Bài giảng tự động hóa quá trình sản xuất

LỜI NĨI ĐẦU Muốn đại hóa kinh tế nước nhà cần phải nâng cao mức độ tự động hố q trình sản xuất cơng nghiệp Tự động hóa q trình cơng nghệ tạo điều kiện giải phóng người khỏi lao động mệt nhọc, tránh cho người lao động phải trực tiếp làm việc mơi trường nguy hiểm có hại cho sức khỏe đảm bảo nâng cao suất lao động, giảm chi phí sản xuất để giảm giá thành sản phẩm Một sản xuất tiên tiến, đại đòi hỏi trình độ tự động hóa cao Ở nước ta ngày có nhiều dây chuyền cơng nghệ tự động đại sử dụng lĩnh vực đời sống xã hội, sản xuất công nghiệp, kinh tế quốc dân v.v Để tiếp cận với cơng nghề sản xuất có trình độ tự động hố cao khai thác, sử dụng chúng có hiệu quả, cán kĩ thuật, kiến thức chuyền ngành cần có hiểu biết điều khiển tự động Bài giảng ’Tự động hóa trình sản xuất" đề cập tới khái niệm điều khiển tự động, trình bày phần lý thuyết điều khiển tự động Bài giảng đóng vai trị quan trọng khối kiến thức chuyên ngành cho kỹ sư xây dựng để hiểu vận hành, đưa phương án thiết kế hệ thống tự động hóa q trình sản xuất vật liệu xây dựng Mục tiêu kiến thức: Sau học xong học phần, người học củng cố kiến thức tự động hóa, phần tử sơ đồ tự động, sở lý thuyết điều khiển tự động, trình điều khiển sản xuất vật liệu xây dựng Mục tiêu kỹ năng: Sau học học phần, người học nắm kỹ phân tích lựa chọn phương án điều khiển, cấu trúc sơ đồ điều khiển, chương trình điều khiển cho trình sản xuất vật liệu xây dựng Đối tượng phục vụ: Sinh viên ngành vật liệu Địa áp dụng: Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội Số tín học phần : tín Tác giả MỤC LỤC Chương : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỰ ĐỘNG HOÁ CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1.1 Những khái niệm tự động hóa q trình sản xuất…………………….1 1.2 Những ngun tắc điều khiển tự động bản……………………………………….4 Chương : CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG VÀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 2.1 Sơ đồ khối chức hệ thống điều khiển tự động điều khiển từ xa… ….10 2.2 Cảm biến phần tử đo lường……………………………………………….…12 2.3 Những sơ đồ đo lường bản…………………………………………………… 13 2.4 Rơle…………………………………………………………………………………15 Chương : CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG 3.1 Những khái niệm điều chỉnh tự động…………………………….….…20 3.2 Phân loại hệ thống điều chỉnh tự động……………………………………….…….22 3.3 Các quy luật điều khiển…………………………………………………………… 24 3.4 Khái niệm khâu điều chỉnh………………………………………………………26 3.5 Các đặc tính khâu điều chỉnh hay hệ thống điều khiển…………………………27 3.6 Các khâu động học điển hình……………………………………………………… 30 3.7 Cách nối mối liên quan khâu hệ thống điều khiển……………….35 3.8 Độ ổn định, chất lượng độ tin cậy hệ thống điều khiển………………… 38 Chương 4: CẤU TRÚC CỦA SƠ ĐỒ TỰ ĐỘNG HĨA CÁC Q TRÌNH SẢN XUẤT 4.1 Những số liệu cần thiết trước thiết kế sơ đồ tự động hóa q trình sản xuất… 44 4.2 Các loại sơ đồ tự động hóa cách thể chúng…………………………………44 4.3 Thành lập sơ đồ tự động hóa có rơle tiếp điểm…………………………………… 46 4.4 Bộ điều khiển số PLC……………………………………………………………….52 Chương 5: TỰ ĐỘNG HĨA TRONG CƠNG NGHIỆP XÂY DỰNG 5.1 Khái niệm chung……………………………………………………………….…84 5.2 Tự động hóa hệ thống truyền tải………………………………………….… 84 5.3 Tự động hóa q trình nhiệt…………………………………………….…… 86 5.4 Tự động hóa q trình định lượng…………………………………….…… …….91 5.5 Tự động hóa q trình gia cơng vật liệu không quặng……………………………93 Tài liệu tham khảo : 1,Phạm Thị Giới.Tự động hóa cơng trình cấp nước NXB Xây Dựng, 2003 2, Bùi Hữu Hạnh Tự Động hóa xây dựng NXB Xây Dựng 2001 4, Phạm Công Ngô, Lý thuyết điều khiển tự động NXB khoa học kỹ thuật, 1996 5,http://www.siemens.com/ Chương NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỰ ĐỘNG HĨA CÁC Q TRÌNH SẢN XUẤT VÀ CÁC NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN 1.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ TỰ ĐỘNG HĨA CÁC Q TRÌNH SẢN XUẤT 1.1.1 Những khái niệm tự động hóa trình sản xuất : Một hệ thống điều khiển tự động(ĐKTĐ) bao gồm đối tượng điều khiển (ĐTĐK) thiết bị điều khiển(TBĐK) cảm biến hay thiết bị đo lường (CB-TBĐL) Hình 1-1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động Trong : - x(t) : Là tín hiệu giá trị yêu cầu đại lượng cần điều khiển hay giá trị hay Tín hiệu chủ đạo y(t) : Tín hiệu giá trị lưu lượng thực tế đo từ đối tượng điều khiển e(t) : Tín hiệu kết so sánh tín hiệu x(t) y(t) gọi tín hiệu đầu so sánh u(t) : tín hiệu đầu thiết bị điều khiển tác động trực tiếp nên đối tượng điều khiển f(t) : Tác động nhiễu bên vào đối tượng điều khiển F(t) : Tín hiệu giá trị đại lượng điều khiển hay kết điều khiển Đối với hệ thống tham số F(t)=y(t) Đây sơ đồ vịng kín , thiết bị điều khiển tiếp nhận tín hiệu kết so sánh e(t), xử lý tín hiệu đưa tín hiệu lệch để tác động lên đối tượng điều khiển (ĐTĐK), nhằm đạt mục đích điều khiên mong mn la F(t), cho F(t) sát gần với tín hiệu chủ đạo x(t) Thiết bị điều khiển(TBĐK), cảm biến hay thiết bị đo lường trình bày cụ thể chương sau Cịn đối tượng điểu khiển (ĐTĐK) thiêt bị kỹ thuật, dây chuyển sản xuất, quy trình cơng nghệ hay nói gọn mục tiêu điều khiển người lĩnh vực hoạt động khác sống Việc điều khiển q trình sản xuất có ứng dụng hệ thống điều khiển tự động để đạt kết sản phẩm mong muốn mà khơng có tham gia trực tiếp người gọi TĐH q trình sản xuất Một cách khác, TĐH hiểu việc sử dụng cơng cu, thiết bị, máy móc tự động để thực q trình sản xuất (cơng nghệ) theo ý muốn định sẵn mà khơng có tham gia trực tiếp người 1.1.2 Các mức độ TĐH trình sản xuất Chúng ta phân biệt ba mức độ TĐH trình sản xuất: - Tự động hoá phần; - Tự động hóa liên hợp; - Tự động hố hồn tồn 1- Tự động hóa phần q trình sản xuất tức q trình sản xuất có hay vài khâu dây chuyền sản xuất (cơng nghệ) TĐH cách cục bộ, cịn khâu phụ dây chuyền sản