Bài báo cáo này chúng ta sẽ đi sâu vào tìm hiểu, thiết kế hệ thống điều khiển hệ thống tự động bang cân định lượng cho một công đoạn của nhà máy xi măng.. Cân băng định lượng là một hệ t
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG TRONG NHÀ MÁY
Nguyên liệu sản xuất xi măng
Xi măng là chất kết dính thủy lực được tạo thành bằng cách nghiền nát mịn clinker, thạch cao thiên nhiên và phụ gia Khi tiếp xúc với nước, xi măng xảy ra phản ứng thủy hóa tạo thành dạng hồ gọi là hồ xi măng Hồ xi măng sau đó ninh kết và hóa cứng, tạo thành vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định Do có tính chất kết dính khi tác dụng với nước, xi măng được xếp vào loại chất kết dính thủy lực.
Xi măng là chất kết dính thủy lực quan trọng nhất hiện nay, sử dụng làm vật liệu xây dựng và được tiêu thụ nhiều.
Thành phần hóa học của phối liệu nung clinker bao gồm bốn oxit chính: CaO, SiO2, Al2O3 và Fe2O3 Do đó, nguyên liệu đầu vào trong quá trình nung clinker phải đảm bảo cung cấp đầy đủ các oxit này.
CaO thường do đá vôi cung cấp.
Các oxit SiO , Al2 2O3 và Fe2O3 chủ yếu do nhóm khoáng sét cung cấp như đất sét.
Nếu thiếu Al2O3 phải dùng phụ gia điều chỉnh là Boxit, thiếu sắt dùng quặng sắt để bổ sung Fe2O3, và dùng đá silic để bổ sung SiO2
Thành phần của xi măng:CaO : 59-67%; SiO2 :16-26%;Al2O3 :4- 9%;Fe2O3 : 2-6%; MgO: 0,3-3%.
Bụi xi măng chứa bụi silicat có thể gây độc và gây ra các bệnh về đường hô hấp.
1.1.1.Chi tiết các thành phần hóa của clinke xi măng Poolăng
+ Tham gia tạo tất cả các khoáng chính của clinker XMP.
+CaOtd ảnh hưởng xấu tới chất lượng CL và XMP.
+Nhiều CaO sẽ đóng rắn nhanh, mác cao, kém bền trong môi trường xâm thực( xói mòn).
+Tham gia tạo các nhóm khoáng silicat ( khoáng khó nóng chảy) của clinker XMP.
+Nhiều SiO đóng rắn chậm, mác cao, bền trong môi trường xâm thực.2
+Tham gia tạo các khoáng nóng chảy ( aluminat canxi và alumoferit canxi). +Nhiều Al2O3 đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt, kém bền trong môi trường xâm thực, tăng độ nhớt pha lỏng clinker.
+Chủ yếu tham gia tạo khoáng nóng chảy alumoferit canxi.
+Nhiều Fe2O3 giảm mác xi măng, tăng bền trong môi trường xâm thực, giảm độ nhớt pha lỏng clanker, giảm nhiệt độ nung clinker.
+Gồm Na O và K O Tổng hàm lượng 0.1-5%.2 2
+Ở nhiệt độ cao bay hơi một phần, một phần tham gia phản ứng tạo các khoáng chứa kiềm.
+Nhiều R Os giảm mác xi măng, không ổn định thể tích, gây loang 2 màu( nếu dùng làm vữa trát), ăn mòn cốt thép.
+Ở nhiệt độ cao sinh khí SO bay ra một phần, một phần tham gia phản 2 ứng tạo các khoảng chứa SO , làm giảm hàm lượng một số khoáng chính.3
+Nhiều SO giảm mác xi măng, tạo các hợp chất có nhiệt độ nóng chảy 3 thấp gây hại cho hệ thống lò( chủ yếu lò có hệ cyclon trao đổi nhiệt). +Cùng với R O gây ảnh hưởng xấu tới quá trình nung luyện cũng như tính 2 chất khoáng hóa và xây dựng sau này của xi măng.
1.1.2 Nhóm phụ gia điều chỉnh các hệ số
Phụ gia điều chỉnh được sử dụng để bổ sung các thành phần oxit cần thiết khi đất sét thiếu hụt Ví dụ, quặng Boxit được dùng để bổ sung Al2O3, quặng xi đốt lò cao để bổ sung Fe2O3, và các loại quặng bị phong hóa để bổ sung SiO2.
-Phụ gia khoáng hóa: dùng chủ yếu trong xi măng lò đứng, sử dụng các chất có chứa flo như CaF , Na2 2SiF 6
- Thạch cao: nhằm điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng.
-Phụ gia xi măng: trộn thêm nhằm sản xuất các loại xi măng có mác khác nhau.
Các công đoạn trong sản xuất xi măng
1.2.1 Tách chiết nguyên liệu thô
Để sản xuất xi măng, các nguyên liệu thô như canxi, silic, sắt và nhôm được khai thác từ đá vôi, đất sét và cát Đá vôi sau khi khai thác được đưa đến máy đập búa để đập nhỏ thành đá dăm, trong khi đất sét được đập bằng máy đập búa và máy cán trục.
Quặng và phụ gia điều chỉnh: để đảm bảo chất lượng clanker, Công ty kiểm soát quá trình gia công và chế biến hỗn hợp phối liệu theo đúng các modun, hệ số được xác định Do đó ngoài đá vôi và đát sét còn có các nguyên liệu điều chỉnh là quặng sắt ( giàu hàm lượng Fe2O3), quặng Boxit( giàu hàm lượng Al2O3) và đá Silic ( giàu hàm lượng SiO2).
Hình 1.1 Nhà máy sản xuất xi măng
1.2.2 Phân chia tỉ lệ, trộn lẫn và nghiền
Nguyên liệu thô từ quặng sẽ được chuyển đến các phòng thí nghiệm của nhà máy, ở đây sẽ giúp nhà máy phân tích,phân chia tỉ lệ chính xác giữa đá vôi và đất sét trước khi bắt đầu nghiền Tỉ lệ thông thường là đá vôi(80%) và đất sét (20%).
Tiếp đến mới đến nhiệm vụ của nhà máy đó là nghiền hỗn hợp nhờ vào các con lăn quay và bàn xoay Bàn xoay quay liên tục dưới con lăn và con lăn tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp Con lăn sẽ nghiền hỗn hợp thành bột mịn và khi đó thì con lăn đã hoàn thành nhiệm vụ Hỗn hợp nguyên liệu thô sẽ được dự trữ trong đường ống sau khi đã nghiền hỗn hợp thành bột mịn.
Sau khi được nghiền hoàn chỉnh, nguyên liệu được đưa và buồng trước khi nung Buồng này chứa một chuỗi các buồng xoáy trục đứng, nguyên liệu thô đi qua đây và vào trong lò nung Buồng trước nung này tận dụng nhiệt tỏa ra từ lò, việc làm này sẽ giúp tiết kiệm năng lượng và khiến cho nhà máy thân thiện với môi trường hơn.
Lò khá lớn và có thể xoay được và nó cũng được coi là phần quan trọng nhất của quá trình sản xuất xi măng Trong lò nhiệt độ có thể lên tới 14500C Nhiệt độ này đạt được là bắt nguồn từ phản ứng hóa học gọi là phản ứng khử Cacbon và phản ứng này còn thải ra khí CO Nhiệt độ cao 2 trong lò làm cho nguyên liệu nhão ra.
Chuỗi phản ứng hóa học giữa Ca và SiO tạo ra thành phần chính trong2 xi măng ( CaSiO ) Lò nhận nhiệt từ bên ngoài nhờ khí tự nhiên hoặc than 3 đá Khi nguyên liệu ở phần thấp nhất của lò nung thì nó sẽ hình thành lên xỉ khô.
1.2.5 Làm mát và nghiền thành phẩm
Sau khi ra khỏi lò, xỉ sẽ được làm mát nhờ vào khí cưỡng bức, xỉ sẽ tỏa ra lượng nhiệt hấp thụ được làm từ từ giảm nhiệt, lượng nhiệt mà xỉ tỏa ra sẽ được thu lại quay trở vào lò,việc làm này giúp tiết kiệm được năng lượng Tiếp đến là giai đoạn nghiền hoàn chỉnh, nó chính là các viên bi sắt, giúp nghiền bột mịn ra, và loại bột mịn mà chúng ta nhìn thấy và đang sử dụng chính là xi măng.
