Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển máy nén khí uk135 8t nhà máy xi măng bỉm sơn

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .4 Phần I: TÌM HIỂU HỆ ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN KHÍ UK135/8T .6 CHƯƠNG 1Tìm hiểu tổng quan máy nén khí .6 1.1 Vai trị chức máy nén khí nhà máy 1.2 Phân loại máy nén khí .6 1.3 Tổng quan nguyên lý hoạt động máy nén khí .7 1.3.1Nguyên lý thể tích 1.3.2Nguyên lý ly tâm 1.3.3Nguyên lý cánh nâng 1.3.4 Nguyên lý phun tia 1.4 Vai trò chức hệ thống đo lường, điều khiển máy nén CHƯƠNG Tìm hiểu cấu tạo vận hành máy nén khí UK135/8T Nga chế tạo 10 2.1 Cấu tạo máy nén khí UK135/8T .10 2.2 Đặc tính kỹ thuật máy nén khí UK135/8T 11 2.3 Sơ đồ nguyên lý điện .12 2.3.1 Sơ đồ nguyên lý điện đo lường điều khiển, bảo vệ máy nén khí UK135/8T (hệ thống điều khiển) 12 2.3.2.Hệ thống rơle mạch điều khiển 13 2.4 Vận hành máy nén khí 15 2.4.1.Chuẩn bị khởi động .15 2.4.2.Khởi động máy nén khí .16 2.4.3.Điều chỉnh tự động 16 2.4.4 Dừng máy nén khí 17 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.4.5 Hệ thống bảo vệ hệ thống kiểm tra 18 2.5 Hoạt động mạch điều khiển 19 2.5.1 Chuẩn bị khởi động 19 2.5.2.Khởi động máy nén khí cách quay khoá KY sang bên phải.19 2.5.3.Dừng máy nén khí cách quay khố KY bên trái 20 2.5.4Khi có trạng thái cố xảy thiết bị bảo vệ tương ứng bắt đầu làm việc 21 2.5.5.Quy trình vận hành máy nén khí tủ điều khiển 21 CHƯƠNG 3Hệ thống đo lường máy nén khí, thơng số đo, ngun tắc phương pháp đo 24 3.1 thông số đo 24 3.2 Nguyên tắc phương pháp đo .24 3.2.1.Đo nhiệt độ 24 3.2.2.Đo áp suất chất lưu 27 3.2.3.Đo lưu lượng .29 CHƯƠNG Những hạn chế đo lường điều khiển máy nén khí UK135/8T phương hướng nâng cấp hệ thống 32 4.1 Những hạn chế .32 4.2 Ý tưởng nâng cấp hệ thống phuơng án nâng cấp 32 4.2.1Các phương án nâng cấp hệ thống .32 4.2.2Lựa chọn phương án nâng cấp .34 4.3 Tổng hợp lại u cầu tốn cơng việc nâng cấp .34 Phần IINÂNG CẤP HỆ THỐNG DÙNG PLCS7-300 36 CHƯƠNG 1Xây dựng mơ hình hệ thống 36 1.1 Mơ hình hệ thống 36 CHƯƠNG Giới thiệu tổng quan họ PLCS7- 300 với ngơn ngữ lập trình 37 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2.1.Giới thiệu thiết bị logic khả trình (PLCS7- 300) .37 2.1.1 Các module PLCS7- 300 .38 2.1.2Cấu trúc nhớ CPU S7- 300 .41 2.2.3 Vòng quét chương trình 43 2.2.4.Cấu trúc chương trình 45 2.2.5 Những khối OB đặc biệt .47 2.2.6 Ngôn ngữ lập trình cho PLCS7- 300 50 2.2.7 Các ghi PLCS7- 300 .50 CHƯƠNG 3Xây dựng sơ đồ khối hoạt động máy 52 nén khí 52 3.1 Sơ đồ khối hoạt động máy nén khí .52 3.1.1 Các bước chuẩn bị khởi động máy nén khí 54 3.1.2 Các bước khởi động máy nén khí .55 3.1.3 Điều chỉnh tự động máy nén khí 56 3.1.4 Các bước dừng máy nén khí (Dừng bình thường) .57 3.1.5 Các cố máy nén khí dẫn đến dừng máy nén khí 58 CHƯƠNG 4Xây dựng sơ đồ khối cho mạch điều khiển máy nén khí 58 4.1 Sơ đồ khối mạch chuẩn bị khởi động 58 4.2 Sơ đồ khối điều khiển khởi động máy nén khí 59 4.3 Sơ đồ khối điều khiển dừng máy nén khí 60 CHƯƠNG 4: Liệt kê đầu vào/ra cho PLC .61 4.1 Các đầu vào cho PLC .61 4.2 Các tín hiệu đầu PLC gồm .62 CHƯƠNG 5Giới thiệu cơng cụ lập trình Step7 Lựa chọn cấu hình phần cứng cho PLC 64 5.1 Giới thiệu công cụ lập trình Step7 64 5.2 Soạn thảo Project Step7 64 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 5.2.1.Khai báo mở Project 65 5.3 Xây dựng cấu hình phần cứng cho PLC 