Bài giảng tự động hóa quá trình sản xuất phần 2

Chương CẤU TRÚC CỦA SƠ ĐỒ TỰ ĐỘNG HÓA CÁC QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 4.1 NHỮNG SỐ LIỆU CẦN THIẾT TRƯỚC KHI THIẾT KẾ SƠ ĐỒ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT Muốn thành lập sơ đồ tự động hóa, q trình sản xuất người thiết kế cần tập hợp vấn đề sau: Sơ đồ cơng nghệ q trình sản xuất có kèm theo đặc tính trang thiết bị trạng hệ thống đường ống dẫn cơng trình Danh mục đại lượng cần kiểm tra điều chỉnh có vẽ thiết bị cơng nghệ, nhà xưởng sản xuất kèm theo Yêu cầu dộ tin cậy hệ thống tự động hóa, mức độ tự động hóa q trình Kết cơng tác nghiên cứu kho học với biểu diễn tốn học tính chất động học đối tượng tự động hóa theo kênh điều khiển Khả vốn nhà đầu tư yêu cầu phát sinh khác… 4.2 CÁC LOẠI SƠ ĐỒ TỰ ĐỘNG HÓA VÀ CÁCH THỂ HIỆN CHÚNG Trong thực tế, q trình sản xuất có nhu cầu tự động hóa ngày tăng Để giúp cơng việc thiết kế, thi công vận hành sơ đồ tự động hóa q trình sản xuất thuận lợi, người ta thường sử dụng “Hệ thống tài liệu thiết kế” cho chuyên ngành Ở Việt Nam “Hệ thống thiết kế tài liệu tự động hóa” chưa đời sớm, song nhà chuyên môn sử dụng ký hiệu hình vẽ sơ đồ điện, điện tử ngành khác có liên quan…đã tiêu chuẩn hóa để thực cơng việc Các tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng như: TCVN 1615-75: Về thiết bị đóng cắt TCVN 1624-75: Về nam châm điện TCVN 1631-75: Về phần tử truyền động điều khiển thông dụng TCVN 1633-75: Về phần tử thiết bị kỹ thuật máy tính số TCVN 1636-87 :Về thiết bị học từ xa TCVN 185-86: Về thiết bị điện dây dẫn mặt TCVN 1614-87: Về cuộn cảm, biến áp, máy nối điện khuếch đại từ TCVN 1616-87: Về điện trở tụ điện TCVN 1617-87: Về dụng cụ đo lường điện TCVN 1619-87: Về máy điện quay TCVN 1622-87: Về nguồn sáng 44 TCVN 1626-87: Về linh kiện bán dẫn TCVN 1625-87: Về dụng cụ chân khơng có khí TCVN 1627-87: Về dụng cụ điện TCVN liên quan khác Trong chương chúng tơi trích dẫn “Hệ thống tài liệu thiết kế” Liên Xô cũ Liên bang Nga số TCVN để bạn đọc tham khảo Trong tài liệu nói có xác định loại sơ đồ: - Sơ đồ điện - Sơ đồ thủy lực - Sơ đồ khí nén - Sơ đồ động học Và loại sơ đồ chức sau: - Sơ đồ cấu trúc - Sơ đò chức - Sơ đồ nguyên lý (đầy đủ) - Sơ đồ lắp ráp - Sơ đồ mắc nối thiết bị - Sơ đồ chung - Sơ đồ lắp đặt vị trí hay gọi sơ đồ thiết trí Sơ đồ cấu trúc xác định phần chức chủ yếu thiết bị, cách đặt mối liên quan phần thiết bị với Sơ đồ chức giải thích q trình xác định xảy mạch chức thiết bị hay tồn thiết bị nói chung Sơ đồ nguyên lý (đầy đủ) xác định tổ hợp đầy đủ thành phần mối liện hệ chúng với sơ đồ đồng thời cho biết chi tiết nguyên lý làm việc thiết bị Sơ đồ chung xác định thành phần cấu tạo nên tổ hợp thiết bị cách nối chúng với vị trí vận hành Các sơ đồ khác cho biết vẽ cụ thể mà từ nói rõ chức sơ đồ theo tên gọi chúng Để thực vẽ sơ đồ tự động hóa q trình sản xuất người ta thường dùng ký hiệu tiêu chuẩn hóa tài liệu thiết kế Sau ký hiệu cảu đại lượng ký hiệu dụng cụ sơ đồ tự động hóa q trình sản xuất theo ГOCT 3925-59 45 Nhiệt độ: t Độ ẩm: m Áp suất: P Lượng xạ phóng xạ: D Lưu lượng: G Mức: H Độ đục, độ màu:  Độ nhớt : Nồng độ: C Đối với dụng cụ đo nồng độ vị trí chữ C, ta thay cơng thức hóa học chất cần đo hay cần điều chỉnh Các ký hiệu chức dụng cụ sơ đồ thể sau : Tự  Tĩnh CT Tự ghi C Không tĩnh Ac Tích phân u Vi sai Д Đo lường u Mẫu cho trước 3g Biến đổi p Điều tiết Д3 Khuếch đại YC Quân И3 Theo dõi (tùy động) C Vị trí 3 Tín hiệu C Chương trình  Các dụng cụ ký hiệu sơ đồ hình trịn hay hình vng, có gạch ngang Phía gạch ngang ký hiệu dụng cụ ghi ký hiệu chữ đại lượng mà dụng cụ đo hay điều chỉnh; cịn phía đường gạch ngang ghi ký hiệu chữ chức mà dụng cụ thực Trường hợp khơng đủ chỗ để ghi kí hiệu, cho phép thay đường tròn hai nửa đường tròn nối với đường thẳng ; cịn hình vng thay hình chữ nhật Trong bảng 4.1 kí hiệu dụng cụ chủ yếu dùng sơ đồ tự động hóa Trong bảng 4.2 kí hiệu thiết bị sơ đồ điện Bảng 4.3 4.4 trích dẫn tiêu chuẩn TCVN 1636-87 Việt Nam 4.3 THÀNH LẬP SƠ ĐỒ TỰ ĐỘNG CÓ RƠLE TIẾP ĐIỂM 4.3.1 Cấu trúc sơ đồ rơle tiếp điểm Trong thưc tế nhiều q trình cơng nghệ thực hàng loạt thao tác liên tiếp nhau, thao tác sau thao tác Trong có q trình gồm thao tác riêng biệt hẳn tác động độ kéo dài thời gian thực tác động Để điều khiển tự động trình vậy, người ta thường sử dụng sơ đồ tự động có rơle tiếp điểm gọi tắt sơ đồ rơle tiếp điểm 46  Định nghĩa: Sơ đồ rơ le tiếp điểm sơ dồ điện, cấu tạo từ tiếp điểm điện (của nhiều loại rơle khí cụ điện) nối với theo cách định quan phản ứng cảu thiết bị khác mà tiếp điểm tác động lên  Nguyên tắc hoạt động sơ đồ rơ le tiếp điểm: nguyên tắc liên tiếp tác động phần tử riêng rẽ  Cấu trúc theo quan điểm chức năng: Các phần tử chia thành nhóm nhưu sau: - Nhóm phần tử thu nhận - Nhóm phần tử trung gian - Nhóm phần tử chấp hành Các phần tử thu nhận có nhiệm vụ tiếp nhận tác động từ đối tượng cần điều khiển thực thao tác đóng, ngắt sơ đồ mạch điện cần thiết tương ứng với tác động nhận Nhóm phần tử thu nhận tiếp điểm cảm biến, công tắc nút bấm tiếp điểm cầu giao chuyển mạch (cầu dao có nấc tận cùng, cầu dao có nhiều nấc) rơle Các phần tử trung gian dạng rơle khác dùng để truyền tác động từ phần tử thu nhận đến phần tử chấp hành Nhờ có việc sử dụng rơle mắc chúng theo nguyên tắc định mà dạng liên động khác thực tạo tín hiệu ngắn hạn, trình tự làm việc xác định phần tử chấp hành theo thời gian (nếu cần) bảo đảm làm việc bình thường sơ đồ trình tự xác định theo u cầu tín hiệu nhận từ ngồi vào sơ đồ Các phần tử chấp hành thường khởi động từ hay cơng tắc tơ có nhiệm vụ thực tác động trực tiếp lên đối tượng cần điềuk hiển  Cách thể sơ đồ: phần tử sơ đồ rơ le tiếp điểm nối với đường dây điện theo trình tự định phù hợp với chức sơ đồ Trên quan điểm cấu trúc mạch điện, sơ đồ rơle tiếp điểm chia thành phần mạch: Sơ đồ mạch dịng điện cho biết cách nối dây xtato động vào mạng điện thường vẽ đường dây với nét đậm Trong sơ đồ mạch có thiết bị sau: cầu dao, cầu chì aptơmat; đặc biệt có tiếp điểm cơng tắc tơ hay khởi động từ quan phản ứng thiết bị bảo vệ q tải Ngồi cịn có cá thiết bị phụ trợ dùng mở máy động (cuộn cảm, điện trở, tụ điện, hay máy biến áp…) Sơ đồ mạch điều khiển (hay mạch điện phụ) vẽ với đường dây nét nhỏ mạch dịng Điện vào mạch phụ điện áp dây (được lấy từ pha mạch chính) hay điện áp pha (được lấy từ pha mạch dây trung tính pha 47 với đất) mạch điện điều khiển vẽ theo dạng cột dọc hay cơt ngang, bên cạnh có để bảng giải thích chức cụ thể mạch điều khiển nhỏ Trong mạch điều khiển có: thiết bị khiển tự động (khởi