1.2.6 Đóng bao và vận chuyển
Sau khi nghiền thành bột chúng được đóng bao với trọng lượng 20-25kg/túi, sau đó chúng được đi phân phối tới các cửa hàng rồi đến tay người tiêu dùng.
Công đoạn phối liệu trong nhà máy xi măng
Chính là công đoạn trước khi nung Sau khi được nghiền hoàn chỉnh, nguyên liệu được đưa vào buồng trước khi nung Buồng này chứa một chuỗi các buồng xoáy trục đứng, nguyên liệu thô đi qua đây và vào trong lò nung Buồng trước nung này tận dụng nhiệt tỏa ra từ lò, việc này làm giúp tiết kiệm năng lượng và khiến cho nhà máy thân thiện với môi trường hơn.
Hình 1.2 Phối liệu tron nhà máy sản xuất xi măng.
CHƯƠNG 2: CÁC THIẾT BỊ TRỌN HỆ THỐNG
2.1 Giới thiệu về hệ thông cân băng định lượng.
Cân băng định lượng là một hệ thống băng tải kết hợp với cân điện tử.Nó có thể cân định lượng khối lượng nguyên liệu cho quá trình sản xuất sản phẩm ngay trên hệ thống băng truyền cấp liệu Điều này giúp cho quá trình hoạt động sản xuất của doanh nghiệp diễn ra liên tục, đảm bảo được khối lượng thành phần nguyên liệu cho sản phẩm là đạt chuẩn Từ đó giúp cho chất lượng sản phẩm đầu ra tốt nhất, đạt tiêu chuẩn cao và mang lại nhiều giá trị hơn.
Cân băng định lượng gồm có những thành phần cấu tạo chính sau đây:
Hình 1.3 Sơ đồ cấu tạo cân băng định lượng.
*Hệ thống khung cơ khí:
+Phễu chứa và cấp liệu.
+Hệ thống con lăn băng tải.
+Băng tải vận chuyển nguyên liệu.
+Một số linh kiện, phụ kiện hỗ trợ khác.
*Hệ thống cảm biến, điều khiển:
+Thiết bị cảm biến trọng lượng ( loadcell cân băng định lượng). +Thiết bị cảm biến tốc độ.
+Bộ chỉ thị điều khiển.
*Hệ thống điều khiển tự động hóa:
+Hệ thống tủ điện điều khiển trung tâm.
+Phần mềm điều khiển cân băng định lượng.
Dựa vào nhu cầu của doanh nghiệp sẽ lựa chọn cho mình một hệ thống cân băng phù hợp.
Hệ thống cân băng được thiết kế để điều chỉnh tốc độ cấp liệu của vật rắn Vật liệu rắn được tháo ra từ các silo Bề dầy của vật liệu trên băng tải thường được trải đều để đảm bảo mức chịu tải của băng tải là không thay đổi Lưu lượng vật liệu có thể đạt được thông qua việc điều chỉnh tốc độ của băng tải.
Động cơ quay kết hợp với hộp giảm tốc quay băng tải, giúp nhiên liệu được đưa xuống băng tải và vào máy nghiền Tế bào cân sau đó sẽ tác động lên tín hiệu và gửi đến tủ điện điều khiển Tại tủ điện, bộ biến tần sẽ điều khiển tốc độ quay băng tải dựa trên giá trị cần thiết.
Hệ thống định lượng được điều khiển nhờ PLC được sử dụng ở nhà máy xi măng bao gồm 4 băng cân giống nhau để cân 4 loại liệu: đá vôi, đá sét, đá bazan và quặng sắt.
Mỗi băng cân tải được lắp các đầu cân điện tử để đo trọng lượng m( loadcell) trên băng và có đầu đo tốc độ để đo vận tốc dài cảu băng Vì băng tải cân ngắn, tốc độ từ động cơ đến băng tải truyền qua hộp số cứng nên tốc độ băng tải được đo qua tốc độ động cơ Các tín hiệu m và v được đưa vào máy tính thông qua bộ chuyển đổi A/D và máy tính sẽ tính năng suất thực của cân Q =m.v và so sánh với giá trị định mức Q của chúng Từt đ đó đưa ra tín hiệu điều khiển U để điều khiển động cơ thông qua các bộ đk biến tần nhằm đảm bảo duy trì ổn định các thông số trên theo giá trị đặt trước.