66 Chương 6: Viết chương trình điều khiển cho máy nén khí phần mềm Step7 70 CHƯƠNG 7Giới thiệu vê phần mềm điều khiển giám sát WinCC 79 7.1 Giới thiệu WinCC .79 7.1.1 Các phần tử hệ thống 81 7.1.2.Các đối tượng 81 7.1.3.Các lựa chọn WinCC 82 7.1.4.WinCC Add-Ons 83 7.2.Hệ thống đồ hoạ WinCC 83 7.3 Xây dựng hình vận hành điều khiển máy nén khí WinCC .85 CHƯƠNG 8: lựa chọn giao thức truyền thông cho hệ thống 86 8.1 Industrial Ethernet 86 8.2.PROFIBUS-DP 86 8.3.Mơ hình 87 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội LỜI NÓI ĐẦU Ngày tất nhà máy xí nghiệp công nghiệp trang bị hệ thống tự động hoá mức cao Các hệ thống nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao suất lao động, giảm chi phí sản xuất, gải phóng người lao động khỏi vị trí độc hại … Các hệ thống tự động hoá giúp theo dõi, giám sát quy trình cơng nghệ thơng qua số hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự động hoá thực chức điều chỉnh thơng số cơng nghệ nói riêng điều khiển tồn quy trình cơng nghệ tồn xí nghiệp nói chung Hệ thống tự động hố đảm bảo cho quy trình cơng nghệ xảy điều kiện cần thiết đảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn công đoạn quy trình cơng nghệ Chất lượng sản phẩm suất lao động phân xưởng, nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc lớn vào chất lượng làm việc hệ thống tự động hoá Để phát triển sản xuất, việc nghiên cứu hoàn thiện quy trình cơng nghệ ứng dụng cơng nghệ mới, hướng nghiên cứu khơng phần quan trọng nâng cao mức độ tự động hoá quy trình cơng nghệ Do phát triển mạnh mẽ công nghệ vi điện tử công nghệ chế tạo khí xác, thiết bị đo lường điều khiển quy trình cơng nghệ chế tạo tinh vi, làm việc tin cậy xác Tuy nhiên hệ thống cịn phụ thuộc lớn vào khả vận hành sử dụng hệ thống đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên làm việc trực tiếp nhà máy, xí nghiệp Mặc dù việc vận hành sử dụng hệ thống thiết bị tự động hoá nhiệm vụ kỹ sư kỹ thuật viên đào tạo lĩnh vực điều khiển tự động, kỹ sư công nghệ cần tiếp cận tốt hệ thống để theo dõi, nghiên cứu diễn biến q trình cơng nghệ Các hệ Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội thống tự động hoá phương tiện tốt để kỹ sư sâu nghiên cứu trình cơng nghệ, từ đưa giải pháp nâng cao chất lượng quy trình cơng nghệ Với đề tài " Nâng cấp hệ thống đo lường điều khiển máy nén khí UK135/8T nhà máy xi măng Bỉm Sơn"là ứng dụng tự động hoá trình sản xuất, em hy vọng đề tài đưa vào thực tế nhà máy, nâng cao suất hoạt động chất lượng sản phẩm nâng cao chất lượng trình điều khiển giám sát nó, giảm giá thành sản xuất Để hoàn thành đồ án em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Lê Hoà toàn thể thầy cô giáo- Bộ môn Kĩ thuật đo tin học công nghiệp- Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ hướng dẫn em tận tình trình làm tốt nghiệp Đồng thời xin cám ơn bạn sinh viên lớp Đo Lường - K46 góp ý kiến xây dựng đồ án tốt nghiệp tơi hồn thiện Trong q trình làm đồ án cố gắng thời gian hạn chế thiết bị thực chưa có nên khơng tránh khỏi thiếu xót Em mong ý kiến bổ xung đóng góp thầy bạn để em phát triển đề tài đưa vào thực tế sản xuất Hà nội, tháng năm 2006 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Vinh Quảng Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Phần I: TÌM HIỂU HỆ ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN KHÍ UK135/8T CHƯƠNG Tìm hiểu tổng quan máy nén