánh khuấy
với tốc độ 20 vòng/phút.
2.2.4 Công đoạn phối màu, sấy phun, tạo hạt
 Lưu đồ phối hợp phối màu và sấy phun:
19
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
 Phối màu
 Thiết bị:
Hình 2.4: Hệ thống máy phối màu tự động
20
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
 Nguyên lý phối màu:
Máy bơm số 1 sẽ bơm hồ phối liệu từ tank 2 và máy bơm số 2 (công suất nhỏ
hơn) sẽ bơm hồ màu đặc từ tank 3 (hoặc 4). Độ mở van của 2 máy bơm sẽ được
máy phối tự động điều chỉnh theo các thông số cài đặt và tỷ trọng của hồ phối liệu
và hồ màu đặc với thiết bị đo tỷ trọng được đặt trên đường ống sau máy bơm.
Màu được phối khi 2 đường ống (đường ống lớn của hồ phối liệu và đường
ống nhỏ của màu đặc) hợp lại thành một đường ống duy nhất dẫn hồ hỗn hợp vào
tank phối 10 m
3
. Sau khi hồ đã đi qua hệ thống sàng rung 10.000 lỗ/cm
2
với các
nam châm khử từ. Hồ vừa được phối vừa được đưa lên tháp sấy phun bằng bơm
piston. Hồ phối liệu được bơm liên tục từ hầm chứa hồ lên tank 2 trong khi màu