xuất khơng tự động hoá TĐH mức độ nâng cao hiệu kinh tế - kỹ thuật độ tin cậy làm việc cho khâu q trình sản xuất nói riêng làm tăng hiệu kinh tế - kỹ thuật, tăng độ tin cậy làm việc chung cho dây chuyền sản xuất 2- Tự động hóa liên hợp q trình sản xuất tức khơng khâu mà khâu phụ trình sản xuất TĐH Việc điều khiển trình sản xuất tự động hóa liên hợp thực tập trung trạm gọi Trạm Điều Độ Trung Tâm Trạm đặt bên cạnh cơng trình cần điều khiển đặt vị trí có khoảng cách so với cơng trình tuỳ thuộc vào môi trường cụ thể với mức độ độc hại khác thuận tiện điều khiển nói chung tồn cơng trình Số lượng thiết bị tự động sử dụng trạm điều độ nhiều phức tạp số lượng đối tượng điều khiển số lượng thông số cần kiểm tra trình sản xuất nhiều Người công nhân làm việc trạm điều độ trung tâm phải thực nhiệm vụ sau: Phải theo dõi thông số kiểm tra mặt chất lượng số lượng q trình cơng nghệ; - Phải theo dõi túi hiệu trạng thái chế độ làm việc thiết bị, vê cố báo trước; - Phải biết thông qua số theo dõi để lựa chọn chế độ làm việc tối ưu cho trình sản xuất (công nghệ) điều khiển Chế độ làm việc tối ưu hiểu chế độ mà chi phí nguyên vật liệu lượng loại đơn vị sản phẩm làm Tự động hố liên hợp khơng đem lại hiệu cao kinh tế - kỹ thuật cho q trình sản xuất mà cịn có ý nghĩa xã hội lớn giải phóng ngưịi khỏi lao động chân tay vất vả chí cịn độc hại 3-Tự động hóa hồn tồn q trình sản xuất tức khơng tất khâu chính, khâu phụ trình sản xuất tự động hố mà kể công việc theo dõi, lựa chọn chế độ làm việc tối ưu cho trình cống nghệ máy tính thực tự động Tự động hóa hồn tồn mức độ tự động hố cao nhất, tinh vi tiên tiến mà có sau tin học công nghiệp đời Sự xuất máy tính cơng nghiệp việc đưa vào sử dụng hộ thống TĐH giải nốt khâu mà tự động hóa liên hợp chưa làm giải phóng hồn tồn người khỏi cơng việc điều khiển q trình sản xuất TĐH trình sản xuất ngày đem lại hiệu kinh tế - kỹ thuật cao, có độ tin cậy làm việc lớn xuất hàng loạt hệ máy tính ngày hồn thiện cấu tạo, tinh vi chức năng, thuận tiện sử dụng xuất ngày nhiều phần mềm ứng dụng tuyệt tác óc thơng minh người xây dựng nên Hướng phát triển việc áp dụng TĐH vào trình sản xuất chuyển dần từ tự động hóa phần lên tự động hóa liên hợp tiến tới thực tự động hóa hồn tồn cách có hiệu TĐH hoàn toàn tạo cho đất nước đứng công nghiệp: vững vàng mặt chất lượng sản phẩm, tăng khả cạnh tranh, hoà nhập cách bình đẳng thị trường quốc tế Song song vói điều mặt xã hội phải có kế hoạch đào tạo, tổ chức người lao động với yêu cầu cao trí tuệ 1.1.3 Chức TĐH trình sản xuất Trong TĐH sử dụng thiết bị tự động có chức khác phối hợp hoạt động chặt chẽ với để thực nhiệm vụ TĐH điều khiên tự động q trình cơng nghệ Các chức : 1, Điều khiển có khoảng cách Việc điều khiển đối tượng thực trực tiếp tay chỗ thông qua cấu vể điện, thuỷ lực hay khí nén Song đê thuận tiện cho công nhân điều hành tránh môi trường độc hại lại khó khăn, ưong tự động hóa sử dụng cách điều khiển có khoảng cách Điều khiển loại thường cấu dùng lượng điện Trong đối tượng điều khiển động điện hay nam châm điện Các thiết bị điều khiển đặt trạm điều phối có khoảng cách với đối tượng điều khiển tuỳ trường hợp cụ thể trường sản xuất 2, Điều khiển từ xa việc điều khiển thực trạm điều độ trung tâm đặt xa đối tượng điều khiển thiết bị điều khiển từ xa Với cách điều khiển từ xa cho phép truyền lượng lớn tin hiệu điêu khiên lúc hay không đồng thời đường dân thông tin liên lạc hay ^ vài đường dẫn thông tin liên lạc Điều khiển từ xa thường sử dụng phối hợp với đo lường từ xa truyền tín hiệu từ xa số công nghệ, trạng thái làm việc, vị trí tức thời thiết bị trang bị cho trình sản xuất 3, Bảo vệ tự động Bảo vệ hệ thống máy móc đường ống đối tượng khác khỏi cố thực thiết bị chuyên ngành để ngắt phận bi cố Ngoài các, thiết bị tự động thực chức liên động tự động, cho phép bảo vệ thiết bị máy móc khỏi nguy hiểm thao tác nhầm lẫn công nhân hay quy trinh kỹ thuật yêu cầu Ta phân biệt hai dạng liên động: liên động cố liên động cấm - Liên động cố dùng để tắt tự động trước máy móc, thiết bị bị ảnh hưởng cần tắt máy có cố xảy - Liên động cấm loại trừ khả đóng làm việc sai ngắt làm việc sai máy móc khơng thời gian mà quy trình cơng nghệ yêu cầu 4- Điều chỉnh tự động Là sử dụng thiết bị tự động để tác động lên trình sản xuất cần điều khiển theo chế độ làm việc định sẵn Mỗi q trình cơng nghệ xảy đối tượng điều chỉnh (ĐTĐC) đặc trưng hay vài đại lượng Một số đại lượng trì khơng đổi, số đại lượng khác phải thay đổi giới hạn cho trước q trình sản xuất tiến hành Để thực nhiệm vụ nêu cần sử dụng thiết bị điều chỉnh tự động gọi điều chỉnh hay thiết bị điều chỉnh 5- Điều khiển tự động trình sản xuất có nghĩa sử dụng thiết bị tự động tác động lên q trình sản xuất (ĐTĐK) để đạt mục đích định trước (cho sản phẩm với số lượng chất lượng gần với mong muốn) Trong điều khiển tự động có dùng nhiều trình điều chỉnh tự động Vậy ta hiểu điều khiển tự động theo nghĩa rộng hơn, với mức độ cấp cao so với điều chỉnh tự động Để điều khiển tự động trình sản xuất thực hiệu phải sử dụng nguyên tắc điều chỉnh tự động tối ưu cho q trình sản xuất Trong điểu khiển tự động có áp dụng phương pháp thiết bị điều khiển từ xa Và hướng tốt để mở rộng phạm vi áp dụng TĐH tạo đà phát triển tiến đến TĐH hồn tồn q trình sản xuất 1.2 NHỮNG NGUN TẮC ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CƠ BẢN Nguyên tắc điều khiển cho biết cách sở tin tức mà hình thành tác động điểu khiển lên đoi tượng cần điều khiển Ở ta có hai vấn đề đặt cách tạo tác động điều khiển cấu hình mạch truyền tác động hệ thống điểu khiển tự động Tác động điều khiển xác số lượng tin tức liên quan hội tụ nhiều xác (điều liên quan đến số lượng chất lượng thiết bị tự động dùng để thu thập, truyền tin tức cần thiết) Cấu hình mạch truyền tác động hệ thống liên quan