khí 1.1 Vai trị chức máy nén khí nhà máy Nhiệm vụ máy nén nâng áp suất cho chất khí cấp đủ lưu lượng cho q trình cơng nghệ khác, tạo tuần hoàn lưu thể chu trình trì áp suất chân khơng ( cô chân không, sấy thăng hoa) cho thiết bị khác Trong nhà máy xi măng có nhiệm vụ cụ thể là: -Ổn định dòng chuyển động liệu -Xử lý trường hợp liệu bị ùn tắc ống dẫn -Trộn hay đồng liệu trình cuối Clanhke phụ gia 1.2 Phân loại máy nén khí Máy nén phân loại sau:  Máy nén làm việc theo nguyên lý thể tích gồm có máy nén pitơng, máy nén rơto cánh trượt, máy nén trục vít…  Máy nén ly tâm  Máy nén làm việc theo nguyên lý cánh nâng  Máy nén tuye  Máy nén nhiều cấp  Theo đối tượng nén: máy nén không khí, máy nén khí CO nén NH , máy , máy nén Freon… Theo đặc điểm cấu tạo: máy nén kín, nửa kín nưa hở (đối với động ) Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 1.3 Tổng quan nguyên lý hoạt động máy nén khí Nguyên lý hoạt động: Máy nén nhóm máy cơng tác loại máy thuỷ lực.Khi qua máy công tác, lưu thể thu nhận lượng Ngược lại qua máy động lực lưu thể cho lượng Trong trình nhận hay cho lượng lưu thể tuân theo định luật Becnuli Các máy cơng tác làm việc theo ngun lý sau :  Nguyên lý thể tích  Nguyên lý cánh nâng  Nguyên lý ly tâm  Nguyên lý phun tia 1.3.1 Nguyên lý thể tích Nguyên lý thể tích ứng dụng thiết kế để chế tạo máy nén Ở máy nén lưu thể chất khí hay Nguyên lý máy tạo dung tích thay đổi từ nhỏ đến lớn ngược lại, dung tích máy tăng từ giá trị không đến giá trị lớn gọi trình hút lưu thể, dung tích giảm khơng gọi q trình nén đẩy lưu thể Cứ lần hút đẩy máy vận chuyển lượng lưu thể định, dung tích phụ thuộc vào cấu tạo vịng quay máy tính chất áp lực lưu thể Trong trình máy hoạt động thay đổi trạng thái lưu thể tuân theo định luật sau đây: PV = const PV K = const Trong đó: P-là áp suất lưu thể; V-là thể tích lưu thể; Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội k- hệ số ; k = 1,4; Khi máy làm việc với lưu thể không co dãn ( V = const ) cần tránh tăng hay giảm nhanh thể tích làm việc máy để không làm hư hỏng máy cháy động tải Muốn cần ý: - Trước cho máy chạy cần mở van phía cửa đẩy - Lắp van an toàn để xả nhanh lưu thể từ không gian nén sang không gian hút máy 1.3.2 Nguyên lý ly tâm Nguyên lý giúp ta ngiên cứu chuyển động chất lỏng chứa đầy kênh 1.3.3 Nguyên lý cánh nâng Đây nguyên lý thể chiều chuyển động lưu thể lực tác dụng lên cánh, nguyên lý ứng dụng máy nén hướng trục 1.3.4 Nguyên lý phun tia Nguyên lý dựa định luật bảo tồn lượng dịng lưu thể, áp suất tăng lên vận tốc giảm ngược lại, suất áp suất máy tuỳ thuộc vào vận tốc chất lưu 1.4 Vai trò chức hệ thống đo lường, điều khiển máy nén Để đảm bảo hoạt động máy nén suất hoạt động máy cần phải có hệ thống đo giám sát thông số chất lưu, thông số là: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, từ thông số đo gửi người vận hành dựa vào để điều chỉnh cho máy ln hoạt động chế độ an tồn, thơng số kỹ thuật cho phép, thông số đo Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội chuyển thành tín hiệu điện áp dòng điện chuyển đổi để đưa vào đầu vào PLC Hệ thống điều khiển máy nén khí nhằm thay đổi thơng số chất lưu giới hạn cho phép, ổn định hoạt động máy, giúp cho việc khởi động dừng máy Mạch điều khiển mạch điện gồm rơle, rơle thời gian, công tắc tơ, áptômát, khởi động từ, khoá điều khiển tạo thành mạch dừng, mạch khởi động, mạch bảo vệ lắp tủ điều khiển