Thiết kế điều khiển tự động dây chuyền đóng bao nhà máy xi măng bút sơn

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ Li cảm ơn Trong suốt năm học tập nghiên cứu khoa : Cơ Điện - Điện tử , em dạy dỗ bảo ân cần thầy giáo cô giáo môn giúp đỡ bạn bè, đồng thời trình học tập, nghiên cứu tu dưỡng em trang bị cho vốn kiến thức học tập để bước vào ngưỡng cửa đời đầy gian nan thử thách Em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới tất thầy giáo giáo dìu dắt em, truyền đạt lại cho rm kiến thức quý báu suốt năm học qua Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc chân thành tới thầy giáo PGS.TS Đinh Công Mễ hướng dẫn chi tiết nhiệt tình giúp em hồn thành đồ án tốt nghiệp Hà Nội: 11 2005 Sinh viên thc hin SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ LI NểI U S phỏt trin cơng nghiệp với hệ thống máy tính, hệ thống truyền thông tạo chuyển biến mạnh mẽ vấn đề tổ chức khai thác tiến khoa học công nghệ Trên bước đường tiến tới thời đại công nghệ thông tin ngày nay, với phát triển xã hội, sản xuất cơng nghiệp khơng cịn cơng việc thủ cơng Thay vào máy móc đại với cơng nghệ tự động hố cao Do việc đưa thiết bị công nghiệp công nghệ cao sản xuất cần thiết Chiếc máy tính đa năng, tiện lợi hiệu với hệ thống PLC giúp chúng giám sát điều khiển toàn dây chuyền sản xuất Xuất phát từ nhu cầu thực tế em chọn đề tài : ” Thiết kế điều khiển tự động dây chuyền đóng bao nhà máy xi măng Bút Sơn ” án tốt nghiệp SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử cho Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS §inh C«ng MƠ MỤC LỤC Trang Lời cảm ơn……………………………………………………………………………….1 Lời nói đầu ………………………………………………………………………… …2 Mục lục………………………………………………………………………………… Chương 1: GIỚI THIỆI TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY 1.1 Giới thiệu chung nhà máy xi măng Bút Sơn ………………………………… 1.1.1 Lịch sử hình thành vị trí địa lý nhà máy ……………………… 1.1 Ưu nhược điểm nhà máy…………………………………………… 1.1.3 Tổ chức nhà máy………………………………………………… 1.2 Công nghệ sản xuất xi măng nhà máy xi măng Bút Sơn …………… …… 1.2.1 Phân loại trình sản xuất ……………………………… 1.2.2 Đặc điểm dây chuyền công nghệ nhà máy xi măng Bút Sơn……………………………………………………………………… 2.3 Tình hình sản xuất nhà máy ……………………………………… 11 Chương 2: CƠNG NGHỆ ĐĨNG BAO XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG BÚT SƠN 2.1 Sơ đồ cơng nghệ đóng bao nhà máy xi măng Bút Sơn …………………… 12 2.2 Tổng quan cân điện tử ……………………………………………… 17 2.1.Hệ thống cân điện tử số ứng dụng…………………… ………….17 2.2.2 Cảm biến loadcell………………………………………………… 18 2.2.3 Cảm biến tốc độ ……………………………………………………….20 2.3 Hệ thống cân định lượng dây chuyền đóng bao nh mỏy 22 SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ 2.3.1 Gii thiu chc nng MEC………………………………… 22 2.3.2 Các chức MEC……………………………………………… 23 Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ LOGIC KHẢ TRÌNH SIMATIC PLC S7300 3.1 Các module PLC S7-300…………………………………………………… 35 3.1.1 Module CPU……………………………………… ………… .35 3.1.2 Module mở rộng……………………………………… …… ……….36 3.2 Kiểu liệu phân chia nhớ……….……….