đồ án tốt nghiệp đại học đề tài nghiên cứu tính toán hệ thống điều khiển lò nung clinke

Lí do chọn đề tài• Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế, việc áp dụng các phương thức quy trình hiện đại vào trong các ngành công nghiệp là điều tất yếu.. Trong đó hệ thống các l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

1 Lí do chọn đề tài

• Ngày nay, cùng với sự phát triển của kinh tế, việc áp dụng các phương thức quy trình hiện đại vào trong các ngành công nghiệp là điều tất yếu Trong đó hệ thống các lĩnh vực như công nghiệp, nông nghiệp, khoa học vũ trụ, môi trường, khoa học công nghệ và nhiều lĩnh vực khác nữa.

• PLC là thiết bị điều thu thập, giám sát, xử lý dữ liệu và điều khiển quá trình trong công nghiệp Scada(Supervisory Control And Data Acquisition) đã xuất hiện ngày càng nhiều trong khiển lập trình được nó cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình Bộ điều khiển PLC được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành, nhiều máy móc như: cấp nước, xử lí nước thải, giám sát năng lượng

Với việc sử dụng nhưng bộ điều khiển lập trình,chúng em đã chọn đề tài

“Nghiên cứu, tính toán hệ thống điều khiển lò nung clinke”

2 Mục tiêu nghiên cứu

•Tìm hiểu các quá trình để sản xuất xi trong đó là quá trình nung các nguyên liệu trong lò nung quay để tạo ra clinker.

•PLC của hãng Siemens được sử dụng phổ biếntrong công nghiệp, các nhà máy, xí nghiệp đã sử dụng các hệ thống sản xuất tự động với dòng sản phẩm PLC : S7 200, S7 300, S7 400, S7 1200, đặc biệt là PLC S7 1200 Khả năng kết nối với nhiều giao diện một cách dễ dàng với tính ổn định của hệ thống cao

Chính vì vậy chúng em đã chọn PLC S7 1200 CPU1214DC/DC/DC

4 Nội dung nghiên cứu

-Tìm hiểu về quá trình sản xuất xi măng đặc biệt là quá trình lò nung clinker- Tìm hiểu về PLC S7 1200 CPU1214DC/DC/DC

- Sử dụng và khai thác phần mềm TIA Protal v13 phục vụ viết chương trình cho PLC S7 1200.

- Hoàn thành thuyết minh.

5 Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài

- Phục vụ trong công tác học tập, nghiên cứu và giảng dạy trong các trường đại học, cao đẳng, trung cấp thuộc những khối ngành kỹ thuật trên khắp cả nước, giúp sinh viên tiếp cận thức tế có cái nhìn khách quan và chân thực nhất trong quá trình học tập.

- Tạo tiền đề cho việc ứng dụng vào những nhà máy, xí nghiệp

II KHÁI QUÁT VÀ SẢN XUẤT CLINKE

Khái niệm clinke

Sơ lược về sản xuất

Các phương pháp điều khiển

1 Khái niệm Clinke

• Clinke( xi măng )là sản phẩm lung thiêu kết ở 14500C của đá vôi đát sét và một số phụ gia điều chỉnh như quặng sắt, cát, boxit Thành phần hóa học

của phối liệu gồm 4 oxit như CaO (từ đá vôi) và SiO2,Fe2O3,Al2O3(từ đất sét) nếu thiếu sẽ được điều chỉnh bằng các phụ gia điều chỉnh trên,4 oxit chính trong phối liệu khi nung đến 1450o sẽ phản ứng với nhau tạo thành 4 khoáng chính trong clinke C3S (3CaO SiO2); C2S(2CaO SiO2);

C3A(3CaO Al2O3); C4AF (4CaO Al2O3.Fe2O3 ).

2.Sơ lược về sản xuất

• Xi măng là vật liệu thông dụng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng• Một số hình ảnh xi măng trong công nghiệp xây dựng :

•Để được sản phẩm cuối cùng thì cần phải trải qua 6 giai đoạn chính:

1 Tách chiết nguyên liệu thô

2 Nghiền, phân chia theo tỉ lệ, và trộn lẫn3 Giai đoạn trước khi cho vào lò

4 Giai đoạn trong lò

5 Giai đoạn làm mát và giai đoạn nghiền hoàn chỉnh6 Đóng bao và vận chuyển

Sơ đồ tóm tắt quá trình sản xuất xi măng :

Quá trình nung clinke trong lò quay

nguội

3 Các phương pháp điều khiển lò nung

• Điều khiển lò nung bằng PID

• Điều khiểm lò nung bằng vi điều khiển• Điều khiển lò nung bằng PLC

III THIẾT KẾ MÔ HÌNH LÒ NUNG

Sơ đồ công nghệ lò nung

Phương pháp lập trình điều khiển

Ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder Logic)

4Lưu đồ thuật toán

1 Sơ đồ công nghệ lò nung

Cấu tạo của lò nung gồm các bộ phận sau :

- Khối cấp nhiệt cho lò: Gồm dây mai so được nối với nguồn điện áp 220v và quạt đặt

đằng sau dây mai so để thổi nhiệt vào lò Khối này nà được đặt trong một hộp kín và chỉ có một ống nối đưa nhiệt vào trong lò.