động từ, công tắc tơ, rơle trung gian, rơle thời gian, rơle bảo vệ cố…)thiết bị cho tín hiệu tự động bảo vệ tự động hệ thống máy móc (đèn tín hiệu có màu, cịi hay chuông điện); tiếp điểm phụ (blốc tiếp điểm) cầu dao chuyển mạch… Sơ đồ rơle tiếp điểm có đặc biệt chỗ thiết bị bị chia thành nhiều phần nhỏ (các cuộn dây, tiếp điểm), phần chia nhỏ thiết bị điện thể nhiều chỗ khác cảu sơ đồ, với kí hiệu thống từ đầu đến cuối sơ đồ Cách kí hiệu thiết bị sơ đồ sau: thiết bị kí hiệu chữ số Các chữ thường loại rơle thiết bị, số số thiết bị dùng sơ đồ Ví dụ: rơle điện áp kí hiệu 1Ru 2Ru; rơle dòng điện 1Ri, Ri; rơle thời gian 1Rtg, 2Rtg; rơ le trung gian 1R0, 2R0…; cầu giao chuyển mạch 1CM, 2CM…; công tăc tơ 1K, 2K, 3K… Nếu thiết bị mắc pha khác viết thêm kí hiệu pha vào bên phải kí hiệu thiết bị Thí dụ: 1R0-A, 2R0-B, 1Rtg-A, 2Rtg-B… Nguyên tắc để kí hiệu thiết bị tất phần tử thiết bị cần viết kí hiệu viết cho thiết bị mạch dịng điện Ví dụ mạch mà cơng tắc tơ kí hiệu 1K, cuộn dây tất blốc tiếp điểm cần kí hiệu 1K mạch phụ Nếu thiết bị có vài blốc tiếp điểm mạch dùng thêm kí hiệu số bên phải Thí dụ cơng tắc tơ mạch có vài blốc tiếp điểm kí hiệu 2K1, 2K2, 2K3… Một điều ý tất tiếp điểm thiết bị tự động vẽ sơ đồ rơle tiếp điểm phải thể trạng thái khơng có tác động học hay điện học hay nói cụ thể chúng thể trạng thái nghỉ việc 4.3.2 Cách thành lập sơ đồ rơle tiếp điểm Sơ đồ rơ le tiếp điểm thực tập hợp hàng loạt sơ đồ đơn giản có mắc rơle, khởi động từ…Để tiến đến việc thành lập sơ đồ tập hợp phải làm quen với sơ đồ đơn giản sau đây:  Sơ đồ nhắc lại (hình 4-2a) Khi ấn nút Nđ, rơ le R cấp điện, thả nút bấm Nđ R điện, nút Nđ trở lại trạng thái ban đầu gọi “nhắc lại”  Sơ đồ tự hồi (hình 4-2b) Khi ấn nút Nđ, mạch cuộn dây rơle R có điện, rơ le tác động đóng tiếp điểm thường mở R mắc song song với Nđ 48 Khi thả Nđ ra, cuộn dây rơ le R trạng thái cấp điện qua tiếp điểm R Rơle làm việc, nhớ lại xung ngắn nhận ấn nút Nđ nên gọi tự hồi  Sơ đồ liên động tương hỗ (hình 4-2c) Sơ đồ có khả tự ngăn ngừa tác động lúc hay vài rơle Trên sơ đồ tiếp điểm K1 đóng, rơle R1 có điện, rơle R2 khơng làm việc đồng thời K2 có đóng tiếp điểm thường đóng R1 rơle R1 ngắt mạch cung cấp R2 Lúc rơle R2 làm việc R1 phải ngừng làm việc dù K1 có đóng tiếp điểm R2 rơle R2 ngắt mạch cung cấp R1  Sơ đồ điện động làm việc nối tiếp (hình 4-2d) Sơ đồ cho phép đóng làm việc theo trình tự từ rơle R1 đến R2 đến R3 Khi K1 đóng R1 cấp điện, đóng tiếp điểm thường mở mạch rơle R2 Khi K2 đóng R2 làm việc lại đóng ln tiếp điểm R2 mạch rơle R3 Khi K3 đóng R3 phép làm việc Nếu trình tự bị hủy gây nên cố cho sơ đồ điều khiển  Sơ đồ liên động ngừng làm việc nối tiếp (hình 4-2e) Sự ngừng làm việc cac rơle hình 4-2e thực theo trình tự việc ngừng R1 đến R2 Nếu không tắt làm việc R1 trước, dù có ngắt tiếp điểm K2 khơng ngắt làm việc R2, lúc tiếp điểm R1 cho dòng cung cấp vào cuộn dây rơle R2 Hình 4-2: Các sơ đồ đơn giản có mắc rơle Những sơ đồ đơn giản có mắc rơle nêu coi mạch sở để cấu thành sơ đồ rơle tiếp điểm Sau người thiết kế cần quan tâm đến yêu cầu điều khiển q trình cơng nghệ cần tự động hóa để thống kê tất tác động cần thiết lên phần 49 tử thu sơ đồ thống kê tất thao tác mà phần tử chấp hành cần phải thực để đáp ứng tác động nhận phần tử thu nhận Trên sở