Như vậy để đo lưu lượng vận chuyển trên băng tải phải đo được hai thông số: tốc độ chuyển động của băng tải và mật độ liệu Trong quá trình sản xuất khi mà lượng liệu trên băng tải ít, để nhận biết điều này nhờ cảm biến loadcell tác động, cùng với tín hiệu từ cảm biến tốc độ chuyển động của động cơ ( băng tải) được Encoder đưa về bộ xử lý trung tâm và so sánh với lượng định mức để đưa tín hiệu mở van xả liệu Nếu mở van xả liệu mà vẫn chưa đạt yêu cầu thì phải kết hợp điều chỉnh tốc độ băng tải.
Hình 03: Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải.
2.2 Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lượng.
Hệ thống cân băng định lượng thực hiện định lượng liệu theo một tỉ lệ nhất định đòi hỏi độ chính xác, công việc này thực hiện được nhờ vào nhiều bộ phận cấu thành, mà trong đó bao gồm một số phần tử đo lường, điều khiển và giám sát sau:
Máy tính được đặt tại phòng điều khiển trung tâm, có chức năng: cho phép kĩ thuật viên giám sát liên tục các hoạt động trong hệ thống để điều khiển quá trình, hiển thị báo cáo về quá trình sản xuất, chỉ thị giá trị đo
Băng tải cân Giao tiếp
Biến tầnCCĐK 2 lường dưới dạng các trang màn hình, trang đồ thị, trang sự kiện, thu thập dữ liệu và đưa vào lưu trữ theo trang nhất định.
PLC có chức năng nhận lệnh từ máy tính truyền xuống cho biến tần để điều khiển tốc độ động cơ băng tải, đồng thời nhận tín hiệu phản hồi từ biến tần truyền về lại cho máy tính xử lý.
Biến tần sử dụng phương pháp điều khiển vector từ thông, thực hiện các lệnh điều khiển của máy tính thông qua PLC hoặc trực tiếp từ PLC Biến tần cũng nhận tín hiệu phản hồi tốc độ động cơ để thực hiện tính toán các thông số k của luật điều khiển PID nhằm điều khiển tốc độ động cơ tiến nhanh đến giá trị mong muốn.
*Động cơ điện xoay chiều ba pha: Động cơ này có nhiệm vụ chính là truyền chuyển động chính cho băng tải.
* Hộp số: Đóng vai trò quan trọng trong việc truyền chuyển động giữa động cơ với băng tải và các con lăn Nó gồm bộ phận truyền bánh răng hay trục vít để giảm số vòng quay và truyền công suất tới các cơ cấu chấp hành.
Cảm biến đóng vai trò quan trọng, là đầu vào của PLC, mục đích là cân trọng lượng liệu được vận chuyển và đo tốc độ của băng tải.
Trong cân băng tải người ta thường sử dụng cảm biến trọng lượng loadcell và cảm biến vận tốc Enceder.
*Các bộ biến đổi ADC,DAC
Là các thiết bị biến đổi tín hiệu tương tự-số, số- tương tự để giao tiếp giữa máy tính với đối tượng điều khiển.
Là thiết bị dùng để chuyển tín hiệu điện từ 4 đến 20mA hoặc từ 0 đến 10V thành tín hiệu số.
2.3 Giới thiệu chung về PLC S7-300 và phần mềm lập trình S7-300.
+ Sử dụng cho các ứng dụng vừa và lớn:
- PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình.
- Thiết kế dựa trên tính chất của PLC S7-200 và bổ sung các tính năng mới
- Kết cấu theo kiểu các module sắp xếp trên các thanh rack. Ứng dụng: Ứng dụng trong sản xuất và dân dụng như:
- Điều khiển robot công nghiệp
- Hệ thống xử lý nước sạch
- Điều khiển trong các cẩu trục
- Điều khiển dây chuyền băng tải.
- Máy chế tạo công cụ
- Chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485)… và có thể có vài cổng vào/ra số onboard.
- PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau, được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong CPU như CPU312, CPU314, CPU315, CPU316, CPU318…
- Với các CPU có hai cổng truyền thông, cổng thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán có kèm theo những phần mềm tiện dụng được cài đặt sẵn trong hệ điều hành Các loại CPU này được phân biệt với các CPU khác bằng tên gọi thêm cụm từ DP Ví dụ Module CPU314C-2DP…
Các khối chức năng bên ngoài CPU S7-300
Các CPU khác nhau thì các thành phần trên không giống nhau, cụ thể các thành phần trong từng module như hình dưới:
Sự khác nhau các khối bề ngoài của CPU S7-300
Một số đặc tính kỹ thuật của một số CPU S7-300
Các module mở rộng của PLC S7-300 chia làm 5 loại:
- Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A.
- Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự.
- Interface Module (IM): module ghép nối, ghép nối các thành phần mở rộng lại với nhau Một CPU có thể làm việc trực tiếp nhiều nhất 4 rack, mỗi rack tối đa 8 Module mở rộng và các rack được nối với nhau bằng Module IM.
- Function Module (FM): module chức năng điều khiển riêng Ví dụ module điều khiển động cơ bước, module điều khiển PID
- Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.
PlC S7-300 có thể kết nối với nhiều chuẩn mạng khác nhau như PROFIBUS, CAN, DeviceNet, ASi.
CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lượng
Hệ thống cân bằng định lượng hoạt động dựa trên nguyên tắc định lượng nguyên vật liệu theo tỷ lệ xác định, đòi hỏi độ chính xác cao Để thực hiện được điều này, hệ thống gồm nhiều thành phần phối hợp, bao gồm các bộ phận đo lường, điều khiển và giám sát Các bộ phận này đảm bảo độ chính xác và hiệu quả của quá trình định lượng nguyên vật liệu theo yêu cầu.
Máy tính được đặt tại phòng điều khiển trung tâm, có chức năng: cho phép kĩ thuật viên giám sát liên tục các hoạt động trong hệ thống để điều khiển quá trình, hiển thị báo cáo về quá trình sản xuất, chỉ thị giá trị đo
Băng tải cân Giao tiếp
Biến tầnCCĐK 2 lường dưới dạng các trang màn hình, trang đồ thị, trang sự kiện, thu thập dữ liệu và đưa vào lưu trữ theo trang nhất định.
PLC nhận lệnh từ máy tính để điều khiển tốc độ động cơ băng tải thông qua biến tần Đồng thời, PLC cũng nhận các tín hiệu phản hồi từ biến tần và truyền về máy tính để xử lý.
Biến tần sử dụng phương pháp điều khiển vector từ thông, thực hiện các lệnh điều khiển của máy tính thông qua PLC hoặc trực tiếp từ PLC Biến tần cũng nhận tín hiệu phản hồi tốc độ động cơ để thực hiện tính toán các thông số k của luật điều khiển PID nhằm điều khiển tốc độ động cơ tiến nhanh đến giá trị mong muốn.
*Động cơ điện xoay chiều ba pha: Động cơ này có nhiệm vụ chính là truyền chuyển động chính cho băng tải.
* Hộp số: Đóng vai trò quan trọng trong việc truyền chuyển động giữa động cơ với băng tải và các con lăn Nó gồm bộ phận truyền bánh răng hay trục vít để giảm số vòng quay và truyền công suất tới các cơ cấu chấp hành.
Cảm biến đóng vai trò quan trọng, là đầu vào của PLC, mục đích là cân trọng lượng liệu được vận chuyển và đo tốc độ của băng tải.
Trong cân băng tải người ta thường sử dụng cảm biến trọng lượng loadcell và cảm biến vận tốc Enceder.
*Các bộ biến đổi ADC,DAC
Là các thiết bị biến đổi tín hiệu tương tự-số, số- tương tự để giao tiếp giữa máy tính với đối tượng điều khiển.
Là thiết bị dùng để chuyển tín hiệu điện từ 4 đến 20mA hoặc từ 0 đến 10V thành tín hiệu số.
Giới thiệu chung về PLC S7-300 và phần mềm lập trình S7-300
+ Sử dụng cho các ứng dụng vừa và lớn:
- PLC S7-300 là thiết bị điều khiển logic khả trình cỡ trung bình.