đến việc xếp vị trí thiết bị tự động dùng hệ thống để đạt mục đích điều khiển Sau nguyên tắc điểu khiển : 1.2.1 Nguyên tác điều khiển theo độ lệch Sơ đồ khối hệ tự động làm việc nguyên tắc theo độ lệch trình bày hình 1-1 Tín hiệu độ lệch lượng điều khiển kết so sánh tín hiệu yêu cầu cho trước đại lượng tín hiệu thực tế đại lượng kiểm tra từ đối tượng điều khiển Với tín hiệu độ lệch thiết bị tự động xử lý tạo tác động điều khiển Vậy tác động điều khiển thành lập sở tín hiệu độ lệch ta gọi cách nguyên tắc điều khiển theo độ lệch Để có tín hiệu kiểm tra từ đối tượng điều khiển phải tồn mối liên hệ gọi liên hệ ngược phần tử cảm biến hay thiết bị đo lường đảm nhận thực Chính ngun tắc điều khiển theo độ lệch gọi nguyên tắc liên hệ ngược Nguyên tắc điều khiển theo độ lệch coi nguyên tắc điều khiển học Nó áp dụng rộng rãi có kết quả, dựa vào ngun tắc điều khiển đối tượng khơng ổn định, thay đổi lượng điều khiển theo quy luật định trước với độ sai số tương đối nhỏ (F(t)» x(t)) Đặc biệt điều khiển theo nguyên tắc ta giảm nhiều ảnh hưởng nhiễu f(t) tác động vào đối tượng điều khiển.Tác động điều khiển hàm số phụ thuộc vào X y : u = Q(x, y) Sơ đồ khối điều khiển theo nguyên tắc hệ thống ĐKTĐ kín 1.2.2 Nguyên tắc điều khiển theo nhiễu Sơ đổ khối hệ thống điều khiển tự động làm việc theo nguyên tăc bù nhiêu vẽ hình 1-2: Hình 1-2: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tự động theo nguyên tắc bù nhiễu Trong đó: f(t) - tác động nhiễu từ mơi trường ngồi vào đối tượng điều khiển; BBN : bù nhiễu có chức tạo tác dụng ngược dấu với nhiễu f(t); n - tín hiệu kết bù nhiễu đưa tới đầu vào thiết bị điều khiển (TBĐK); x(t) : tín hiệu giá trị yêu cầu (tín hiệu chủ đạo) đại lượng điều khiển; u(t) : tín hiệu đầu thiết bị điều khiển tác dụng trực tiếp lên đối tượng điều khiển tác động điều khiển; F(t) - tín hiệu giá trị đại lượng điều khiển Nguyên tắc điều khiển theo nhiễu (bù nhiễu) nguyên tắc mà tác đọng điêu khiển u(t) tạo kết đo nhiễu, bù nhiễu (n) so sánh với tín hiệu vê giá tiị yêu cầu (chủ đạo) đại lượng điểu khiển x(t) Trong sơ đổ hình 1-2, nhiễu f(t) có tác dụng làm tăng giảm F(t) Trong trường hợp ảnh hưởng f(t) mà F(t) tăng bù nhiễu có nhiộm vụ đo nhiêu bù nhiễu (hay gọi xử lý nhiễu), tín hiệu bù n tác dụng vào thiết bị điểu khiên làm u(t) giảm bớt kết F(t) giảm theo Trường hợp f(t) mà F(t) bị giảm trình ngược lại Vì nguyên tắc điều khiển tác động điều khiển u(t) hàm phụ thuộc vào tác động nhiễu f(t) tác động chủ đạo x(t): u = Q(f, x) Hệ thống tự động làm việc theo nhiễu hệ thống tự động có mạch truyền tác động hở Trong hệ thống hở này, tín hiệu F(t) khơng đo lường, sử dụng nguyên tắc kết thiếu xác 1.2.3 Nguyên tắc điều khiển tự động phối hợp Ta biết điều khiển tự động hệ thống vòng hở khơng đem lại kết cao Vì tạo thêm mối liên hộ ngược từ đối tượng điều khiển tới thiết bị điều khiển ta quản lý nốt tín hiệu đầu đối tượng, nâng cao mức độ xác việc điều.khiển làm cho hệ thống tự động trở nên hoàn thiện Đây hệ điều khiển tự động có mạch truyền tác động theo vịng kín gọi hệ điều khiển theo nguyên tắc ptiối hợp hai nguyên tắc nêu : nguyên tắc điều khiển theo độ lệch nguyên tắc điều khiển theo nhiễu Sau sơ đồ khối hệ tự động điều khiển phối hợp (hình 1-3) Trong sơ đồ hình 1-3, so sánh có tín hiệu hội tụ - tín hiệu chủ đạo x(t), tín hiệu đo lường từ đối tượng y(t) tín hiệu bù nhiễu n Kết so sánh cho tín hiộu e(t) để đưa vào đầu vào thiết bị điều khiển tự động Thiết bị điều khiển xử lý tín hiệu e(t) cho tín hiệu điều khiển đối tượng u(t) Có thể thực tế điều khiển trình sản xuất có tới vài tác động nhiễu vào đối tượng thân đối tượng đặc trưng vài thông số cần điều chỉnh; lúc hộ thống tự động điều khiển trở nên phức tạp hom, có tới vài bù nhiễu, vài mối Hên hệ ngược, vài thiết bị điều khiển (hoặc thiết bị điều khiển phải có tính đa hơn) Tác động điều khiển hàm số nhiều tác động: u = Q(f1, f2, fn, X , Y , y2, yn) Hình 1-3: Sơ đồ khối hệ thống tự động làm việc theo nguyên tắc phối hợp Hệ thống điều khiển theo nguyên tắc phối hợp áp dụng rộng rãi kỹ thuật 1.2.4 Nguyên tắc điều khiển theo chương trình Hệ thống điều khiển tự động có tác động điều khiển u(t) thành lập theo hàm số cùa tác động chủ đạo x(t) gọi hệ điều khiển theo chương trình: u = Q(x) Sơ đồ khối hệ điều khiển theo chương trình trình bày hình 1-4 x(t) TBĐK u(t) ĐTĐK F(t) Hình 1-4: Sơ đồ khối hệ thống tự động điều khiển theo chương trình Hệ điều khiển theo chương trình hệ điều khiển có mạch truyền tác động dạng hở; có nhiều điều kiện xuất sai số điều khiển Ví dụ có nhiễu từ mơi trường bên ngồi tác động vào đối tượng điều khiển Vì vậy, thực tế dùng hệ điều khiển theo chương trình cần áp dụng thêm nguyên tắc bù nhiễu 1.2.5 Nguyên tắc điều khiển thích nghi Hệ điều khiển tự động làm việc theo nguyên tắc thích nghi hệ tự động, có sử dụng thiết bị phụ để chỉnh định thiết bị điều khiển cho có tác động điều khiển thích ứng với biến động môi trường đặt đối tượng, với yêu cầu điều khiển với biến đổi đặc tính thân đối tượng điều khiển trạng thái bit mực nước chuyển sang trạng thái (ON), tức mạch lô gíc bị gián đoạn Trên bậc thang thứ hai lô gíc bơm lô gíc đèn tín hiệu bơm chạy có giá trị 1, đèn sáng Hình 1.23 Sơ đồ thang mạch điều khiển bơm Hình 1.24 Sơ đồ thang điều khiển bơm PLC Về mặt lô gíc hai sơ đồ hình 1.23 hình 1.24 hoàn toàn tương tự Chính điều kỹ sư đà làm việc với sơ đồ thang mạch điện không nhiều việc học cách sử dụng sơ đồ thang PLC Trong chương trình sử dụng sơ đồ thang có ba dạng lệnh sử dụng để tạo nên chương trình là: - Lệnh thường mở NO (Normally Open), tương ứng với tiếp điểm thường mở mạch lô gíc rơ le Lệnh NO PLC tương tự, lệnh yêu cầu bé xư lý tÝn hiƯu kiĨm tra bit cã ký hiệu tương ứng với tiếp điểm nhớ Nếu bit (tương ứng trạng thái bật ON) lệnh thực tính liên