điều kiện làm việc sơ đồ tự động hóa thống kê trên, người thiết kế bắt đầu thành lập sơ đồ mạch dịng điện xác định số phần tử cần mắc sơ đồ mạch dòng điều khiển (phần tử thu nhận, phần tử trung gian phần tử chấp hành) Để xác định số lượng phần tử cần tham gia sơ đồ nên thành lập bảng hoạt động hay trình tự tác động sơ đồ theo u cầu kỹ thuật q trình cơng nghệ Trên sở xây dựng sơ đồ mạch điều khiển Khi lựa chọn thiết bị có ý đến công suất số lượng tiếp điểm cho đủ với nhu cầu liên động sơ đồ Nếu không đủ theo nhu cầu phải chọn thêm thiết bị trung gian khác 4.3.3 Các thiết bị sơ đồ rơle tiếp điểm Trong sơ đồ rơ le tiếp điểm có sử dụng thiết bị : khởi động từ, công tắc tơ, nút bấm, cầu giao có nấc tận cùng, cầu giao nhiều nấc (cịn gọi ngắt), đèn điện, cịi tín hiệu, tiếp điểm cảm biến, rơle thời gian, rơle trung gian,các loại cầu dao… Những thiết bị xem thêm giáo trình kĩ thuật điện chương sách Để giúp bạn sử dụng tốt sơ đồ rơle tiếp điểm giới thiệu thêm thiết bị hay dùng sơ đồ cầu dao chuyển mạch vạn rơle trung gian  Cầu dao chuyển mạch vạn (hình 4-3) Cầu dao vạn dùng để chuyển chế độ làm việc vài mạch điện điều khiển không liên quan đến đồng thời lúc Trên hình 4-3a hình dạng chung cầu dao chuyển mạch vạn kí hiệu CM5312 Cầu dao cấu tạo từ tập hợp nhóm tiếp điểm I, II, III, IV ( 1,2 tiếp điểm đứng yên; 4,8 tiếp điểm động) Các tiếp điểm động kẹp giữ vào má cầu dao lị xo Các nhóm tếp điểm cách điện vách ngăn nhựa gắn trục Ở đầu cuối trục có gắn tay quay nhựa để điều khiển Mỗi nhóm tiếp điểm có đầu nối ngồi 5, có vịng nhựa cấu tạo lệch tâm gắn trục (một vòng để ngắt tiếp điểm, vòng để đóng tiếp điểm) tùy theo vị trí tay quay mà vịng nhựa có nhiệm vụ đóng hay ngắt tiếp điểm bên nhóm Tay quay cầu dao CM-5321 có vị trí : vị trí 00 bên phải vị trí 450 bên trái Trên hình 4-3b biểu đồ chuyển mạch cầu dao, cách biểu diễn sơ đồ hình 43c 50 Từ biểu đồ ta thấy cầu giao có nhóm tiếp điểm: I, II, III, IV với tiếp điểm 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8; làm thành cặp tiếp điểm : 1-2, 3-4, 5-6, 7-8 Hình 4-3: Cầu dao chuyển mạch vạn a) Hình dáng chung cầu dao chuyển mạch; b)Biểu đồ chuyển mạch cầu dao; c) Cách thể cầu dao sơ đồ điện 1-2 - tiếp điểm cố định; 3- vách ngăn; 4- Tiếp điểm động; 5- Vít bắt dây; 6- Trục; 7- Vòng nhựa lệch tâm; 8- Tiếp điểm động Cách biểu diễn sơ đồ điểm chấm đen cho biết vị trí tay quay, tiếp điểm nằm phía chấm đen trạng thái đóng làm việc Hình 4-3c cho thấy vị trí tay quay 450 tiếp điểm 1-2 3-4 đóng lại Tại vị trí tay quay 0o tiếp điểm trái-phải 5-6 7-8 đóng lại  Rơle trung gian Rơle trung gian dùng công suất tiếp điểm thuộc rơle có chức khơng đủ để tác động trực tiếp lên mạch chấp hành hay rơle khơng có đủ số lượng tiếp điểm cần thiết cho hoạt động sơ đồ cần điều khiển Nguồn cấp vào rơle trung gian điện áp xoay chiều: 13, 36, 127, 220 hay 380, 500V 51 Hình 4-4 trình bày rơle trung gian Nó gồm có cuộn dây có lõi thép 2, phần ứng 3, tiếp điểm thường mở 4,các tiếp điểm thường đóng lị xo Hình 4-4: Rơle trung gian 1- Cuộn dây; 2- Lõi thép; 3- Phần ứng; 4- Tiếp điểm thường mở; 5- Tiếp điểm thường đóng; 6- Trục; 7- Lò xo Khi cuộn dây cấp điện phần ứng bị lõi thép hút trục nối liền phần ứng với tiếp điểm kim loại bị nhấc lên làm đóng mở tiếp điểm 4,5 Khi điện cuộn