- Thiết kế dựa trên tính chất của PLC S7-200 và bổ sung các tính năng mới
- Kết cấu theo kiểu các module sắp xếp trên các thanh rack. Ứng dụng: Ứng dụng trong sản xuất và dân dụng như:
- Điều khiển robot công nghiệp
- Hệ thống xử lý nước sạch
- Điều khiển trong các cẩu trục
- Điều khiển dây chuyền băng tải.
- Máy chế tạo công cụ
- Chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ định thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485)… và có thể có vài cổng vào/ra số onboard.
- PLC S7-300 có nhiều loại CPU khác nhau, được đặt tên theo bộ vi xử lý có trong CPU như CPU312, CPU314, CPU315, CPU316, CPU318…
- Với các CPU có hai cổng truyền thông, cổng thứ hai có chức năng chính là phục vụ việc nối mạng phân tán có kèm theo những phần mềm tiện dụng được cài đặt sẵn trong hệ điều hành Các loại CPU này được phân biệt với các CPU khác bằng tên gọi thêm cụm từ DP Ví dụ Module CPU314C-2DP…
Các khối chức năng bên ngoài CPU S7-300
Các CPU khác nhau thì các thành phần trên không giống nhau, cụ thể các thành phần trong từng module như hình dưới:
Sự khác nhau các khối bề ngoài của CPU S7-300
Một số đặc tính kỹ thuật của một số CPU S7-300
Các module mở rộng của PLC S7-300 chia làm 5 loại:
- Power Supply (PS): module nguồn nuôi, có 3 loại là 2A, 5A và 10A.
- Signal Module (SM): module tín hiệu vào ra số, tương tự.
Module ghép nối (IM) liên kết các thành phần mở rộng để chúng có thể hoạt động cùng nhau Mỗi CPU có thể kết nối tối đa 4 giá đỡ, mỗi giá đỡ hỗ trợ tối đa 8 module mở rộng Các giá đỡ được kết nối với nhau thông qua module IM để tạo thành một hệ thống mở rộng hoàn chỉnh.
- Function Module (FM): module chức năng điều khiển riêng Ví dụ module điều khiển động cơ bước, module điều khiển PID
- Communication Processor (CP): Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các bộ PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính.
PlC S7-300 có thể kết nối với nhiều chuẩn mạng khác nhau như PROFIBUS, CAN, DeviceNet, ASi.
Profibus là một tiêu chuẩn mạng trường mở, quốc tế theo chuẩn mạng trường châu Âu EN 50170 và EN 50254 Trong sản xuất, các ứng dụng tự động hóa quá trình công nghiệp và tự động hóa tòa nhà, các mạng trường nối tiếp (serial fieldbus) có thể hoạt động như hệ thống truyền thông, trao đổi thông tin giữa các hệ thống tự động hóa và các thiết bị hiện trường phân tán Chuẩn này cũng cho phép các thiết bị của nhiều nhà cung cấp khác nhau giao tiếp với nhau mà không cần điều chỉnh giao diện đặc biệt. PROFIBUS sử dụng phương tiện truyền tin xoắn đôi và RS485 chuẩn công nghiệp trong các ứng dụng sản xuất hoặc IEC 1158-2 trong điều khiển quá trình Profibus cũng có thể sử dụng Ethernet/TCP-IP.
AN viết tắt của Controller Area Network và được tạm dịch là Mạng Điều
Khiển Vùng Mạng CAN ra đời gần như đáp ứng nhiều vấn đề cho các hệ thống điện trong xe, với truyền tải dữ kiện trên 2 dây dẫn, tốc độ truyền tải cao, độ sai số rất thấp, độ tin cậy cao Các hệ thống điện đã được nối với nhau bởi mạng CAN 2 dây này.
DeviceNet là một hệ thống bus được hãng Allen-Bradley phát triển dựa trên cơ sở của CAN, dùng để nối mạng cho các thiết bị đơn giản ở cấp chấp hành Sau này, chuẩn DeviceNet được chuyển sang dạng mở dưới sự quản lý của hiệp hội ODVA (Open DeviceNet Vendor Asscociation) và được dữ thảo chuẩn hóa IEC 62026-3.
Hệ thống AS-I (Actuator Sensor Interface) là hệ thống kết nối cho cấp thấp nhất trong hệ thống tự động hóa Các cơ cấu chấp hành và cảm biến được nối với trạm hệ thống tự động qua bus giao tiếp AS (AS-I bus) AS-I là kết quả hợp tác giữa 11 công ty sản xuất thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành nổi tiếng trong ngành công nghiệp, bao gồm SIEMENS AG và Festo.