tục lô gíc lại truyền tiếp tục bậc thang Nếu bit mang giá trị tức trang thái tắt OFF, lô gíc bị ngắt quÃng, tiếp tục truyền tiếp bậc thang - Lệnh thường đóng NC (Normally Closed) tương ứng với tiếp điểm thường đóng sơ đồ thang mạch điện Lệnh gọi lệnh ngắt thực ngắt điện mạch điện hay ngắt mạch lô gíc PLC Nếu bit tương ứng với tiếp điểm thường đóng có trạng thái lô gíc la 0, tương đương với lô gíc OFF, lệnh thực tính liên tục lô gíc truyền 82 tiếp bậc thang Nếu bit có giá trị tức lô gíc ON, lệnh thường đống trở thành sai (FALSE), lô gíc bị ngắt quÃng - Lệnh cuộn hút : t­¬ng tù nh­ cn hót cđa r¬ le s¬ đồ thang Lệnh yêu cầu xử lý chuyển giá trị lô gíc vị trí xác định nhớ tương đương với cuộn hút lên trạng thái hay ON (bËt) nÕu nh­ tÝnh liªn tơc cđa lô gíc trướcđó đảm bảo Nếu liên tục lô gíc bậc thang xử lý bật lệnh cuộn hút lên giá trị hay OFF (tắt) Trong sơ đồ thang tất lệnh thể sơ đồ tương tự mạch điện điều khiển tủ rơ le Mục đích ngôn ngữ : - đơn giản hoá việc thay hệ thống điều khiển rơ le PLC, - đơn giản hoá việc lập trình PLC cho kỹ sư điều khiển đà quen với thiết kế hệ điều khiển rơ le Để lập trình ngôn ngữ LAD, ta cần phải trang bị lập trình với hình đồ hoạ để hiển thị sơ đồ thang Ngôn ngữ Sơ đồ khối hàm lô gíc FBD Sơ đồ khối hàm lô gíc ngôn ngữ lập trình đồ hoạ Ngôn ngữ cho phép người lập trình xây dựng qui trình điều khiển phức tạp cách lấy hàm từ thư viện FBD viết chúng vào diện tích đồ hoạ Một khối hàm lô gíc biểu diễn quan hệ hay hàm biến đầu vào đầu Ta xây dựng hàm hoàn chỉnh thao tác chương trình FBD với sơ đồ khối hàm sở từ thư viện FBD Mỗi khối hàm sở có số lượngđầu vào/ra cố định điểm nối Đầu vào nối vào mặt bên trái khối đầu mặt bên phải Hàm sở thực hàm đơn giản đầu vào đầu Kết hàm lô gíc chuyển đến đầu Tên khối ký hiệu ký tự la tinh Sơ đồ khối hàm logic ngôn ngữ ký hiệu, tổ hợp khác biến lô gíc biễu diễn ký hiệu logic tiêu chuẩn hoá Tương tự sơ đồ thang, để lập trình ngôn ngữ ta cần phải có hình để hiển thị sơ đồ Các biến logic: Tương tự ngôn ngữ khác, biến ký hiệu chữ in hoa Các phần tử lô gíc có nhiều dạng ký hiệu khác nhau, tuỳ thuộc vào tiêu chuẩn sử dụng: BS, AFNOR, ISO vv Các ký hiệu phần tử lô gíc theo chuẩn ISO sau: bên Phần lớn mô đun thiết kế để thu nhận đến 16 tín hiệu dơn cực hay tín hiệu tương tự lỡng cực, thể lưu lợng, áp suất, mức tương tự Chúng sau chuyển đổi thành từ tỉ lệ với 10 đến 15 bit nhị phân nhớ Đầu vào đén môđun riêng biệt nói chung phải tất đơn cực lỡng cực Chọn dạng tín hiệu có thĨ thùc hiƯn b»ng phÇn cøng hay phÇn mỊm NÕu tÝn hiƯu qua chun ®ỉi l­u bé nhí cđa mô đun gửi đến nhớ vi xử lý nhóm hay khối liệu Chương trình điều khiển sử dụng cấu trúc liệu để truền đến mô đun tương tự Thông tin cÊu tróc bao gåm lùa chän miỊn vÝ dơ +1 ®Õn +5 VDC, ®Õn 20mA vv Vµ hƯ sè tØ lƯ cđa tÝn hiƯu 83 Chương TỰ ĐỘNG HĨA TRONG CƠNG NGHIỆP XÂY DỰNG 5.1 KHÁI NIỆM CHUNG Nền công nghiệp xây dựng ngày phải đối đầu với nhiều thách thức Nhu cầu đặt vừa phải tăng số lượng chất lượng, vừa phải làm giảm giá thành sản phẩm Vấn để thực với giải pháp tối ưu điều khiển tự động q trình cơng nghệ Một ngun nhân cản trở q trình tự động hố hạn chế số liệu biểu diễn tính chất động học đối tượng điều khiển q trình cơng nghệ Mặt khác, vấn đề tổng hợp hệ thống điều chỉnh tự động chất lượng cao trở nên bất khả thi thiếu tổ hợp trang thiết bị có kết cấu phức tạp để làm thay đổi tính chất động học đối tượng đỉều khiển tự động Đặc thù phần lớn xí nghiệp xây dựng cơng nghiệp dây chuyền sản xuất mang tính chu kì liên tục, cần phải đồng hố phân đoạn cơng nghệ dây chuyền - vấn đề phức tạp địi hỏi có mặt hệ thống điều khiển tự động Để thực vấn đề này, trước hết cần phải tự động hoá tổ hợp độc lập (cân định lượng, máy trộn, thiết bị xử lí gia công nhiệt đô ẩm vật liệu, máy nghiền ) Dưới ta nghiên cứu vài phương hướng giải pháp tự động hoá tổ hợp dây'chuyền cơng nghệ 5.2 TỰ ĐỘNG HĨA CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN TẢI Hệ thống truyền tải tổ hợp trang thiết bị phương tiện dùng để xử lí truyền tải nguyên vật liệu theo dây chuyền cơng nghệ độc lập Có hai loại hệ thống truyền tải: truyền tải đơn giản truyền tải phức tạp Hệ truyền tải đơn giản hệ thống có sơ đồ cơng nghệ thẳng khơng phân nhánh phức tạp, ví dụ tuyến tập kết cốt liệu nhà máy bê tông loại nhỏ, trạm trộn bê tông tự động công trường Hệ truyền tải phức tạp hệ thống có sơ đồ cồng nghệ phân nhánh phức tạp, ví dụ kho cốt liệu cơng suất lớn, nhà máy nghién - phân liệu với tổ hợp phối liệu Hệ thống truyền tải bao gồm vài cồng đoạn q trình thực độc lập dây chuyền cồng nghệ chung Ranh giới công đoạn thường bunke Theo đặc điểm cơng nghệ, phân thành hai nhóm hộ thống truyền tải Nhóm thứ bao gồm: 84 - Hệ thống truyển tải có xử lí khí ngun vật liệu (các kho cốt liệu ximăng, xí nghiệp nghiền đá ) - Hệ thống truyền tải có xử lí khí sấy vật liệu theo dây chuyển nung sấy (các nhà máy nghiền khồ - phân liệu; tổ hợp phối liệu ) - Hệ thống truyền tải có xử lí khí với phương pháp cơng nghệ ướt (các trạm trộn bê tơng) Nhóm thứ hai bao gồm hệ thống truyền tải có xử lí khí xử lí nhiệt vật liệu, ví dụ nhà máy sản xuất bê tơng atphan, xí nghiệp vật liệu xây dựng có phân xưởng nung sấy có sử dụng phương pháp trộn xử lí vật liệu Ở phần ta xét hệ thống truyền tải có xử lí khí theo hướng vận chuyển tập kết nguyên vật liệu Đối tượng đề cập để phân tích, đánh giá giải pháp tự động hoá hệ thống băng chuyền tự động, phần hệ thống điều chỉnh điều khiển tự động chung, bao gồm phận tiếp liệu, băng tải bunke thu liệu Các tham số q trình cơng nghệ tải trọng phân bố theo chiều dài băng tải vận tốc chuyển động Những số định công suất hệ thống truyền tải Việc điều chỉnh công suất tốc độ chuyển động băng tải không thay đổi (chế độ xác lập) thực cách thay đổi dòng chảy vật liệu phận tiếp