luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 1 of 95.

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VŨ THU HUYỀN

NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG CHƢƠNG 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

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 2 of 95.

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VŨ THU HUYỀN


Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 4 of 95.

LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu theo quy định, luận văn tốt nghiệp thạc sỹ của
tác giả đã hoàn thành đầy đủ nội dung theo mục đích và yêu cầu đề ra.
Tác giả xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành tới Thầy giáo hƣớng dẫn khoa học
TS. Hoàng Đức Tuấn, khoa Điện – Điện tử, trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam
đã tận tình hƣớng 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, trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam đã định hƣớng,
trau dồi kiến thức và hƣớng dẫn tác giả hoàn thành bản luận văn này.
Những lời cảm ơn chân thành tiếp theo xin đƣợc gửi đến gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp, những ngƣời 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 đƣợc 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 đƣợc hoàn thiện hơn.
Tác giả xin chân thành cảm ơn!

ii

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 5 of 95.



Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 6 of 95.

3.1.1. Thuật toán điều khiển .................................................................................... 31
3.1.2. Chƣơng trình điều khiển................................................................................ 38
3.2. Xây dựng chƣơng trình giám sát ...................................................................... 57
3.3. Thử nghiệm.………………………………………………………………….66
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................. 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 67
PHỤ LỤC .......................................................................................................... PL1/1

iv

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 7 of 95.

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Chữ viết tắt
VICEM

Giải thích
VietNam Cement Industry Corporation ( Tổng công ty Công
nghiệp xi măng Việt Nam)


Function module

CP

Communication module

RAM

Random Access Memory

EPROM
PG
EEPROM

Electrically Programmable Read Only Memory
Programer
Electrically Erasable Programmable Read Only Memory

OB

Organisation block

FC

Function

FB

Function Block


Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 8 of 95.

DANH MỤC CÁC BẢNG
Số

Tên bảng

bảng

Trang

1.1

Thông số kỹ thuật cơ bản của máng khí động

15

1.2

Thông số kỹ thuật cơ bản của vít tải

16

1.3

Thông số kỹ thuật cơ bản của băng tải



luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 9 of 95.

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số

Tên hình

hình

Trang

1.1

Mặt bằng tổng thể dây chuyền sản xuất xi măng

6

1.2

Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất xi măng

6

1.3

Sơ đồ công nghệ công đoạn đóng bao và xuất xi măng

9


1.9

Gầu nâng

17

2.1

Các module của PLC S7 - 300

21

2.2

Vòng quét (scan) chƣơng trình

23

3.1

Lƣu đồ thuật toán khởi động chƣơng trình chính công đoạn

33

đóng bao
3.2

Lƣu đồ thuật toán khởi động chƣơng trình con công đoạn đóng

34

39

3.8

Tạo S7 Project mới.

40

3.9

Chọn Simatic 300 Station.

40

3.10

Chọn Hardware.

41

3.11

Chọn cấu hình CPU.

41

3.12

Chọn module vào/ra SM.


59

3.17

Chọn liên kết giữa WinCC và PLC thông qua MPI.

60

3.18

Tạo New Driver Connection.

60

3.19

Khai báo thuộc tính kết nối.

61

3.20

Tạo nhóm biến.

61

3.21

Tạo nhóm biến “bangtai”.


65

viii

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 11 of 95.

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hiện nay, công nghệ sản xuất Xi Măng thế giới đã có những cải tiến vƣợt
bậc. Tại Việt Nam, các tinh hoa của công nghệ cũng đã đƣợc đầu tƣ ứng dụng.
Nhƣng các công nghệ mới đã phát huy hiệu quả hay chƣa 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
nƣớc nhƣ sau:
- Về cơ bản đã làm chủ đƣợc 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 lƣợng;
- Mặt khác do cơ sở hạ tầng (điện, giao thông…), trình độ vận hành, năng
lực quản lý… còn yếu kém, chƣa đồng bộ nên quá trình khai thác công nghệ, thiết
bị còn hạn chế, sản xuất chƣa đạt hiệu quả cao. Đa số các nhà máy mới vận hành
đạt mức duy trì sản xuất bình thƣờng, chƣa có nhà máy nào đạt trình độ tối ƣu;
- Bắt đầu có các doanh nghiệp dịch vụ đƣợc chuyên nghiệp hóa, thực hiện
các công tác nhƣ: dọn dẹp vệ sinh công nghiệp, sửa chữavà thay thế vật tƣ phụ
tùng hoặc nhận hợp đồng phụ trách các khâu sản xuất nào đó (nhƣ khai thác mỏ,
vận chuyển, đóng bao…);

- Xây dựng chƣơng trình điều khiển, giám sát công đoạn đóng bao và xuất
sản phẩm của dây chuyền sản xuất xi măng.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng 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. Phƣơng 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.