PLC S7-300 được lập trình qua các ngôn ngữ như: Step 7 (LAD/FBD/STL), SCL, GRAPH, HiGrap
Dạng LAD: Phương pháp hình thang, thích hợp với những người quen thiết kế mạch điện tử logic.
Dạng STL: Phương pháp liệt kê Là dạng ngôn ngữ lập trình thông thường của máy tính Mỗi một chương trình được ghép bởi nhiều câu lệnh, mỗi câu lệnh có cấu trúc chung gồm “tên lệnh + toán hạng”.
Dạng FBD: Phương pháp hình khối Là kiểu ngôn ngữ đồ họa dành cho người có thói quen thiết kế mạch điều khiển số.
Dạng SCL: Có cấu trúc gần giống với ngôn ngữ dạng STL nhưng được phát triển nhiều hơn Nó gần giống với các ngôn ngữ bậc cao như Pascal để người lập trình dễ thao tác.
Giới thiệu chung về phần mềm mô phỏng và giám sát wincc
WinCC là một trong những chương trình ứng dụng cho mạng HMI, Scada trong lĩnh vực dân dụng cũng như công nghiệp.
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm của hãng Siemens dùng để giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu trong quá trình sản xuất Nói rỏ hơn, WinCC là chương trình dùng để thiết kế các giao diện Người và Máy – HMI (Human Machine Interface) trong hệ thống Scada
(Supervisory Control And Data Acquisition), với chức năng chính là thu thập số liệu, giám sát và điều khiển quá trình sản xuất Với WinCC, người dùng có thể trao đổi dữ liệu với PLC của nhiều hãng khác nhau như: Siemens, Mitsubishi, Allen braddly, Omron, thông qua cổng COM với chuẩn RS232 của PC và chuẩn RS485 của PLC.
Với WinCC, ta có thể tận dụng nhiều giải pháp khác nhau cho để giải quyết công việc, từ thiết kế cho hệ thống có quy mô nhỏ đến quy mô lớn, hệ thống thực hiện sản xuất – MES (Manufacturing Excution System) WinCC có thể mô phỏng bằng hình ảnh các sự kiện xảy ra trong quá trình điều khiển dưới dạng chuổi sự kiện Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ngày càng phát triển, WinCC cung cấp nhiều hàm chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo, ghi báo cáo, xử lý thông tin đo lường, các tham số công thức, và là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người và Máy – HMI được tin dùng nhất hiện nay.
Khi sử dụng WinCC để thiết kế giao diện Người và Máy – HMI và mạngScada, WinCC sử dụng các chức năng phổ biến sau:
Graphics Designer: Thực hiện dể dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động qua các đối tượng đồ họa của chương trình WinCC, Windows, I/O, và các thuộc tính hoạt động (Dynamic).
Alarm Logging: Thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các cảnh báo khi hệ thống vận hành Nhận các thông tin từ các quá trình, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng Alarm Logging còn giúp ta phát hiện ra nguyên nhân của lỗi.
Tag Logging: Thu thập, lưu trữ và xuất ra dưới nhiều dạng khác nhau từ các quá trình đang thực thi.
Report Designer: Tạo ra các thông báo, kết quả Và các thông báo này được lưu dưới dạng nhật ký sự kiện.
Người dùng lưu trữ: Cho phép người dùng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng dụng, có thể trao đổi với các thiết bị khác Trong WinCC, công thức và các ứng dụng có thể được tạo, lưu và sử dụng trong toàn hệ thống.
Ngoài ra, WinCC còn kết hợp với Visual C++, Visual Basic tạo ra một hệ thống tinh vi và phù hợp cho từng hệ thống tự động hóa chuyên biệt WinCC có thể tạo một giao diện Người và Máy – HMI dựa trên sự giao tiếp giữa con người với các thiết bị, hệ thống tự động hóa thông qua hình ảnh, số liệu, sơ đồ, Giao diện có thể cho phép người dùng vận hành, theo dỏi từ xa và còn có thể cảnh báo, báo động khi có sự cố.
WinCC là chương trình thiết kế giao diện Người Máy thực sự cần thiết cho các hệ thống tự động hóa cao và hiện đại.