liệu Trong trường hợp điều chỉnh với tốc độ băng tải thay đổi, tăng giảm tốc độ cách tự động tuỳ theo quy luật thay đổi công suất theo yêu cầu Mối quan hệ tốc độ chuyển động tải trọng động băng tải xác định qua đặc tính tĩnh hệ thống băng chuyền Trường hợp hệ thống băng tải chất liệu từ bunke thùng chứa qua cửa van, dịng vật liệu hồn tồn khơng dẫn đến tải trọng động băng chuyền thường bị thay đổi nhiều Khi xảy tải, hệ thống tự động, sau khoảng thời gian xác định (thời gian châm sau), làm giảm ngừng hẳn trình chất liệu lên băng tải Hệ thống băng chuyền tải phải có mối liên kết khố truyền Sơ đồ khố truyền loại bỏ tất q trình khởi động không theo ý muốn lỗi cố dây chuyền Sơ đồ khối phải đơn giản, tiện lợi sử dụng, không cần nhiều cáp dẫn, lắp đặt thiết bị kiểm tra cấp thơng tin tín hiệu hồi tiếp trạng thái dây chuyển nguyên nhân cố Trong thiết kế thực tế có sử dụng nhiều sơ đồ mở máy tự động động cho hệ thống băng chuyền tải (mở máy theo dòng, theo thời gian theo vận tốc) Trên hình 8.la sơ đồ hệ thống băng chuyền, bao gồm băng tải, bunke tiếp liệu bunke chất liệu Sơ đồ có tính đến trình tự đóng mạch cấu ngược với dòng chảy nguyên vật liệu Cơ cấu đầu động kéo tải băng chuyền (ĐB) khởi động theo tín hiệu từ cảm biến (Đattric) mức (MD) bunke (khi mức liệu bunke thấp quy định) Cơ cấu 85 đầu vào máy tiếp liệu rung (TR) vận hành theo tín hiệu cảm biến tốc độ (CT) sau băng tải chuyển động (hình 8.1b) 5.3 TỰ ĐỘNG HỐ CÁC Q TRÌNH NHIỆT 5.3.1 Đặc điểm q trình nhiệt nhà máy xây dựng công nghiệp Trong nhà máy xây dựng cơng nghiệp, q trình nhiệt q trình sấy, q trình chưng hấp nung thành phẩm bê tồng cốt thép, nung nóng sơ cốt liệu, thiêu nung keramzit sản phẩm đồ gơm, q trình hệ thống tổ lò luyện v.v trình làm lạnh cốt liệu hỗn hợp bê tông Các hệ thống điều khiển tự động q trình nung sấy phân loại theo đại lượng điều chỉnh, bao gồm hai nhóm: - Điều khiển tự động tham số chất tải nhiệt chất sấy khô - Điều chỉnh tự động tham số vật liệu sấy nung Nhóm hệ thống thứ dùng để điều chỉnh tự động nhiệt độ độ ẩm chất tải nhiệt chất sấy khô Trong thực tế hệ thống tuý thuộc nhóm bị hạn chế áp dụng kĩ thuật đo độ ẩm trung bình vật liệu nung sấy tương đối phức tạp thiếu xác Trong dây chuyền công nghệ với diện q trình nhiệt, ln có tác động trực tiếp nhiệt dung lên tính chất động học trình độ điều làm ảnh hưởng tới việc phân tích, tính tốn và- lựa chọn loại hệ thống điểu chỉnh điều khiển tự động Các thiết bị nung chủng loại khác thiết bị sấy kiểu đối lưu có tính chất qn tính độ ì lớn, số thời gian phải tính đến vài chục phút Các thiết bị nung sấy dịng cao tần có độ ì thấp đặc trưng thời gian sấy từ vài giây tói vài phút Trong q trình đốt, sấy nung, tuỳ theo dây chuyền công nghệ sơ đồ điểu khiển tự động, tự động kiểm tra điều chỉnh thông số sau: nhiệt độ đốt vật liệu, độ ẩm vật liệu, độ chênh nhiệt độ đầu vào đầu chất tải nhiệt chất sấy khô khối lượng chất tải nhiệt Ngay thiết bị đo dùng để kiểm tra thơng số có tính qn tính cho dù nhỏ nhiều so với đối tượng điều chỉnh 5.3.2 Tự động hố q trình sấy Sấy khơ nhân tạo phương pháp tách lượng ẩm dư thừa q trình cơng nghệ nhà máy xây dựng công nghiệp thực thiết bị sấy (máy sấy) có tính tốn đường cấp nhiệt khơng khí Theo phương pháp truyền nhiệt tách ẩm, có phương án sấy sau: a) Sấy đối lưu, cấp nhiệt tách ẩm khơng khí nóng ga sơi theo phương pháp đối lưu (ngược dịng); vật liệu nghiền khơ nhanh (sét, cát, đá dăm ) Có thể sấy khơ theo phương pháp b) Sấy tiếp xúc, nhiệt để sấy truyền từ bề mặt kim loại nóng qua tiếp xúc với vật Liệu việc tách ẩm thường thực khơng khí 86 Ngồi cịn có phương pháp sấy khác: tia hồng ngoại, dòng cao tần v.v song sử dụng phổ biến cơng nghiệp xây dựng Q trình sấy đánh giá hệ số dẫn ẩm hệ số trao đổi độ ẩm, song việc xác định hệ số khó với điều kiện phịng thí nghiệm Do vậy, để đơn giản, đánh giá gián tiếp hệ số sấy đại lượng nghịch đảo với hệ số sấy số thời gian sấy Ts Để tính tốn q trình sấy, cần phân biệt độ ẩm hàm lượng nước Hàm lượng nước U (vẫn thường gọi độ ẩm tuyệt đối) hiểu tỉ số lượng nước chứa vật thể Mn khối lượng vật thể khơ tuyệt đối M0, có nghĩa là: = Độ ẩm Wn (vẫn thường gọi độ ẩm tương đối) hiểu tỉ số lượng nước chứa vật thể Mn khối lượng vật liệu ẩm: = 0+ Độ ẩm đo trực tiếp gián tiếp biểu thị đại lượng điện Quá trình sấy đặc trưng phương trình: = Trong đó: g - khối lượng vật liệu khô tuyệđối, kg; w - độ ẩm tuyệt đối, kg nước/kg khô; W0 - lượng ẩm tách từ vật sấy đơn vị thời gian, kg/giây; K - hệ số (số thứ nguyên) Thời gian sấy khoảng thời gian cần để làm giảm hàm lượng nước chứa vật liệu từ trị số ban đầu tới trị số cuối theo u cầu Lượng ẩm theo khơng khí từ khoang sấy tính theo cơng thức: B =ʃ j(av - a r ) q d t Trong đó: av, ar - độ ẩm tuyệt đối khơng khí cửa vào cửa khoang sấy; q - lưu lượng khơng khí thổi qua khoang; t - thời gian đo Tốc độ sấy N tính gần bằng: 87 = Trong đó: F, G0- diện tích bề mặt bốc trọng lượng vật liệu sấy khô; q - cường độ sấy, có nghĩa cường độ bay nước từ bề mặt ẩm Tự động hố cơng nghệ sấy có nghĩa tự động hoá trang thiết bị gồm thiết bị vận chuyển, truyền động điện, trợ giúp điều khiển tự động chế độ sấy khô, chuẩn bị chất sấy khơ Việc tự động hố phải đảm bảo cường độ sấy cực đại, nghĩa tăng công suất cách giảm thời gian sấy Biện pháp kinh tế hữu hiệu làm tăng hệ số sử dụng lượng hữu ích, hiểu làm giảm suất tiêu hao nhiệt đơn vị lượng ẩm tách Các hệ thống điều chỉnh tự động cho thiết bị sấy phân thành hệ thống điều chỉnh tham số chất làm khô hệ thống điều chỉnh tham số vật liệu sấy Hệ thống tự động làm ổn định nhiệt độ vật liệu đảm bảo số tối ưu theo lượng nhiệt tiêu hao tham số khác Dưới nguyên lí hệ thống tự động hoá trình nhiệt máy sấy Sự thay đổi lượng nhiệt đưa vào khoang sấy tốc độ chuyển dịch vật liệu khoang tác động mạnh lên trình