TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN
BỘ MÔN TỰ ĐÔNG HÓA CÔNG NGHIỆP
*******
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ
GIÁM SÁT HỆ THỐNG BĂNG TẢI CHO MỎ THAN CAO SƠN
Trưởng bộ môn : TS. Trần Trọng Minh
Giáo viên hướng dẫn : TS. Đỗ Mạnh Cường
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Việt - 20115834
Lớp : CN ĐK&TĐH 2 - K56
Hà nội, 6-2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HN
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Đình Việt Số hiệu sinh viên: 20115834
Khóa: K56 Khoa/Viện: Viện Điện Ngành: ĐK & TĐH
1. Đầu đề thiết kế:
Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống băng tải cho mỏ than Cao
Sơn
2. Các số liệu ban đầu:
+ Tìm hiểu chung về mỏ than Cao Sơn và các yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống băng tải.
+ Nghiên cứu các yêu cầu về trang bị và điều khiển của hệ thống băng tải.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển ngày càng lớn mạnh của các ngành kinh tế trong thời kỳ đổi
mới, công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, ngành khai thác than đá đã có một bước
tiến vượt bậc trên con đường phát triển của mình. Cùng song song với sự phát triển đó là
sự phát triển không ngừng của hệ thống điều khiển tự động để có thể giám sát được qui
trình khai thác than một cách an toàn và tiện lợi. Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự
phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính, đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số: CNC,
PLC… Các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống
điều khiển trước đó, và đáp ứng được yêu cầu kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất.
Sau thời gian học tập, em được giao đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều
khiển và giám sát hệ thống băng tải cho mỏ than Cao Sơn” . Trong quá trình làm đồ
án, bản thân em đã cố gắng nghiên cứu, tìm hiểu để đạt được kết quả tốt nhất, nhưng do
thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quý báu của các thầy cô để đồ án của
em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của giáo viên hướng dẫn
Ts. Đỗ Mạnh Cường đã giúp đỡ, chỉ dẫn và chia sẻ kinh nghiệm để em hoàn thành được
đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 10/6/1015
Sinh viên thực hiện Nguyễn Đình Việt
1
Chương 1 : Tổng quan
Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
được đề cập nhưng ngoài khác về độ dài thì các yêu cầu công nghệ điều khiển cũng
tương tự như 2 băng tải trên.
Để thiết kế được phần cứng thực tế mô phỏng cần một khoảng thời gian dài và kinh
phí cũng lớn, nên đề tài của chúng em chỉ dừng lại ở việc lập trình và mô phỏng băng tải
trên giao diện HMI. Mong các thầy cô châm trước cho sự thiếu sót này.
3
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Chương 2
NGHIÊN CỨU CÁC THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN VÀ CÁC THIẾT BỊ HIỆN TRƯỜNG CỦA HỆ
THỐNG BĂNG TẢI
2.1. Giới thiệu về hệ thống băng tải Cao Sơn
Tổng quan về mỏ than Cao Sơn:
Giới thiệu mỏ than Cao Sơn:
+ Vị trí địa lý:
Mỏ than Cao Sơn được đánh giá là mỏ than lộ thiên có trữ lượng khai thác lớn nhất cả
nước.
Có diện tích khai thác 10km
2
, độ cao 420m so với mặt nước biển.
Gồm có 2 khu vực: Cao Sơn và Khe Chàm 3.
Có trữ lượng 71 triệu tấn.
Tiếp giáp: Mỏ than Thống Nhất, Khai trường cọc 6, khai trường Đèo Nai.
+ Về vị trí kinh tế:
Mỏ than Cao Sơn là mỏ có trữ lượng lớn nằm ở vị trí hết sức thuận lợi là trung tâm
trong vấn đề vận chuyển. Mỏ có hai đường vận chuyển chính:
Đường sắt: Chở than đến công ty than Cửa Ông.
Đường ô tô chở than đến các điểm.