LẬP TRÌNH CHO PLC S7-300 TRÊN STEP 7
Tín hiệu đầu vào/đầu ra
- INPUT: + Loadcell: Trong wincc ta giả sử đó là 1 bộ đếm couter: C0 + nút nhất START: BI_S1 và BM_S1
+ nút nhất STOP: BI_S2 và BM_S2
+ nút nhất RESET: BI_S3 và BM_S3
+ nút nhất CHẾ ĐỘ TỰ ĐỘNG: BI_S4 và BM_S4
+ nút nhất CHẾ ĐỘ MỘT LẦN: BI_S100 và BM_S100
- OUTPUT: + đèn báo làm việc: Q _ M0
+ van xilo đá và đèn báo xilo đá làm việc: Q _ M1
+ van xilo đất sét và đèn báo van xilo đất sét làm việc: Q _ M2
+ van xilo quặng và đèn báo xilo quặng hoạt động: Q _ M3
+ van xilo phụ gia và đèn báo xilo phụ gia hoạt động: Q _ M100
+ lò nung và đèn báo trạm trộn là việc: Q _ M200
+ đèn báo chế độ tự động: Q _ M300
+ đèn báo chế độ một lần: Q _ M500
Lập sơ đồ khối
Chế độ 1 lần no reset yes
Chế độ tự động Đèn 2 sáng
Làm việc yes 1 yes Dừng
2 no no start no no
Xả đá Xả đất sét Xả quặng Xả phụ gia
Dừng trộn Cân trộn và xả trộn
Xả trạm cân yes no
Timer T0 no T0 yes Dừng trộn và xả trộn
2 1 yes Tắt đèn 1 yes no Đèn 2 sáng?
Viết chương trình trên step7
+ Sử dụng ngôn ngữ lập trình ladder.
+Thiết lập cân đo nguyên liệu:
+ xả nguyên liệu đá vôi:
+ xả nguyên liệu đất sét:
+ điều kiện trạm cân hoạt động:
+điều kiện máy trộn hoạt động và thiết lập thời gian trộn:
+ Lò nung hoạt động và thời gian nung:
MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TRÊN WINCC
Khi nhấn nút khởi động, hệ thống bắt đầu hoạt động, đèn làm việc bật sáng Tùy chọn chế độ làm việc nào thì đèn chế độ đó sẽ sáng lên, đồng thời xi lô đá xả đá và đèn báo xi lô đá cũng bật sáng.
+ Khi cân đủ 650kg van đá sẽ ngắt và van đất sét sẽ hoạt động
+ khi đủ 900kg van đất sét ngắt và van quặng hoạt động
+ khi đủ 970kg van quặng ngắt van phụ gia hoạt động
+ khi đủ 1000kg trạm cân xả và băng tải,xilo quay hoạt động
+ trạm cân xả hết thì băng tải và lò quay vẫn hoạt động thêm 5s nữa.
+ sau khi băng tải ngừng lò nung sẽ hoạt động nung trong 20s
+ nếu chọn chế độ 1 lần quá trình sẽ ngừng còn chế độ tự động thì lại tiếp tục chu trình tiếp theo.
GIÁ HỆ THỐNG VÀ KẾT LUẬN
+ chúng em đã tìm hiểu được quá trình sản xuất, dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng Rồi tìm hiểu hệ thống cân băng định lượng khá tốt và đầy đủ.
Về thực hành, thiết kế:
Hệ thống cân băng định lượng đã được lập trình hoạt động theo lô-gic và đáp ứng yêu cầu đề ra Các thông số nguyên liệu có thể tùy chỉnh trong chương trình theo yêu cầu của người vận hành, giúp đảm bảo độ chính xác và hiệu suất hoạt động.
+ mô phỏng hệ thống trên wincc đã đạt yêu cầu theo chương trình đã viết ra.
Tuy nhiên, nhóm tụi em vẫn gặp một chút vấn đề nhỏ trong quá trình mô phỏng.Về độ nhạy của cân đo chưa được chuẩn 100% do công cụ trong wincc không thiết lập được giá trị bước nhảy chính xác dẫn đến có ảnh hưởng chút so với giá trị đã đặt ra sẵn trong chương trình plc.