sấy Trong thay đổi tốc độ chảy vịng vật liệu khơng khí suất giãn vật liệu có ảnh hưởng Tốc độ chảy vịng vật liệu khơng khí khoang thường khơng điều chỉnh nhiều lí khác (thơng gió, điều kiện mơi trường ) Sử dụng phổ biến sơ đồ điều khiển tự động lượng nhiệt cung cấp qua việc điều chỉnh nhiệt độ khơng khí khoang sấy Trong hệ thống điều chỉnh tự động nhiệt độ khơng khí khoang sấy thiết bị sấy kiểu đối lưu phương pháp thay đổi lưu lượng đưa vào, đối tượng điều chỉnh máy sấy; phần tử nhạy cảm cảm biến nhiệt độ khơng khí lắp đặt điểm khống chế khoang sấy, cấu thừa hành van điều chỉnh hơi; điều chỉnh thiết bị so sánh trị số nhiệt độ ban đầu trị số nhiệt độ theo yêu cầu, từ thiết lập lệnh điều khiển tới cấu thừa hành Trong phần lớn q trình cơng nghệ hệ thống sấy vận hành theo nguyên lí liên tục địi hỏi trì mức chất làm khơ (khơng khí, nhiên liệu cháy, hỗn hợp khí ) khơng đổi Vì hệ thống điều chỉnh tự động cho hệ thiết bị phải hệ thống làm ổn định Trong hệ thống sấy vận hành theo nguyên tắc chu kì, cần trì thaỷ đổi nhiệt độ chất làm khơ theo quy luật trình sấy hệ thống điều chỉnh tự động hệ thống chương trình Hệ thống tự động phải đảm bảo hiệu chỉnh tự động (đôi tay) chế độ sấy với thay đổi điều kiện sấy (hàm lượng nước chứa cát, độ ẩm khơng khí ) cách làm thay đổi nhiệt độ, lưu lượng chất tải nhiệt dòng chảy vật liệu sấy khơ 5.3.3 Tự động hố lò gia nhiệt lò nung Đặc thù lò gia nhiệt lò nung sử dụng xây dựng công nghiệp vùng 88 làm việc, nhiệt độ chất tải nhiệt cao Các lị làm việc theo chu trình liên tục Quá trình gia nhiệt nung thực theo quy trình cơng nghệ, có định nhiệt độ áp suất khoang máy, thời gian nung sai số cho phép Việc phân tích chế độ nung lò tuynen rõ thực tế dao động nhiệt độ điểm công tác lị đạt tới ± 50°c, giới hạn cho phép độ lệch nhiệt độ so với yêu cầu ± 15°c Đối với lò tăng nhiệt làm việc theo chu trình, đại lượng điều'chinh nhiệt độ vị trí xác định Các đại lượng điều khiển vị trí van cánh chắn điều chỉnh lượng nhiên liệu đưa vào, dòng khí gaz Các tác động bén ngồi thay đổi thành phần lượng tiêu hao nhiên liệu, áp suất khơng khí, thay đổi tham sơ' nhiệt liên quan tới trình tiếp tháo liệu Nếu gần coi điều khiển cách làm thay đổi lượng nhiên liệu đưa vào, đối tượng điều chỉnh đặc trưng phương trình vi phân bậc : = ( − )+ Trong đó: Q - lượng nhiệt lị sau đơn vị thời gian (đại lượng điểu khiển); vIb - nhiệt độ trung bình lị; c - dung tích lị; vmt - nhiệt độ mơi trường xung quanh; g' - hệ số dẫn nhiệt hệ thống lò - mơi trường bên ngồi Mặc dù tham số g' C phụ thuộc vào nhiệt độ, tính tốn đơn giản coi khơng đổi Giữa nhiệt độ trung bình vlb nhiệt độ thiết bị tăng nhiệt điểm lị biểu thị đại lượng điều chỉnh xác định q trình điều khiển, ln tổn khoảng thời gian chậm sau t theo phương trình: v(t) = vtb (t - T) Trên hình 8.8 sơ đồ lị tăng nhiệt kiểu thơng suốt Q trình trao đổi nhiệt mơi trường nóng cố định đặc trưng hàm phân bố nhiệt độ: U = U(y, t); < y < L; < t < T vật liệu chuyển động theo chiểu dương trục y với vận tốc V, phụ thuộc vào thời gian t, v(t) > 0; < t < T Trạng thái vật liệu nung đốt lò đặc trưng hàm phân bố nhiệt theo chiểu dày lớp vật liệu, chiều dài lị thời gian 5.3.4 Tự động hố q trình gia cơng nhiệt cấu kiện bê tơng cốt thép Trong thực tế, tuỳ theo chất lượng ximăng sử dụng bê tông yêu cầu rút ngắn thời gian hố cúng bê tơng cho cấu kiện sản xuất theo cơng nghệ khác nhau, q trình hố cứng bê tơng tăng nhanh phương pháp sau: - Tác động khí: 89 Khuấy cưỡng bức, dầm lèn vữa bé lơng bàng đẩm rung cổ tải trọng, ép rung, cán thành phẩm - Tác động hoá học : Dùng chất phụ gia, thuỳ hố ximăng Tác động vật lí: Chủ yếu sử dụng q trình gia cơng nhiệt (chưng hấp, gia công chưng áp, sấy điện, sấy bẳng gaz, gia công môi trường nước dầu ) Gia công nhiệt ẩm cấu kiện bê tông ximăng làm tăng nhanh q trình hố cứng chất lượng nhiểu so với để hoá cứng tự nhiên Thành phầm đạt 50% độ bền vững so với thiết kế sau vài đạt mác yêu cầu sau 28 ngày Gia công nhiệt ẩm cấu kiện bê tông cốt thép thực môi trường nóng (từ 60°c đến 200°c tuỳ theo đặc điểm dây chuyền cơng nghệ) ẩm (Wẩm=100%) Mơi trường nóng tới 100°c lạo khoang chưng hấp, với nhiệt độ 150°c 200"C khoang chưng áp Công nghệ gia cơng nhiệt ẩm bao gồm chu trình tăng nhiệt, trì đẳng áp làm nguội Yếu tố bắt buộc chu trình lì phải quạt thơng gió hố giếng trước mở nắp dể tháo chuyển cấu kiện chuẩn bị cho công đoạn Quá trình (thơng gió điều khiển chung sơ đồ với khoang chưng hấp Hình 8.9a hình 8.9b mơ tả sơ đồ nguyên lí sơ đồ kết cấu cho hệ thống điều khiển tự động trình gia công nhiệt cấu kiện bê tông cốt thép Sau truyền tới thiết bị bảng điều khiển, xung từ định trị theo chương trình so sánh với mức tín hiệu truyền tới định trị từ định trị tay; giá trị xung định trị mội lần hiệu chỉnh hệ thống khổng thay đổi trình vận hành Việc điều chỉnh thực tuỳ theo mối tương quan giá trị tham số giá trị định mức tín hiệu lực từ nhiệt độ đạt khoang Khi nhiệt độ đạt tới tín hiệu cùa định trị theo chương trình giảm theo cấp tới trị số nhỏ so với tín hiệu từ định trị lay Cũng trị số định mức nhỏ so với tham số (trong khoang, nhiệt độ mơi trường nước - khơng khí khơng đổi tín hiệu xung đóng cấu thừa hành làm ngừng dưa nước, đồng thời tín hiệu từ định trị tay bắt đẩu làm tăng trị số định mức, thâm chí có độ dư để tránh trường hợp cấu thừa hành đường cấp nước vào khoang đóng trở lại • Tại thời điểm chế độ quạt thống gió Tín hiệu tạo so sánh truyền tới cấu mở khoang, cửa khoang mở nhờ xung dùng khí nén nước đưa tới bơm phun cửa van (không nẽu sơ dồ), thời cửa van dịng khí thơng gió cho khoang mở Ở kĩ thuật khí nén có tính ưu việt cao có độ tin cậy lớn, đơn giản vận hành, giá thành rẻ, ngồi trang thiết bị dùng khí nén an toàn cháy nổ 90 Như nêu trên, chu trình cơng nghệ chưng hấp, q trình thơng