+ Đơn vị khai thác: Công ty cổ phần than Cao Sơn
)
Than khai thác
10
3
(Tấn)
Hệ số bóc
(m
3
/Tấn)
1 2007 23,310 3,000 7.77
2 2008 23,840 3,100 7.69
3 2009 25,000 3,200 7.81
4 2010 26,000 3,300 7.68
5 2011 26,000 3,400 7.85
6 2012 26,000 3,500 7.43
7 2013 26,000 3,500 7.43
8 2014 26,000 3,500 7.43
9 2015 26,000 3,500 7.43
10 2016 25,000 3,500 7.14
11 2017 25,000 3,500 7.14
12 2018 25,000 3,500 7.14
13 2019 25,000 3,500 7.14
14 2020 25,000 3,500 7.14
15 2021 5,439 1,917 2.84
Cộng: 358,589 49,417
Như vậy, qua tìm hiểu về Công ty Cổ phần than Cao Sơn, dựa trên sơ đồ quy trình
công nghệ sản xuất cũng như bảng thống kê, ta có thể thấy được rằng khối lượng than và
đất đá thải sau khi được khai thác rất cần thiết sự có mặt của hệ thống băng tải.
6
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
2.2.4. Kết nối mạng TCP/IP và đường truyền Profibus
Các máy tính, máy chủ, máy in… được kết nối thông qua mạng Ethernet có dự
phòng bảo đảm hệ thống liên tục hoạt động khi có sự cố ở 1 mạng. Các thiết bị điều
khiển được kết nối với bộ điều khiển quá trình AC800M thông qua mạng profibus có dự
phòng. Để kết nối các phòng điều khiển, các thiết bị ở cách xa nhau (trên 100m), dùng
các bộ chuyển đổi thành tín hiệu quang để tránh suy hao trên đường truyền.
Hình 2.5: Cấu hình kết nối
2.2.5. Bộ điều khiển quá trình AC800M
Bộ điều khiển quá trình AC800M là trái tim của hệ thống điều khiển, kết nối và
giao tiếp với toàn bộ các thiết bị trong nhà máy, chứa các lệnh điều khiển, các logic vận
hành và an toàn cho toàn bộ các thiết bị mà nó giám sát. Bộ điều khiển AC800M có thiết
kế dự phòng (redundant) bảo đảm vận hành liên tục của nhà máy.
9
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.6: Bộ AC800M và các module truyền thông
2.2.6.Tủ thu thập dữ liệu vào ra I/O
Tủ IO chứa các module vào ra số và tương tự, kết nối bằng cáp điện đến các thiết bị
hiện trường như công tắc giật dây, công tắc lệch băng, các còi đèn…
Do số lượng các điểm vào ra chạy dọc theo chiều dài các tuyến băng tải, nên sẽ có
nhiều tủ đấu dây phân tán bố trí gần các điểm vào ra để gom các tín hiệu vào ra thành
cụm nhằm tiết kiệm dây cáp điện nối đến tủ vào ra trong trạm điện và tránh suy hao tín
hiệu điện trên đường truyền.
10
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Hình 2.7 : Tủ thu thập tín hiệu I/O
2.2.7.Tủ trung thế và tủ biến tần
Vị trí đặt: Nhà điều khiển- Trạm dẫn động băng tải.
11
2.3.1.Công tắc chống lệch băng (DS: Drift Switch)
Hình 2.9 : Công tắc chống lệch băng
13
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
Bố trí dọc 2 bên băng tải, công tắc chống lệch băng cảnh báo và dừng động
cơ khi băng bị lệch khỏi con lăn. Tối thiểu 4 công tắc lệch băng cần được bố trí ở 2
đầu băng tải cạnh lô cuốn băng, và tùy theo chiều dài, độ rộng băng tải cần bố trí
các công tắc lệch băng bổ sung dọc theo băng tải.