dây, tác dụng trọng lượng thân phần động lực lò xo kéo mà rơle trở lại vị trí ban đầu Tùy theo yêu cầu sử dụng cặp tiếp điểm mà chúng nối tới mạch điều khiển nhỏ khác sơ đồ tự động 4.4 BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ PLC 4.4.1 Giíi thiệu PLC Trong hệ thống sản xuất, thiết bị tự động bán tự động, hệ thống điều khiển đóng vai trò điều phối toàn hoạt động máy móc thiết bị Các hệ thống máy móc thiết bị sản xuất thường phức tạp, có nhiều đại lượng vật lý phảI điều khiển để hoạt động đồng theo trình tự công nghệ định nhằm tạo sản phẩm mong muốn Từng đại lượng vật lý đơn lẻ điều khiển mạch điều khiển sở dạng tương tự hay gián đoạn Điều khiển nhiều đại lượng vật lý đồng thời dùng mạch điều khiển tương tự mà phải sử dụng hệ thống điều khiển lô gíc Trước hệ thống điều khiển lô gíc dụng hệ thống lô gíc rơ le Nhờ phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử, thiết bị điều khiển lô gíc khả lập trình PLC (Programmable Logic Controller) đà xuất vào năm 1969 thay hệ thống điều khiển rơ le Càng ngày PLC trở nên hoàn thiện đa Các PLC ngày có khả thay thể hoàn toàn thiết bị điều khiển lo gíc cổ điển, mà có khả thay thiêt bị điều khiển tương tự Các PLC sử dụng rộng rÃi công nghiệp Chức PLC kiểm tra trạng thái đầu vào điều khiển trình hệ thống máy móc thông 52 qua tín hiệu đầu PLC Tổ hợp lô gíc đầu vào để tạo hay nhiều tín hiệu gọi điều khiển lô gíc Các tổ hợp lô gíc thường thực theo trình tự điều khiển hay gọi chương trình điều khiển Chương trình điều khiển lưu nhớ PLC cách lập trình thiết bị cầm tay nối trực tiếp với PLC lập trình máy tính cá nhân nhờ phần mềm chuyên dụng truyền vào PLC qua mạng hay qua cáp truyền liệu Bộ xử lý tín hiệu, thường vi xử lý tốc độ cao, thực chương trình điều khiển theo chu kỳ Khoảng thời gian thực chu trình điều khiển từ lúc kiểm tra tín hiệu vào, thực phép tính lo gíc đại số để có tín hiệu điều khiển, cho đén phát tín hiệu đến đầu goi chu kỳ thời gian quét PLC công nghiệp thường có cấu hình đơn giản nhất, chương trình trình điều khiển trình công nghệ hay máy móc thường hoạt động 24/24 không cần can thiệp người trình điều khiển PLC dừng quét chương trình điều khiển ngắt nguồn công tắc ngừng kích hoạt Sơ đồ khối đơn giản hoá PLC thể hình Hình 1.1 Sơ đồ khối PLC đơn giản Trên đầu vào PLC có kênh tín hiệu tương tự kênh tín hiệu số Các kênh tín hiệu xuất phát từ cảm biến, từ công tắc hành trình, công tắc đóng ngắt mạch điện từ biến lô gíc tương ứng với các trạng thái máy móc, thiết bị Tín hiệu vào xử lý trung tâm xử lý nhờ phép tính lô gíc hay số học kết tín hiệu Các tín hiệu tín hiệu tín hiệu truyền điện đến cho cấu chấp hành cuộn hút, đèn hiệu, động vv Điện áp đầu vào PLC điện áp công suất thấp, tương ứng với mức từ 0V đến 5V chiều Khi ta nối đầu vào có mức điện áp cao 5V, thường phải dùng kênh có mạch chuyển đổi để biến điện áp vào thành điện áp tương đương với mức +/- 5VDC Điện áp ®Çu cđa PLC cã thĨ cã nhiỊu møc ®iƯn áp khác nhau, có mức lượng thấp Nếu cần phải điều khiển cấu chấp hành có mức lượng cao hơn, ta phải sử dụng thiết bị khuyếch đại công suất 4.4.2 Lịch sử phát triển PLC 53 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 LƯnh NO PLC cịng t­¬ng tù, nh­ng lƯnh yêu cầu xử lý tín hiệu kiểm tra bit có 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 