……………………………….36 3.2.1 Kiểu liệu……………………………………………………………….36 3.2.2 Cấu trúc nhớ CPU ………… ………………………………… 37 3.2.3 Vùng chứa khối liệu…………………………………………… 38 3.3 Vịng qt chương trình…………………………………………………………… 38 3.4 Cấu trúc chương trình……………………………………………………………40 3.4.1 Lập trình tuyến tính…………………………………………………….40 3.4.2 Lập trình có cấu trúc……………………………………………………40 3.5 Ngơn ngữ lập trình STL………………………………………………………….43 Chương 4: ỨNG DỤNG PLC S7-300 ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DÂY CHUYỀN ĐÓNG BAO NHÀ MÁY XI MĂNG BÚT SƠN 4.1 Quá trình điều khiển dây chuyền máy đóng bao………………………………45 4.1.1 Q trình mở máy………………………………………………………45 4.1.2 Các lưu đồ thuật tốn điều khiển dây chuyền máy đóng bao……45 4.2 Chương trình điều khiển dây chuyền máy đóng bao………………………… 53 Chương 5: TRUYỀN THƠNG 5.1 Ngơn ngữ sử dụng cho tuyền thông………………………………………………79 5.1.1 Lựa chọn ngôn ngữ sử dụng cho truyền thông………………………… 79 5.1.2 Giới thiệu phần mm ProTool/Pro.79 SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ 5.1.3 Khỏi quỏt v phn mm số khối chức chương trình…………………………………………………………………………… 79 5.2 Lập trình truyền thơng……………………………………………………………85 5.2.1 Giao diện truyền thơng……………………………………………………86 5.2.2 Giao diện truyền thông mô giám sát………………………… 87 5.2.3 Hoạt động chương trình mơ phỏng………………………………… 87 5.2.3.1 Các phím chức năng…………………………………………………….87 KẾT LUẬN …89 TÀI LIỆU THAM KHẢO .…90 Chương SVTH: Ph¹m sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG BÚT SƠN 1.1 Giới thiệu chung nhà máy xi măng Bút Sơn: 1.1.1 Lịch sử hình thành vị trí địa lí nhà máy: Nhà máy xi măng Bút Sơn khởi công xây dựng ngày 27/05/1995 xã Thanh Sơn- huyện Kim Bảng - tỉnh Hà Nam với công suất thiết kế 4.000 clinker/ ngày tương đương 1,4 triệu xi măng/năm Số vốn đầu tư 195.832 triệu USD, đầu tư hoàn toàn nước Nhà máy xi măng Bút Sơn có vị trí địa lý thuận lợi từ nhập nguyên liệu đến xuất sản phẩm Nhà máy gần sông như: sông Đáy, sông Nhuệ, sông Châu Giang Giao thông chủ yếu đường đường sắt, đường thuỷ góp phần khơng nhỏ vào q trình vận tải ngun, nhiên liệu suất sản phẩm cho nhà máy Ngày 28/08/1998 nhà máy bắt đầu vào sản xuất thử Đến tháng 11/1998 nhà máy đưa dây chuyền vào hoạt động ổn định Tháng 4/1999 nhà máy tự tiếp quản, tự vận hành dây chuyền sản xuất thay toàn chuyên gia Đến năm 2002 nhà máy bắt đầu có lãi Với dây chuyền sản xuất ckinker lị quay, sản phẩm xi măng nhà máy đạt tiêu chuẩn ISO 9001-2000 Phần lớn thiết bị nhà máydo nước tây Âu chế tạo, thuộc loại tiên tiến thời Toàn dây chuyền sản xuất từ tiếp nhận vật liệu đến xuất xưởng sản phẩm điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm thơng qua hệ thống máy tính với PLC hãng Siemens- cộng hoà liên bang Đức Với phần mềm Simatic S5- version Việc thiết kế, cung cấp thiết bị, giám sát lắp đặt hãng Technipcle Pháp thực Ngồi cơng ty cịn có thiết bị xử lý môi trường : nước thải, lọc bụi… tốt thời đó, phù hợp tiêu chuẩn châu Âu Số lượng bụi cịn sau lọc 50mmg/m khơng khí Ví dụ như: + Số lọc bụi tay áo(lọc bụi túi) nhà máy có: 85 + Số lọc bụi điện: nhà máy có Trong cho phân xưởng: nghiền liệu, cooler clinker, nghiền than, nghiền xi mng SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ 1.1.2 u nhc im ca nh máy: - Ưu điểm: Nhà máy xi măng Bút Sơn nhà máy đại, vận hành điều khiển từ xa hình máy tính với máy móc thiết bị đại hãng TechnipCle(Pháp) thiết kế cung cấp Trên băng tải, máy nghiền, tháp trao đổi nhiệt, lị nung…đều có cảm biến theo dõi trạng thái hoạt động máy móc thiết bị, tham gia vào thành phần Input phương pháp lập trình hướng đối tượng PLC - Nhược điểm: Là nhà máy đại, thiết bị nhà máy thuộc loại tiên tiến, đạt tiêu chuẩn châu Âu Cho nên có nhiều loại thiết bị nhà máy mà nước ta chưa sản xuất được, phải đặt mua từ nước nên giá thành cao Về kỹ thuật, hệ thống lò canciler nhà máy, nhà máy khơng có vịi dầu canciler mà có vịi dầu mồi lị Do để calxi hố đá vơi cần nhiều lượng 1.1.3 Tổ chức nhà máy: Tự động hoá ngành sản xuất xi măng mang tính rời rạc, cơng đoạn q trình Cơng đoạn q trình tạo lập trình thành Sequence Mỗi công đoạn điều khiển tự động tủ PLC Trong trình hoạt động cơng đoạn, phịng điều khiển trung tâm can thiệp vào hoạt động máy cơng đoạn Bộ phận sản xuất nhà máy chia làm xưởng Trong xưởng phụ trách phần cơng việc q trình sản xuất xi măng Xưởng mỏ: Phần công việc xưởng mỏ làm khai thác đá vôi đá sét từ mỏ đưa tới kho đồng để đồng nguyên vật liệu Xưởng nghiền liệu: Xưởng nguyên liệu lấy đá vôi đất sét từ kho đồng qua máy cán, qua thiết bị xử lý để đưa tới silo đồng trước vào lị nung Xưởng lị: Trong xưởng lị ngồi cơng việc nung clinker, xưởng lị cung cấp khí nén cho máy máy nghiền than,lò… Xưởng nghiền đóng bao: Đảm nhận cơng việc, nhân từ silo clinker đến xuất sản phẩm xi mng SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ Clinker sau lũ c ủ làm nguội, sau clinker nghiền với loại phụ gia đổ vào silo chứa xi măng Xi măng từ silo rút để đóng bao xuất xi măng rời Xưởng Điện- Tự Động Hoá: Xưởng điện tự động hố phụ trách tồn mạng điện nhà máy, từ trạm 110KV đến máy công tác Ngồi cịn có thiết bị đo lường,các nguồn UPS, toàn PLC nhà máy … Xưởng xe máy: Xưởng xe máy quản lý toàn máy móc, tơ phục vụ cho sản xuất Xưởng khí: tồn phần khí nhà máy xưởng đảm nhiệm( phần khí máy đóng bao, máy nghiền ) Xưởng nước: Ngồi cơng việc cung cấp nước sinh hoạt cho cán cơng nhân viên, xưởng nước cịn cung cấp nước cho sản xuất Như trình làm nguội clinker, nghiền xi măng Xưởng phụ 1.2 Công nghệ sản xuất xi măng nhà máy xi măng Bút Sơn Hình 1.1: Sơ đồ cơng nghệ sản xuất xi măng cơng ty xi măng Bút Sơn SVTH: Ph¹m sÜ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ 1.2.1 Phân loại trình sản xuất: Do đặc điểm ngun liệu,trình độ cơng nghệ, khả tài địa phương, quốc gia, người ta dùng phương pháp khác để sản xuất xi măng Căn vào giai đoạn phối liệu trình nung người ta phân loại: sản xuất xi măng theo phương pháp ướt, khơ; lị đứng, lị quay 1.2.2 Đặc điểm dây chuyền công nghệ nhà máy xi măng Bút Sơn: Dây chuyền sản xuất xi măng công ty xi măng Bút Sơn dây chuyền sản xuất theo phương pháp khô với trang thiết bị đại hãng Technip Cle( Pháp) thiết kế cung cấp Tồn dây chuyền sản