gió cho khoang quan trọng Ờ giai đoạn cuối chu trình cần phải gia cường việc tháo dỡ Trì trệ tháo dỡ làm giảm khả thơng dây chuyền nối riêng xí nghiệp nói chung 5.4 TỰ ĐỘNG HỐ Q TRÌNH ĐỊNH LUỢNG 5.4.1 Đặc điểm chung máy định lượng Các trình định lượng nguyên liệu, bán thành phẩm loại phụ gia khác khâu quan trọng dây chuyền công nghệ nhà máy xây dựng công nghiệp Các máy định lượng tự động, tuỳ theo đặc điểm dây chuyền cơng nghệ, có cấu tạo tính khác song tất đểu phải đáp ứng yêu cầu cấu dây chuyền phải đảm bảo định lượng xác tin cậy Các máy định lượng sử đụng nhà máy xây dựng công nghiệp phân loại theo nhiểu cách khác Trong đó: theo loại vật liệu gồm có định lượng vật liệu rời vật liệu lỏng; theo nguyên lí gồm máy định lượng theo trọng lượng, theo thể tích định lượng tổng hợp; theo nguyên tắc điểu khiển gổm loại điểu khiển tay, bán tự động tự động Cân định lượng dùng cho vật liệu rời lỏng phân loại sau: Theo nguyên lí làm việc (liên tục không liên tục); theo dạng thiết bị đo cấu định lượng - kiểu tay địn, kiểu góc phần tư, kiểu lị xo, đo ứng biến (tenxơmet) dùng điện, dị hưóng từ tính, kiểu thuỷ lực; theo loại thiết bị tiếp liệu - máy định lượng nạp liệu không cưỡng (dùng trọng lực, phễu có cửa điều chỉnh, ống có van V.V ) máy định lượng nạp liệu cưỡng (băng chuyển, đĩa xoay, guồng xoắn, kiểu rung )• Các máy định lượng tác động không liên tục sử dụng dây chuyển sản xuất có sơ đổ cơng nghệ mang tính chu kì với mục đích đảm bảo liều lượng cùa thành phần liệu với sai lệch nhỏ so với định mức không vượt quy chuẩn kĩ thuật hành Ví dụ: tiêu chuẩn xác định lượng vật liệu ban đầu theo trọng lượng: ximăng ± 1% , cốt liệu ± 2% Theo định mức tiêu chuẩn, tiêu chuẩn xác định lượng quy định: ximăng ± 2% (chỉ theo trọng lượng), cốt liệu ± 3% theo trọng lượng; đong định lượng ± 5% Bộ định lượng phải thực chức sau: nạp liệu vào đồ hứng theo chương trình cho trước (theo trọng lượng thể tích), ghi sản lượng, báo tổng khối lượng vật liệu chảy qua định lượng, gia cơng tín hiệu đưa vào hệ thống điểu khiển dây chuyền tổng hợp, phễu cấp liệu - máy định lượng - máy trộn, bao gồm hệ thống tín hiệu tính tốn Định lượng theo thể tích khơng đáp ứng độ xác theo u cầu công nghiệp xây dựng nên không sử dụng nhà máy hành 5.4.2 Máy định lượng tự động kiểu khổng liên tục (tỉ lệ) Máy định lượng tự động làm việc kiểu không liên tục thực chất cân tự động cân bầng, có thiết bị rơle điều khiển q trình tiếp liệu Đặc thù cân tự động khối lượng vật liệu sau lần cân định lượng không đổi Vế cấu tạo, máy định lượng tự động loại bao gổm thiết bị (cơ cấu) nạp liệu, cấu cân phận điều khiển van cửa cân: vật liệu định lượng đưa vào thùng cân 91 (bunke) máy định lượng Sau cân, vật liệu tháo theo đáy thùng, đáy mờ khí theo lệnh người thao tác hệ thống điểu khiển tự động (tuỳ theo loại máy định lượng hệ thống điéu khiển) Máy định lượng tự động kiểu khồng liên tục vận hành theo một, hai, ba bốn phân đoạn Loại theo phân đoạn dùng định lượng cho loại vật liệu Loại thứ hai ba phân đoạn, thùng cân phân thành hai ba ngăn định lượng trình tự hai ba loại vật liệu Thời gian định lượng tổng thời gian định lượng cho hai ba loại vật liệu Trên hình 8.1 Oa sơ đồ máy định lượng ximăng Liên Xô (cũ) ,3.L - 1200 có địn cân chia độ (loại cũ) hình 8.1 lb máy định lượng ximãng JELỊ dùng cảm biến điện trờ (kiểu mới) đo Nga chế tạo Thiết bị quy cách cho máy định lượng tự động dùng để trang bị cho máy ỉoại tỉ lệ hành, thay cho loại có cảm biến quang điện, từ - thuỷ ngân cảm biến dùng thuỷ ngân Thiết bị quy cách hố chế tạo dạng đầu có đĩa chia độ, đường kính dĩa chia độ 400 - 500mm, trang bị định trị tỉ lệ không liên tục thiết bị truyền báo cách khoảng, dạng báo cách khoảng có mặt chia độ báo - định trị đường kính đĩa chia độ 300,400 500mm Tuỳ theo sơ đồ mạch máy định lượng, thiết bị quy chuẩn cho phép: a) Cân trước theo tỉ lệ định loại vật liệu khác đồng thời lưu lại thiết bị phối liệu (ví dụ, máy trộn bê tơng atphan); b) Cân trước theo tỉ lệ xác định loại vật liệu tháo liệu sau lần cân; c) Xác định trước giá trị tỉ lệ để cân cho loại vật liệu chuyển giá trị tỉ lệ sang giá trị tỉ lệ (ví dụ nhà máy bê tông sản xuất loại bê tông mác khác nhau) Đầu cân máy định lượng (hình 8.1 lc) có vài kim chỉ, kim lắp đặt cuộn dây cảm biến Nhờ núm vặn tay quay từ bàn điều khiển, bàn điều khiển tự động, kim xê dịch dẫn đến làm dịch chuyển theo cuộn dây mắc mạch cộng hưởng (Đattric) giá trị yêu cầu thang đo Khi chất liệu vào bunke, kim quay quanh trục miếng kim loại gắn kim (cờ hiệu) Khi liều lượng dạt trị số yêu cầu, lọt vào khe cuộn dây mạng phát tạo tín hiệu truyền tới rơle làm đóng van điều tiết tương ứng phận tiếp liệu Chuyển động quay kim theo chiều kim đồng hồ trình nạp liệu vào bunke, kim dừng - đóng van (cửa chấn) bunke tiếp liệu, kim quay ngược chiẻu kim đồng hồ - dỡ liệu Khi kim vị trí đĩa chia độ, thiết bị đóng cắt ngắt mạch trình tháo liệu kết thúc 5.4.3 Máy định lượng tự động kiểu liên tục Máy định lượng tự động kiểu tác động liên tục dùng để định lượng tự động lượng vật liệu đơn vị thời gian, theo sản lượng yêu cầu vật liệu rời lỏng Máy đong tự động (định lượng theo thể tích) dùng để trì khối lưu lượng vật liệu định lượng theo yêú cầu (thể tích) Máy định lượng tổng hợp tác động liên tục, máy định lượng, dùng để trì lượng vật liệu cần định lượng theo chương trình cho trước Sự khác biệt máy loại định lượng tổng hợp máy định lượng đố trình định lượng thực theo hai giai đoạn (hoặc nhiều hơn) Giai đoạn thứ định 92 lượng theo thể tích, giai đoạn thứ hai định lượng theo khối (cân) Thông thường, phân biệt thành hai loại: máy định lượng cấp máy định lượng hai cấp Ở máy định lượng cấp, bàn cân cần cân thiết bị tiếp liệu liên kết tổ hợp Ở máy hai cấp, hai phận phẩn tử độc lập Máy định lượng cấp điếu chỉnh liều