cn hót : t­¬ng tù nh­ cn hót cđa r¬ le sơ 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 (bật) tính liên tục lô gíc trướcđó đảm bảo Nếu liên tục lô gíc bậc thang th× bé xư lý sÏ bËt lƯnh cn hót 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 tõ th­ viƯn FBD vµ viÕt chóng vµo mét diƯn 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 chn sư dơng: BS, AFNOR, ISO vv C¸c ký hiƯu 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 tÝn hiƯu t­¬ng tù l−ìng cùc, thĨ hiƯn 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 tÝn hiƯu cã thĨ thùc hiƯn b»ng phÇn cøng hay phần mềm Nếu tín hiệu qua chuyển đổi lưu nhớ mô đun gửi đến nhí cđa vi xư lý nhãm hay khèi liệu Chương trình điều khiển sử dụng cấu trúc liệu để truền đến mô đun tương tự Th«ng tin vỊ 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 nguyên nhân cản trở trình tự động hoá 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 công 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 cơng nhiệt 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 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 nguyên 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 công nghệ ướt (các trạm trộn bê tông) 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 hố 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 công nghệ tải trọng phân bố theo chiều dài băng tải vận tốc chuyển động Những số định cơng 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 khoá truyền loại bỏ tất q trình khởi động khơng 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 dịng 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 trình nhiệt nhà máy xây dựng công nghiệp Trong nhà máy xây dựng công nghiệp, q trình nhiệt q trình sấy, trình chưng hấp nung thành phẩm bê tồng cốt thép, nung nóng sơ cốt liệu, thiêu nung keramzit sản phẩm đồ gôm, trình hệ thống tổ lị 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 cơng 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 khô 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, dịng cao tần v.v song sử dụng phổ biến công nghiệp xây dựng Quá 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 khô 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 yêu cầu Lượng ẩm thoát theo khơng khí từ khoang sấy tính theo công 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 không 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 hố 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 hố q trình nhiệt máy sấy Sự thay đổi lượng nhiệt đưa vào khoang sấy tốc độ chuyển dịch vật liệu khoang tác động mạnh lên q trình sấy Trong thay đổi tốc độ chảy vịng vật liệu khơng khí suất giãn vật liệu có ảnh hưởng Tốc độ chảy vòng 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 không 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 không 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 ngun 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 q 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 dịng chảy vật liệu sấy khơ 5.3.3 Tự động hố lị gia nhiệt lị 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 lị tuynen rõ thực tế dao động nhiệt độ điểm cơng tác lị đạt tới ± 50°c, giới hạn cho phép độ lệch nhiệt độ so với yêu cầu ± 15°c Đối với lị 