2

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 13 of 95.

Xây dựng lƣu đồ thuật toán điều khiển công đoạn đóng bao và xuất sản
phẩm bao xi măng.
Xây dựng chƣơng 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.
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

4

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 15 of 95.

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

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 16 of 95.

Quá trình sản xuất xi măng đƣợc chia thành 3 công đoạn nhƣ sau:
a. Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu
Đá vôi sau khi đƣợc khai thác tại mỏ bằng phƣơng pháp khoan hoặc nổ mìn
sẽ đƣợc 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 thƣớc theo yêu
cầu( lọt qua lỗ ghi (25 *25mm)) sẽ đƣợc đƣa tới máy rải liệu (2) rồi đi về kho chứa
để đồng nhất sơ bộ. Tại kho chứa đá vôi đƣợc đổ thành 2 đống, trong đó cứ 1 đống
để phục vụ sản xuất thì một đống đang đƣợc 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 đƣợc khai thác tại mỏ theo phƣơng pháp cắt tầng, sau đó đƣợc xếp lên
ô tô vận chuyển phễu cấp liệu cho máy đập đá sét. Tại đây, các khối đất sét đƣợc
đập sơ bộ đến kích thƣớc nhỏ hơn khe hở giữa các thanh ghi sẽ bị rơi xuống băng

dùng. Từ đỉnh tháp trao đổi nhiệt, bột liệu đi xuống qua các tầng XyClon kết hợp
với khí nóng từ lò nung đi lên sẽ đƣợc gia nhiệt tăng dần lên khoảng 800-9000C
trƣớc khi đƣợc đi vào lò nung (12). Trong lò, ở nhiệt độ 14500C các oxit CaO,
SiO2, Al2O3, Fe2O3 có trong bột liệu kết hợp với nhau tạo thành một số khoáng
chất chính quyết định chất lƣợng của Clinker nhƣ: C3S, C2S, C3A và C4AF.
Viên Clinker sau khi ra khỏi lò sẽ đƣợc đi tới dàn làm lạnh (13). Tại đây, hệ thống
quạt cao áp và nƣớc làm lạnh sẽ làm nguội viên Clinker về tới nhiệt độ khoảng 50
÷ 900C, sau đó Clinker sẽ đƣợc chuyển lên Silo chứa Clinker.[1,2,3,12]
c. Công đoạn nghiền và đóng bao xi măng
Clinker sẽ đƣợc trút ra từ Silo chứa, cấp vào Bin chứa (15) để chuẩn bị
nguyên liệu cho quá trình nghiền xi măng. Tƣơng tự, Thạch Cao và Phụ Gia từ kho
chứa cũng đƣợc di chuyển tới Bin chứa riêng theo từng loại. Dƣới mỗi Bin chứa,
nguyên liệu đƣợc qua cân định lƣợng theo đúng khối lƣợng của đơn phối liệu, qua
băng tải chính đƣa vào máy cán (16) để cán sơ bộ, sau đó đƣợc đƣa vào máy
nghiền xi măng (17). Bột liệu ra khỏi máy nghiền đƣợc đƣa lên thiết bị phân ly
(18), tại đây những hạt bột liệu chƣa đạt yêu cầu sẽ đƣợc hồi lƣu về máy nghiền để
nghiền lại còn những hạt bột liệu đạtđƣợc kích thƣớc đúng yêu cầu sẽ đƣợc phân
loại tách ra, đi theo dòng quạt hút đƣa lên lọc bụi (19) rồi thu hồi lại toàn bộ và đƣa
vào Silo chứa xi măng (22). Quá trình nghiền sẽ đƣợc diễn ra theo chu trình kín và
liên tục.
Từ Silo chứa (22) xi măng sẽ đƣợc cấp theo 2 cách khác nhau:
-Rút

xi măng cấp trực tiếp cho xe bồn nhận hàng dạng xá/rời;
7

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 18 of 95.

