BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VŨ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN GIÁM SÁT CÔNG ĐOẠN ĐÓNG BAO VÀ XUẤT
SẢN PHẨM CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT


HẢI PHÒNG - 2015

ii


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VŨ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU
KHIỂN GIÁM SÁT CÔNG ĐOẠN ĐÓNG BAO VÀ XUẤT
SẢN PHẨM CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG

Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Thầy giáo hướng dẫn khoa
học TS. Hoàng Đức Tuấn, khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Hàng Hải Việt
Nam đã tận tình hướng dẫn và khích lệ tác giả hoàn thành bản luận văn này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các Thầy, cô giáo trong Viện đào tạo
Sau Đại Học, khoa Điện – Điện tử, trường Đại học Hàng Hải Việt Nam đã định
hướng, trau dồi kiến thức và hướng dẫn tác giả hoàn thành bản luận văn này.
Những lời cảm ơn chân thành tiếp theo xin được gửi đến gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp, những người luôn động viên, khuyến khích và chia sẻ khó khăn với
tác giả trong suốt quá trình học tâp và nghiên cứu.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên bản luận văn tốt nghiệp của tác giả
không tránh khỏi có những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những lời động
viên, góp ý thẳng thắn chân thành của các Thầy cô giáo, đồng nghiệp và bạn bè để
bản luận văn của tác giả được hoàn thiện hơn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................i
2.2.4. Hàm trong WinCC......................................................................................27
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................65

iii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
Chữ viết tắt
VICEM
PLC

Power supply
Signal module
Interface module
Function module
Communication module
Random Access Memory
Electrically Programmable Read Only Memory
Programer
Electrically Erasable Programmable Read Only Memory
Organisation block
Function
Function Block
Data Block
Statement List
Ladder Logic
Function Block Diagram
Windows Control Center
Supervisory Control And Data Aquisition
Human Machine Interface

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số
bảng
1.1
1.2
1.3
2.1
3.1
3.2


1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2.1
2.2
3.1

Tên hình

Trang

Mặt bằng tổng thể dây chuyền sản xuất xi măng
Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất xi măng
Sơ đồ công nghệ công đoạn đóng bao và xuất xi măng
Máy đóng bao xi măng
Cấu tạo máy đóng bao xi măng
Máng khí động
Vít tải
Băng tải cao su
Gầu nâng
Các module của PLC S7 - 300
Vòng quét (scan) chương trình
Lưu đồ thuật toán khởi động chương trình chính công đoạn


3.13
3.14
3.15
3.16
3.17
3.18
3.19
3.20
3.21
3.22
3.23
3.24
3.25

bao
Lưu đồ thuật toán khởi động băng tải xuất sản phẩm ra oto.
Lưu đồ thuật toán khởi động băng tải xuất sản phẩm ra tàu.
Lưu đồ thuật toán dừng công đoạn máy đóng bao.
Lưu đồ thuật toán dừng băng tải xuất sản phẩm ra oto.
Lưu đồ thuật toán dừng băng tải xuất sản phẩm ra tàu.
Tạo S7 Project mới.
Chọn Simatic 300 Station.
Chọn Hardware.
Chọn cấu hình CPU.
Chọn module vào/ra SM.
Lưu cấu hình phần cứng PLC.
Tạo một Project mới
Đặt tên cho Project mới.
Tạo driver kết nối WinCC và PLC.
Chọn liên kết giữa WinCC và PLC thông qua MPI.

63
64

vi


3.26

Màn hình giám sát công đoạn đóng bao

vii

65


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, công nghệ sản xuất Xi Măng thế giới đã có những cải tiến vượt
bậc. Tại Việt Nam, các tinh hoa của công nghệ cũng đã được đầu tư ứng dụng.
Nhưng các công nghệ mới đã phát huy hiệu quả hay chưa còn là điều cần xem xét.
Theo các chuyên gia của ngành, có thể đánh giá tổng quát về tình hình ứng
dụng công nghệ sản xuất và năng lực vận hành của các nhà máy xi măng trong
nước như sau:
- Về cơ bản đã làm chủ được các dây chuyền công suất lò từ 3.300 tấn
clinker/ngày trở lên (lò 2.500 tấn clinker/ngày hoàn toàn trong tầm tay);
- Về công nghệ và thiết bị của các lò 3.300 tấn clinker/ngày trở lên, tại Việt
Nam hiện đã đạt đến trình độ tiên tiến của thế giới, cho phép linh hoạt trong vận
hành và hiệu chỉnh chất lượng;
- Mặt khác do cơ sở hạ tầng (điện, giao thông…), trình độ vận hành, năng
lực quản lý… còn yếu kém, chưa đồng bộ nên quá trình khai thác công nghệ, thiết