tượng vật liệu cách thay đổi tốc độ băng chuyền tải tải trọng theo chiểu dài băng truyẻn tải vận tốc băng chuyền khổng thay đổi Đối với máy định lượng hai cấp, tốc độ vận chuyển vật liệu băng tải khổng thay đổi, liều lượng điều chỉnh cách thay đổi lưu lượng dòng liệu đưa tới băng chuyền Để điều hoà sai lệch lưu lượng so với yêu cầu, hệ thống điều khiển tự động có lắp đặt thiết bị đo cường độ băng chuyền hiệu chỉnh trị số chúng Máy định liệu kiểu băng tải phân thành phận sau: Hình 8.13: Máy định lượng kiểu băng chuyển (băng tải lượng) a, Với lăn trọng lượng (con lăn cân bằng); h- Với lắc trọng lượng (con lắc cân bằng) 5.5 TỰ ĐỘNG HỐ Q TRÌNH GIA CƠNG VẬT LIỆU KHƠNG QUẶNG 5.5.1 Đặc điểm chung q trình gia cơng Công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng không quăng đa dạng phụ thuộc vào tính chất nguyên liệu ban đầu, vào yêu cầu thành phẩm bán thành phẩm Q trình cơng nghệ nghiền - phân loại nhà máy dược tạo thành từ phân đoạn riêng biệt theo sơ đồ kín: phần nghiền vật liệu thành nhiều loại kích thước khác nhau, loại lớn so với quy định phân đoạn gia công chuyển trở lại nghiền tiếp số lại chảy qua máy nghiền 93 Sau nghiền giai doạn hai, phần lớn sử dụng sơ đồ mạch hở; trình đồng nhấtt với chất làm giàu cho sản phẩm cuối thường thực luổng khí xiclon, máy phân li, v.v bầng chấl lỏng máy rửa kiểu guồng xoắn, xiclon thuỷ lực, bổ láng, bể tuyển thiết bị khác Quá trình nghiền tuyển khống có mức sử dụng lượng cao Các thiết bị nghiền phân loại đặc trưng tính liên tục có nhiều yếu tố làm ảnh hường tới trình vân hành Tác động lên q trình nghiền phân loại thay đổi lượng tải máy nghiền máy sàng, độ dao dộng vé kích thước độ bền vững vật nghiển, chế độ bổi trơn máy khơng đảm bảo v.v Trên hình 8.16 sơ đồ nguyên lí đơn giản hệ thống nghiền - phân loại tự động (khơng có phận tuyển quặng) Hệ thống bao gồm ba giai đoạn, hai giai đoạn đầu - nghiền theo chu trình hở, giai đoạn ba - theo chu trình kín Tại giai đoạn 2, trình nghiền thực theo hai nhánh song song Trong sơ đồ, phần liệu có kích thước + 2mm + 5mm tách cho mục đích khác Trong hệ thống có sử dụng rơle tốc độ cho băng tải, cảm biến mức, nhiệt độ, chuyển mạch hành trình, v.v 5.5.2 Tự động hố máy nghiền phân loại khí Trong nhà máy có dây chuyển nghiển - phân loại, sử dụng phổ biến máy nghiền má giai đoạn nghiền thứ máy nghiền kiểu hình nón giai đoạn nghiền thứ hai thứ ba, giai đoạn nghiển thứ ba thứ tự, sử dụng loại máy nghiển trục (tuỳ theo đặc thù dây chuyền công nghệ) Khi từ máy nghiền tới băng tài đưa sản phẩm vào kho khống có thùng chứa, tất máy công nghệ máy vận chuyển phải liên kết với Hệ thống kiểm tra tự động điểu khiển cần phải tính tốn cho phận riêng biệt cho toàn tổ hợp dây chuyền Máy nghiền cấp nghiền khác liên kết với nhờ băng chuyền tải với cụm chuyển tải sàng 5.5.3 Tự động hố q trình nghiền Nghiền vật liệu khơng quặng đạt tới kích thước hạt vài chục micromct q trình chiếm dung tích lượng lớn công nghiệp xây dựng Lượng tiêu thụ lượng điện nhà máy tuyển khoáng nghiền loại khoáng sản phi kim loại từ đến 22kW/h tính cho sản phấm nghiền 94 Nguyên liệu ban đầu trình nghiền phần lớn sản phẩm nghiền máy nghiền dập (q trình nghiên dập ngun liệu thơ) hình 8.18 Trong công nghiệp xây dựng, sử dụng phần lớn loại máy nghiền bi khoang, hai khoang, ba khoang máy nghiên lõi có trang bị máy tiếp liệu với cơng suất điều chỉnh Các loại máy nghiền hình ống làm việc theo công nghệ nghiền khô nghiền ướt chế độ nghiền khô, khoang nghiền có vật liệu nghiền kết cấu cùa khoang (bi sứ trịn hình trụ) Ở chế độ nghiền ướt có nước qua khoang nghiền Q trình nghiền thực theo chu trình hở chu trình kín, vật liệu nghiền qua phân li khơng khí phân li ướt thành phần có cỡ hạt lớn trở lai máy nghiền Phổ biến sơ vận hành với chu trình kín, từ máy tiếp liệu đưa vào máy nghiền sau từ máy nghiền tới máy phân li dùng khống khí máy phân li loại thủy lực (trong phương pháp nghiền ướt) Tư thành phần liệu có độ hạt lớn so với yều cáu trở lại máy nghiền, loại đạt yêu cầu đưa khỏi máy phân loại tới công đoạn liếp theo dây chuyền Các đai lượng điều chỉnh loại sơ đồ là: dòng vật liệu từ máy tiếp liệu vào nghiền, độ lỗng khí, vận lốc khơng khí máy phân loại dùng khơng lượng nước đưa vào máy phân loại phương pháp nghiền ứơt Ngoài tác động lên dây chun cịn có yếu lố tính chất vật liệu nghiền độ mòn lớp lốt máy, độ mòn bi sứ v.v Nguyên liệu điều chỉnh tự động trình nghiền dựa hai phương pháp điều chỉnh tải - phương pháp đo sóng âm phương pháp tính theo trọng lượng Trong phương pháp thứ có sử dụng hệ thống trì tỉ số tín hiệu âm học khối lượng vật liệu đưa vào nghiền Thực chất phương pháp làm ổn định mức âm tạp máy nghiền xác định mức chấi liệu vật liệu nghiền tương ứng lượng hạt thô khoang máy nghién Khi lượng tải máy nghiền giảm, biên độ âm tạp (dao động âm thanh) tăng ngược lại Mức chất liệu máy nghiền đo phương pháp điện- âm học theo thông số sau: a) Biên độ phổ tạp âm (cưòng độ tạp âm); b) Biên độ cực đại phổ tạp âm dải tẩn chọn; c) Tín hiệu tẩn số biên độ phổ tạp âm cực đại Thiết bị cảm biến: (Đattric) mức tạp âm loại loa điện động Nhược điểm cùa phương pháp đo sóng âm thường xuyên phải hiệu chỉnh mức âm tạp lớp lót cùa máy bị mài mòn, ảnh hưởng âm nhiều bên từ máy nghiền kế cận từ loại tín hiệu nhiễu khác Trong phương pháp tính theo trọng lượng, lượng vật liệu cửa vào cửa máy nghién cân Nếu sai lệch phải tăng giảm mức chất liệu từ thiết bị tiếp liệu vào máy nghiền Sơ đồ điều chỉnh hai tầng mức tải máy nghiền - loại nghiền theo hai giai đoạn phân li khơng khí theo chu trình kín nêu Sự thay đổi tính nghiền tán vật liệu dẫn đến làm thay đổi mức chất liệu khoang nghiền thứ 95 Những thay đổi tính nghiẻn lán cảm thụ nhờ Microphone cảm biến rung M Tín hiệu từ cảm biến M, biến đổi nhờ biến đổi khuyếch đại B 96