gồm hai đông cơ 1764M6 và 1764M7 dẫn động hai lƣỡi cắt. Bao không đạt tiêu
chuẩn sau khi bị phá rơi xuống lồng sàng do động cơ 1764M8 dẫn động. Vỏ bao sẽ
đƣợc đẩy ra ngoài còn xi măng sẽ đƣợc đƣa xuống vít tải do động cơ 1764m9 dẫn
động. Vít tải này có 3 vị trí nạp xi vào và một vị trí nạp xi ra. Ba vị trí này bao
gồm: vị trí dƣới máy đóng bao, vị trí dƣới hai băng tải luân chuyển sau máy đóng
bao, vị trí dƣới máy phá bao. Xi măng từ vít tải này đƣợc đƣa xuống vít tải 1768A,
xuống vít tải 1769 sau đó đƣợc đƣa tới gầu nâng hồi lƣu về hai két tĩnh 1746 và
1747.
Bao xi măng đủ cân đƣợc đƣa qua hai băng tải luân chuyển và đƣa ra băng
tải 1775 xuống băng tải cao su 1777A. Xi măng bao từ băng tải 1777A đƣợc đƣa
xuống băng tải đảo chiều 1778, sau đó xi măng bao đƣợc đƣa xuống hai băng tải
gạt để xuất ra ô tô. Nếu khi ta chọn xuất ra tàu thì từ băng tải 1775 bao sẽ đƣợc
chuyển xuống băng tải 1776. Sau đó những bao xi măng này đƣợc đƣa xuống băng

9

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 20 of 95.

tải đảo chiều 1781 và đƣợc đƣa xuống các băng tải gạt đề xuất ra tàu. Mỗi máy
đóng bao có thể xuất ra ô tô hoặc tàu tùy theo lựa chọn của trung tâm điều khiển.
1.2.1. Giới thiệu về máy đóng bao

Hình 1.4. Máy đóng bao xi măng

10

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -

là giá trị điện áp.
-PLC S7 – 200.
Các sơ đồ mạch điều khiển điện đƣợc đính kèm tại phụ lục 1.
b. Nguyên lý chung của máy đóng bao
Công nhân vận hành đƣa bao vào vòi, khi cảm biến phát hiện có bao xylanh
kẹp bao sẽ tác động kẹp chặt vỏ bao với vòi nạp xi, sau đó thực hiện các quá trình
tiếp theo:
-Quá trình cấp liệu thô: máy đóng bao quay mang theo bao quay, van cấp
liệu đầu vòi nạp xi đƣợc mở 100%, thực hiện cấp liệu thô;

12

Footer Page - Footer Page - kho luan van - tai lieu - 123doc- tieu luan - khoa luan-tai chinh ngan hang - thuong mai -


luan van thac si - luan van thac si kinh te - luan an tien - luan van 23 of 95.

-Quá trình cấp liệu tinh: sau khi thực hiện quá trình cấp liệu thô, van cấp liệu
đầu vòi nạp xi đóng lại còn 30%. Khi khối lƣợng trong bao xi măng đủ 50 ± 0,5kg,
van cấp liệu đóng hoàn toàn, kết thúc quá trình cấp liệu.
-Quá trình làm sạch vòi: hệ thống làm sạch vòi đƣợc kích hoạt nhằm vệ sinh
sạch vòi nạp xi trƣớc khi tiếp tục tiến hành chu kỳ nạp mới.
-Quá trình đá bao: khi các quá trình trên đƣợc hoàn thành, xy lanh đá bao sẽ
đƣợc kích hoạt, đẩy bao xi măng thành phẩm xuống băng tải để xuất ra ngoài máy
đóng bao.
1.2.2. Giới thiệu về trang bị điện khác trong công đoạn đóng bao và xuất sản
phẩm
a. Máng khí động
 Cấu tạo
Máng khí động là thiết bị dùng để vận chuyển vật liệu mịn dựa trên cơ sở

6-8

Vật liệu vận chuyển

Dạng bột mịn

Năng suất có thể đạt đƣợc (t/h)

120

Công suất động cơ quạt sục khí(Kw)

3

Tốc độ động cơ quạt sục khí(rpm)

3000

Lƣu lƣợng khí của quạt(m3/h)

480

Mật độ xi măng trong máng(t/m3)

1

Áp suất khí trong máng(mmH2O)

630


(rpm)

d(mm)

l(m)

Mật độ xi măng
(t/m3)

1768A

2.2

1500

53

250

6

1

1768B

2.2

1500

53