- Tìm hiểu và nắm bắt công nghệ đóng bao và xuất sản phẩm ứng dụng trong
nhà máy xi măng hiện nay.
- Xây dựng chương trình điều khiển, giám sát công đoạn đóng bao và xuất
sản phẩm của dây chuyền sản xuất xi măng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu trong đề tài: công đoạn đóng bao và xuất sản phẩm
của dây chuyền sản xuất xi măng.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài: nghiên cứu tổng quát dây chuyền sản xuất xi
măng, đi sâu nghiên cứu công đoạn đóng bao và xuất sản phẩm của dây chuyền sản
xuất xi măng.
4. Phương pháp nghiên cứu của đề tài
Nghiên cứu, thu thập các tài liệu có liên quan về dây chuyền sản xuất xi
măng.
Tìm hiểu trang thiết bị, nguyên lý hoạt động của công đoạn đóng bao và xuất
sản phẩm bao xi măng.
Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển công đoạn đóng bao và xuất sản
phẩm bao xi măng.
Xây dựng chương trình điều khiển giảm sát công đoạn đóng bao và xuất sản
phẩm bao xi măng.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Ý nghĩa khoa học của đề tài là cơ sở hoàn thiện kiến thức về tự động hóa
từng công đoạn và tự động hóa cả dây chuyền sản xuất.
2


Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là có thể góp phần thúc đẩy quá trình ứng dụng
những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất, nhằm đơn giản các thao tác, nâng
cao tính an toàn, tin cậy trong quản lý vận hành hệ thống đóng bao xi măng và xuất
sản phẩm của dây chuyền sản xuất xi măng.


4


Hình 1.1. Mặt bằng tổng thể dây chuyền sản xuất xi măng

Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất xi măng
5


Quá trình sản xuất xi măng được chia thành 3 công đoạn như sau:
a. Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu
Đá vôi sau khi được khai thác tại mỏ bằng phương pháp khoan hoặc nổ mìn
sẽ được ô tô trọng tải lớn (loại 32T) vận chuyển về phễu cấp liệu cho máy đập búa
(1). Các khối đá vôi bị đập nhỏ ở máy đập búa, đến khi đạt kích thước theo yêu
cầu( lọt qua lỗ ghi (25 *25mm)) sẽ được đưa tới máy rải liệu (2) rồi đi về kho chứa
để đồng nhất sơ bộ. Tại kho chứa đá vôi được đổ thành 2 đống, trong đó cứ 1 đống
để phục vụ sản xuất thì một đống đang được đổ đầy lên; 1 đống có khoảng 15.000
tấn đá dải thành 8 lớp, mỗi lớp gồm 30 luống. Hệ số đồng nhất là 10/1 so với ban
đầu.
Đá sét được khai thác tại mỏ theo phương pháp cắt tầng, sau đó được xếp lên
ô tô vận chuyển phễu cấp liệu cho máy đập đá sét. Tại đây, các khối đất sét được
đập sơ bộ đến kích thước nhỏ hơn khe hở giữa các thanh ghi sẽ bị rơi xuống băng
tải rồi đến máy cán sét. Khi đất sét được cán xé đến kích thước đạt yêu cầu
(25mm) sẽ qua khe hở giữa 2 trục cán rơi xuống máy rải liệu rồi đi về kho. Ở kho
chứa đá sét cũng được chia làm 2 đống như đá vôi để đồng nhất sơ bộ.
Để đảm bảo thành phần khoáng trong clinker xi măng và tăng khả năng đập
nghiền, có thể bổ sung vào trong phối liệu quặng sắt hoặc boxit, silic theo một tỷ lệ
nhất định đã được tính toán hợp lý. Những nguyên liệu này được nhập từ nơi khác
về dự trữ trong kho rồi được các máy cào liệu (6) cấp cho băng tải vận chuyển tới
bin chứa liệu(7).[1,2,3,13]

chứa cũng được di chuyển tới Bin chứa riêng theo từng loại. Dưới mỗi Bin chứa,
nguyên liệu được qua cân định lượng theo đúng khối lượng của đơn phối liệu, qua
băng tải chính đưa vào máy cán (16) để cán sơ bộ, sau đó được đưa vào máy
nghiền xi măng (17). Bột liệu ra khỏi máy nghiền được đưa lên thiết bị phân ly
(18), tại đây những hạt bột liệu chưa đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu về máy nghiền để
nghiền lại còn những hạt bột liệu đạtđược kích thước đúng yêu cầu sẽ được phân
loại tách ra, đi theo dòng quạt hút đưa lên lọc bụi (19) rồi thu hồi lại toàn bộ và đưa
vào Silo chứa xi măng (22). Quá trình nghiền sẽ được diễn ra theo chu trình kín và
liên tục.
Từ Silo chứa (22) xi măng sẽ được cấp theo 2 cách khác nhau:
Rút xi măng cấp trực tiếp cho xe bồn nhận hàng dạng xá/rời;
Được đóng thành bao loại 50kg tại máy đóng bao (23) rồi xuất ra ô tô
hoặc tàu.[1,2,3,13]