-Khối cấp nguyên liệu: gồm 1 phễu và 1 xi lanh Xi lanh được ghép với một tấm lưới để

ngăn chặn nguyên liệu cấp vào lò khi chưa hoạt động lò cũng như chưa đủ khô của nguyên liệu.

-Khối thân lò: Thân lò gồm 3 lớp là sắt cát sắt Lớp trong của lò gồm có các rãnh để khi có

nguyên liệu các rãnh đó có nhiện vụ đảo nguyên liệu làm cho nguyên liệu đều hơn Ngoài ra thân lò được gắn với 2 trục quay bi nhằm làm cho lò quay cùng với 1 động cơ nối vào bộ xích gắn với thân lò

-Khối làm mát: Gồm 1 quạt và 1 băng tải Quạt được đặt nằm ngang với băng tải để làm

mát nguyên liệu đi ra từ lò nung.

• Nguyên lý làm việc của lò quay

- Khi nhiên liệu rơi từ lò nung xuống băng tải tác động cảm biến quang CB=1, băng tải chạy và quạt làm mát bật

- So sánh 2: : to

đặt2 =to

thực2=>3500C ( nhiệt độ đặt và nhiệt độ cảm biến cuối lò , nhiệt độ này để khống chế điều khiển nơi cấp nhiệt) :

+ Quạt thổi nhiệt dừng

+ Động cơ tạo quay lò dừng + Ngừng cấp điện cho dây maiso

+ Sau 10s quạt làm mát dừng và băng tải dừng - Nút Stop dừng khẩn cấp.

2 Phương pháp lập trình điều khiển

•Khác với phương pháp điều khiển cứng, trong hệ thống điều khiển có lập trình,cấu trúc bộ điều khiển và cách đấu dây độc lập với chương trình.

•Chương trình định nghĩa hoạt động điều khiển được viết nhờ sự giúp đỡ của một máy vi tính.

•Để thay đổi tiến trình điều khiển, chỉ cần một thay đổi nội dung bộ nhớ điều khiển, chứ không cần thay đổi cách nối dây bên ngoài Qua đó, ta thấy được ưu điểm của phương pháp điều khiển lập trình được so với phương pháp điều khiển cứng Do đó, phương pháp này được sử dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực điều khiển vì nó rất mềm dẻo…

•Phương pháp điều khiển lập trình được thực hiện theo các bước sau:

3 Ngôn ngữ lập trình LAD (Ladder Logic)

Chương trình LAD bao gồm cột dọc biểu diễn nguồn điện logic cùng với các kí hiệu công tắc logic tạo thành một nhánh mạch điện logic nằm ngang Ở hình bên, logic điều khiển được biểu diễn bằng hai công tắc thường hở, một công tắc thường đóng và một ngõ ra relay logic.

Các qui ước của ngôn ngữ lập trình LAD:

Các đường dọc trên sơ đồ biểu diễn đường công suất, các mạch được nối kết với đường này.Mỗi nấc thang (thanh ngang) xác định một hoạt động trong quá trình điều khiển.

Sơ đồ thang được đọc từ trái sang phải và từ trên xuống Nấc ở đỉnh thang được đọc từ trái sang phải, nấc thứ hai tính từ trên xuống cũng đọc tương tự… Khi ở chế độ hoạt động, PLC sẽ đi từ đầu đến cuối chương trình thang sau đó lặp đi lặp lại nhiều lần Quá trình lần lượt đi qua tất cả các nấc thang gọi là chu kỳ quét.

Mỗi nấc thang bắt đầu với một hoặc nhiều ngõ vào và kết thúc với ít nhất một ngõ ra.

Các thiết bị điện được trình bày ở điều kiện chuẩn của chúng Vì vậy, công tắc thường hở được trình bày ở sơ đồ thang ở trạng thái hở Công tắc thường đóng được trình bày ở trạng thái đóng.

Thiết bị bất kỳ có thể xuất hiện trên nhiều nấc thang Có thể có một rơle đóng một hoặc nhiều thiết bị.Các ngõ vào và ra được nhận biết theo địa chỉ của chúng, kí hiệu tùy theo nhà sản xuất qui định.

4 Lưu đồ thuật toán

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN

Cảm ơn các quý thầy cô !Cảm ơn hội đồng bảo vệ !

Đặc biệt cảm ơn thầy Nguyễn Trung Thành !