Nguyên lý hoạt động: ở trạng thái bình thường dây băng tải không chạm vào
cần tác động của cảm biến. Khi băng tải chạy lệch sẽ va vào cần tác động của cảm
biến làm kín mạch điều khiển, nếu cần tác động lệch đến 19
o
thì đèn trên tủ điều
khiển sẽ sáng báo hiệu băng chạy lệch, nếu lệch lớn hơn 35
o
thì sẽ tự động dừng
băng tải. Thông báo bằng tiếng nói và đèn sẽ báo trên tủ PLC loại sự cố vừa xảy ra
cho người vận hành biết.
2.3.2. Cảm biến chống đứt băng / băng tải không làm việc (SS: Speed Switch)
Gắn ở tang trống bị động của băng tải, cảm biến này xác định tang trống bị
động có chuyển động không khi động cơ đang quay. Khi băng tải bị đứt,
hay không thể chuyển động, hệ thống điều khiển sẽ dừng động cơ.
2.3.3. Cảm biến chống tắc liệu
Được gắn ở phễu đổ liệu, cảm biến chống tắc liệu cảnh báo và dừng động
cơ khi liệu bị tắc dồn ứ thành đống ở phểu.
14
Chương 2: Nghiên cứu các thiết bị của hệ thống điều khiển và các thiết bị hiện trường
2.3.4. Cảm biến căng băng
Cơ cấu căng băng dùng trọng lực hoặc cơ cấu thủy lực để làm căng băng, bảo đảm độ
ma sát ở 2 đầu tang trống kéo băng. Sau một thời gian làm việc, băng bị trùng, hoặc
2.3.9. Đèn cảnh báo điều khiển xe tải
Ở phễu đổ liệu chính, các xe tải đổ liệu xếp thứ tự vào đổ liệu lên phễu. Người
điều khiển tại phòng điều khiển trung tâm thông qua hệ thống đèn báo sẽ điều khiển
các xe đổ liệu theo yêu cầu. Việc điều khiển có thể được lập trình tự động hoặc điều
khiển bằng tay.
Hình 2.14: Đèn cảnh báo điều khiển xe vào đổ liệu
18
Chương 3: Thiết kế và xây dựng chương trình điều khiển, giao diện vận hành dùng PLC
Chương 3
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN, GIAO DIỆN VẬN HÀNH DÙNG PLC
3.1. Giới thiệu về bộ điều khiển logic lập trình PLC
3.1.1. Sự ra đời của bộ điều khiển PLC:
- Từ thế kỉ trước, sự phát triển của kỹ thuật điều khiển tự động có thể được kể đến qua
các phát minh thành tựu:
• Mạch tích hợp điện tử - IC - năm 1959.
• Mạch tích hợp gam rộng - LSI - năm 1965.
• Bộ vi xử lý - năm 1974.
• Dữ liệu chương trình - điều khiển.
• Kỹ thuật lưu giữ
- Những phát minh này đã đánh dấu một bước rất quan trọng và quyết định trong việc
phát triển ồ ạt kỹ thuật máy tính và các ứng dụng của nó như PLC, CNC, lúc này khái
niệm điều khiển bằng cơ khí và bằng điện tử mới được phân biệt.
Vào khoảng năm 1968, nhóm các kỹ sư hãng General Motors đã đưa ra các yêu cầu
kỹ thuật đầu tiên cho thiết bị điều khiển lo gic khả lập trình. Mục đích đầu tiên là thay thế
cho các tủ điều khiển cồng kềnh, tiêu thụ nhiều điện năng và thường xuyên phải thay thế
các rơ le do hỏng cuộn hút hay gẫy các thanh lò xo tiếp điểm. Mục đích thứ hai là tạo ra
một thiều bịđiều khiển có tính linh hoạt trong việc thay đổi chương trình điều khiển. Các
yêu cầu kỹthuật này chính là cơ sở của các máy tính công nghiệp, mà ưu điểm chính của
Copyright: Tài liệu đại học ©