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, dịng khí gaz Các tác động bén thay đổi thành phần lượng tiêu hao nhiên liệu, áp suất khơng khí, thay đổi tham sơ' nhiệt liên quan tới q 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 lò 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 lị - 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 lò 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 lò thời gian 5.3.4 Tự động hố q trình gia cơng nhiệt cấu kiện bê tông cốt thép Trong thực tế, tuỳ theo chất lượng ximăng sử dụng bê tông u cầu rút ngắn thời gian hố cúng bê tơng cho cấu kiện sản xuất theo công 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 lông bàng đẩm rung cổ tải trọng, ép rung, cán thành phẩm - Tác động hoá học : Dùng chất phụ gia, thuỳ hoá ximăng Tác động vật lí: Chủ yếu sử dụng trình gia cơng nhiệt (chưng hấp, gia cơng chưng áp, sấy điện, sấy bẳng gaz, gia công môi trường nước dầu ) Gia công nhiệt ẩm cấu kiện bê tơng 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 mơi trường nóng (từ 60°c đến 200°c tuỳ theo đặc điểm dây chuyền công 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 công 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 Q trình (thơng gió điều khiển chung sơ đồ với khoang chưng hấp Hình 8.9a hình 8.9b mơ tả sơ đồ ngun lí sơ đồ kết cấu cho hệ thống điều khiển tự động q trình gia cơng nhiệt cấu kiện bê tơng 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 môi 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 (khơng 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, trang thiết bị dùng khí nén an tồn 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 công 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 cơng 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 ngun lí làm việc (liên tục khơng liên tục); theo dạng thiết bị đo cấu định lượng - kiểu tay địn, kiểu góc phần tư, kiểu lò 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 khơng 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 yêu 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 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 Xơ (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 tông 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 tơng 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 q 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 KHÔNG QUẶNG 5.5.1 Đặc điểm chung trình gia cơng Cơng 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 Quá trình công 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 Q 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 ngun lí đơn giản hệ thống nghiền - phân loại tự động (không 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, q 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 hoá 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 trình chiếm dung tích lượng lớn cơng 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 cơng 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 công suất điều chỉnh Các loại máy nghiền hình ống làm việc theo cơng 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 không 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 mịn 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 mịn, 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