7


1.2. Công đoạn đóng bao và xuất sản phẩm

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ công đoạn đóng bao và xuất xi măng

8


Xi măng từ silo chứa được đưa về két tĩnh 1746 bằng hệ thống các máng khí
động và gầu nâng. Mỗi két có hai đường tháo xi măng. Mỗi đường tháo có hai quạt
sục khí làm cho xi măng trong két được tơi không bị vón cục. Mỗi lần tháo chỉ có
một quạt sục chạy, quạt còn lại để dự phòng, đó là quạt 1746M1 1746M4. Sau mỗi
quạt có các van 1746EV2 và 1746EV1 để điều chỉnh lượng khí sục vào két.
Xi măng từ két 1746 được đưa tới hai phễu 1760 và 1761. Xi măng từ két

10


Hình 1.5. Cấu tạo máy đóng bao xi măng
11


a. Cấu tạo chung của máy đóng bao
+ Phần cơ:
- 8 két chứa riêng biệt, mỗi két chứa khoảng 200kg.
- Hệ thống xy lanh nạp xả.
- Phần khung cân: bao gồm khung đỡ bao, giá đỡ bao, vòi nạp xả, bích đỡ
vòi xy lanh đá bao, xy lanh kẹp bao…
+ Phần khí:
Bao gồm các van điện từ điều khiển dòng khí sục két máy đóng bao, van
điện từ điều khiển xy lanh kẹp bao, xy lanh đá bao…
Khí nén cung cấp cho máy đóng bao được lấy từ máy nén khí của hệ thống
cấp khí, đi qua cốc lọc và được lưu trữ trong bình tích khí nằm trên phần khung đỡ
của máy đóng bao. Nhằm ổn định hoạt động của máy đóng bao, phía sau cốc lọc có
lắp một van điều chỉnh áp suất, giữ áp suất khí ổn định khoảng 6bar.
+ Phần điện:
Các phần tử chính sử dụng trong máy đóng bao gồm:
-

Động cơ không đồng bộ 3 pha rotor lồng sóc.
Loadcell: là cảm biến lực. Khi có lực tác dụng lên Loadcell, Loadcell

sẽ chuyển đổi tác dụng thành tín hiệu điện và xuất ra ngõ ra một tín hiệu điện,
thường là giá trị điện áp.
PLC S7 – 200.


Máng khí động là thiết bị dùng để vận chuyển vật liệu mịn dựa trên cơ sở
tính chất của bột liệu được sục khí có khả năng linh động như chất lỏng. Máng khí
động có thể có dạng hộp máng với tiết diện hình chữ nhật hoặc hình tròn.
Máng hộp chữ nhật được chia làm hai phần, phần trên và phần dưới được
ngăn cách bằng lớp vải Polyeste. Phía trên vỏ máng có các cửa để quan sát, phía
dưới máng được bịt kín. Khí được quạt cao áp thổi vào phần dưới, được lọc qua
lớp vải Polyeste và sục vào làm lỏng bột liệu ở phần trên.

Hình 1.6. Máng khí động
Với loại máng khí động vỏ tròn, ở dưới đáy có các ống sục khí được lắp đặt
theo chiều dài. Các ống này có các lỗ nhỏ ở đỉnh và được cuốn bằng băng vải để
lọc khí nén. Người ta thường chọn loại máng khí động này cho công tác vận
chuyển với khoảng cách tương đối ngắn và ở nơi có nguồn khí nén.
•
Nguyên lý hoạt động
Bột liệu được đưa vào cửa trên (phần cao hơn ). Luồng gió mạnh do quạt
cung cấp đi ở phần dưới máng. Khí nén thổi qua lớp vải ngăn cách, sục vào lớp bột
13


liệu ở phía trên làm bột liệu trở lên linh động như dòng chất lỏng và chảy theo độ
nghiêng của máng. Máng được đặt một góc nghiêng nhất định (khoảng từ 6 -8 độ).
Áp lực khí nén và tác dụng của trọng lực sẽ đẩy bột liệu di chuyển từ đầu cao đến
cuối máng nhờ vào độ nghiêng thích hợp của máng. Vật liệu được tháo ra qua cửa
tháo.Còn khí lẫn bụi sẽ ra qua cửa trên và vào thiết bị lọc bụi.[3]
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật cơ bản của máng khí động
Góc nghiêng của máng (độ)
Vật liệu vận chuyển
Năng suất có thể đạt được (t/h)