xuất cơng đoạn phụ trợ khí hố tự động hoá mức cao Dưới số nét dây chuyền: a-Chuẩn bị nguyên liệu: Các nguyên liệu dùng để sản xuất xi măng đá vơi đất sét Ngồi cịn sử dụng xỷ Pyrite đá silic làm nguyên liệu điều chỉnh - Đá vôi khai thác mỏ Hồng Sơn cách nhà máy 0.6 km phương pháp nổ mìn Đá vơi xúc bốc lên ơtơ có tải trọng lớn để vận chuyển tới máy đập đá vơi Máy đập đá vơi loại IMPACT APPR 1822, có suất trung bình 600 tấn/ Loại máy đập cục đá vơi có kích thước tới mét cho sản phẩm có kích thước70 mm Sau đập nhỏ, đá vôi cân vận chuyển băng tải cao su kho đồng sơ Trong kho đồng sơ đá vôi rải thành hai đống, đống 16.000 tấn, theo phương pháp rải đống CHEVRON có mức độ đồng 8:1 Trong kho đồng sơ có máy đánh đống loại BAH 17,3- 1,0- 600 với suất rải 600 tấn/ hệ thống băng cào loại BAK 30.01.600 có suất từ 35-350 tấn/giờ - Đất sét khai thác mỏ Khả Phong cách nhà máy 9,5 km vận chuyển ô tô tới máy cán trục có suất 250 tấn/ Loại máy cho phép cán nhứng cục đất sét có kích thước đến 800 mm, độ ẩm tới 15% cho sản phẩm có kích thước 70 mm Sau đó, đất sét cân vận chuyển tới kho đồng sơ rải thành hai đống, đống 7000 tấn, theo phương pháp rải WINDROW với mc ng SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công Mễ nht l 8:1 H thng cầu rải BEDECHI kho có rải 250 tấn/ hệ thống cầu xúc loại BEL C150/14 có suất từ 15- 150 tấn/ - Đá silic khai thác mỏ Khe non cách nhà máy 20 km - Xỷ pyrite: dùng xỷ pyrite nhà máy Supe phốt phát Lâm Thao, qua Công ty Vật tư- Vận tải xi măng cung ứng - Thạch cao: mua thạch cao Lào thạch cao Thái Lan qua Công ty kinh doanh thạch cao xi măng cung ứng thạch cao Trung Quốc b- Nghiền nguyên liệu đồng nhất: Các gầu xúc đá vôi, đất sét, xỷ đá silic có nhiệm vụ cấp liệu vào két chứa máy nghiền Từ đó, qua hệ thống cân định lượng liệu cấp vào máy nghiền Máy nghiền nguyên liệu loại máy nghiền lăn trục đứng PFEIFER MPS 4750 có suất 320 tấn/giờ Bột liệu đạt yêu cầu chuyển tới silo đồng bột liệu, silo có sức chứa 20.000 tấn, hệ thống máng khí động gầu nâng Silo đồng bột liệu làm việc theo nguyên tắc đồng tháo liên tục Việc đồng bột liệu thực qua trình tháo bột liệu khỏi silo Mức độ đồng silo 10:1 c-Hệ thống lò nung thiết bị làm lạnh clinker: Lị nung clinker cơng ty xi măng Bút Sơn có đườn kính 4.5 mét, chiều dài 72 mét, với hệ thống sấy sơ hai nhánh tầng hệ thống calciner, buồng trộn Năng suất lò 4.000 linker/ngày Lò thiết kế sử dụng vòi đốt than đa kênh ROTAFLAM đốt 100% than antraxit, đốt calciner 55%-60%, phần cịn lại đốt lò Clinker sau lò đổ vào thiết bị làm nguội kiểu ghi BMH-SA làm lạnh, đập sơ Clinker thu sau thiết bị làm lạnh vận chuyển tới hai silo để chứa ủ clinker, có tổng sức chứa 2*20.000 Bột tả clinker phế phẩm đổ vào silo bột tả có sức chứa 2.000 d- Nhiên liệu: Lò quay thiết kế chạy 100% than antraxit, dầu MFO sử dụng q trình sấy lị chạy ban đầu Than sử dụng lò loại hỗn hợp 40% than cám 60% than cám 4a Máy nghiền than loại máy nghiền lăn trục đứng PFEIFER suất 30 tấn/giờ Bột than mịn chứa hai két than mịn, két dựng cho SVTH: Phạm sĩ Quân Nhuyễn tiến Hùng Lớp:818 Cơ điện tử