Nghiên cứu, nâng cấp hệ thống điều khiển dây chuyền nhà máy sản xuất gạch tuynel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI        LÊ QUANG HẢI NGHIÊN CỨU, NÂNG CẤP HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN NHÀ MÁY SẢN XUẤT GẠCH TUYNEL LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ðIỆN Mà SỐ: 60.52.02.02 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : TS. NGÔ TRÍ DƯƠNG HÀ NỘI - 2013 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, ñược thực hiện dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Ngô Trí Dương. Các số liệu, kết quả trình bày trong bản luận văn là trung thực có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Hà nội, ngày 26 tháng 03 năm 2013 Người thực hiện Lê Quang Hải Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… ii LỜI CÁM ƠN Lời ñầu tiên cho phép tôi ñược xin gửi lời cám ơn tới các Thầy Cô giáo những người ñã trực tiếp giảng dậy và truyền ñạt kiến thức cho tôi, ñó là những nền tảng cơ bản, hành trang vô cùng quí giá trong cuộc sống. ðặc biệt là thầy giáo T.S Ngô Trí Dương phó chủ nhiệm khoa Cơ - ðiện Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội người ñã trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi cũng xin gửi lời cám ơn tới gia ñình, bạn bè, ñồng nghiệp và cơ quan ñã có sự giúp ñỡ, ñộng viên trong suốt thời gian học tập và làm luận văn. Trong quá trình thực hiện ñề tài do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên ñề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận ñược ý kiến của các Thầy Cô giáo và các bạn ñồng nghiệp ñể bản luận văn ñược hoàn chỉnh hơn ! Xin trân trọng cám ơn ! Hà nội, ngày 26 tháng 03 năm 2013 Học viên Lê Quang Hải Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN………………………………………………………………………i LỜI CẢM ƠN.………………………….…………………………………………… ii MỤC LỤC ……………………………………………………………………………iii DANH MỤC BẢNG ………………………………………………………………….vi DANH MỤC HÌNH ………………………………………………………………….vii DANH MỤC VIẾT TẮT…………………………………………………………….viii MỞ ðẦU 1 1. ðặt vấn ñề 1 2. Mục tiêu của ñề tài 2 3. Nội dung nghiên cứu 2 4. Phương pháp nghiên cứu 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GẠCH 3 1.1. Tổng quan về Nhà máy 3 1.2. Tổng quan về dây chuyền nhà máy 4 1.2.1. Khái niệm 4 1.2.2. Sơ ñồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch tuynel 5 1.2.3. Các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm 7 1.2.4. So sánh giữa gạch tuynel và gạch thường: 9 1.2.5. Các hệ máy trong dây chuyền sản xuất 11 1.2.6. Hầm sấy - lò nung tuynel: 21 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH, ðÁNH GIÁ HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN NHÀ MÁY 25 2.1. Sơ ñồ ñiều khiển hệ thống 25 2.1.1. Sơ ñồ khối ñiều khiển (Phụ lục 1) 25 2.1.2. Sơ ñồ mạch ñiều khiển (Phụ lục 2) 25 2.1.3. Trung tâm ñiều khiển 25 2.1.4. Thiết bị cấp trường 27 2.1.5. Lưu ñồ thuật toán của hệ thống dây chuyền 27 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… iv 2.2. Phân tích hệ thống 29 2.2.1. Hệ thống cấp liệu 29 2.2.2. Hệ thống ñiều khiển máy trộn liệu 30 2.2.3. Hệ thống cán thô 32 2.2.4. Hệ thống máy nhào lọc 33 2.2.5. Hệ thống máy cán mịn 35 2.2.6. Hệ thống nhào ñùn ép 36 2.2.7. Hệ thống cắt tự ñộng 38 2.3. Hệ thống ñiều khiển Hầm lò tuynel 40 2.3.1. Nguyên lý hoạt ñộng Hầm sấy 40 2.3.2. Nguyên lý hoạt ñộng lò nung 41 2.4. Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển lò nung tuynel 43 2.5. Nhận xét ñánh giá về hệ thống 44 CHƯƠNG 3: GIẢI PHÁP - NÂNG CẤP HỆ THỐNG 46 3.1. Xây dựng giải pháp và Nâng cấp hệ thống 46 3.1.1. Mục ñích 46 3.1.2. ðề xuất các giải pháp 46 3.2. Giải pháp công nghệ nâng cấp hệ thống ñiều khiển nhiệt ñộ 47 3.2.1. Sơ ñồ khối ñiều khiển nhiệt ñộ lò khi ứng dụng biến tần 47 3.2.2. Ứng dụng biến tần ñiều khiển nhiệt ñộ lò 47 3.3. Nâng cấp hệ thống 54 3.3.1. Bộ ñiều khiển lập trình PLC S7-300 55 3.3.2. Xây dựng chương trình ñiều khiển dây chuyền thiết bị CBTH 60 3.3.3. Chương trình ñiều khiển hoạt ñộng của dây chuyền (Phụ lục 4) 66 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… v CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG HOẠT ðỘNG DÂY CHUYỀN 67 4.1. Tổng quan về hệ thống giám sát 67 4.2. Thiết lập giao diện ñiều khiển, giám sát dây chuyền sản xuất 67 4.2.1 Tạo Graphics designer 67 4.2.2. Tạo các Tag cho chương trình 69 4.2.3. Tạo giao diện hình ảnh 70 4.2.4. Tạo thuộc tính cho ñối tượng 74 4.3. Chạy chương trình mô phỏng hệ thống 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 1. Kết luận: 77 2. Kiến nghị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Chỉ tiêu phẩm cấp 7 Bảng 1.2: Chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 8 Bảng 1.3: So sánh một số chỉ tiêu chất lượng giữa 2 loại sản phẩm 9 Bảng 1.4: Thông số kỹ thuật lò tuynel 21 Bảng 3.1. So sánh giữa hai hệ thống 53 Bảng 3.2. Bảng phân công tín hiệu vào ra 62 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… vii DANH MỤC HÌNH Hình 1.0: Sơ ñồ công nghệ dây chuyền sản xuất 5 Hình 1.1: Cấu tạo máy cấp liệu 11 Hình 1.2: Máy nhào trộn 12 Hình 1.3: Cấu tạo máy nghiền thô 14 Hình 1.4: Cấu tạo máy nhào lọc 15 Hình 1.5: Máy cán mịn 16 Hình 1.6: Máy Nhào ðùn ép 17 Hình 1.7: Máy cắt gạch 19 Hình 1.8: Băng tải 20 Hình 1.9: Sơ ñồ công nghệ lò nung 22 Hình 1.10: Gạch mộc………………………………………………………… 22 Hình 1.11: Kho than 23 Hình 1.12: Hệ lò……………………………………………………………… 23 Hình 1.11: Theo dõi nhiệt ñộ lò 24 Hình 1.12: Gạch mộc chuẩn bị ñưa vào lò…………………………………… 24 Hình 1.13: ðồng hồ nhiệt ñộ lò 24 Hình 1.14: Một số hình ảnh hoạt ñộng, Sản phẩm của nhà máy 24 Hình 2.1: Trung tâm ñiều khiển 25 Hình 2.2: Kết cấu bên trong TT ñiều khiển 26 Hình 2.3:Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển dây chuyền 28 Hình 2.4: Hệ thống máy cấp liệu ñất và than 29 Hình 2.5: Hệ thống máy nhào trộn 30 Hình 2.6: Hệ thống máy cán thô 32 Hình 2.7: Máy nhào lọc có lưới lọc 33 Hình 2.8: Hệ thống máy cán mịn 35 Hình 2.9: Hệ thống máy nhào ñùn-ép 36 Hình 2.10: Máy cắt tự ñộng 38 Hình 2.11: Hệ thống theo dõi nhiệt ñộ lò nung 40 Hình 2.12: Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển lò nung 43 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… viii Hình 3.1: Sơ ñồ khối ñiều khiển nhiệt ñộ khi lắp biến tần 47 Hình 3.2: Nguyên lý hoạt ñộng của biến tần 48 Hình 3.3: Biểu ñồ ñường ñặc tính giữa hai hệ thống 52 Hình 3.4: Sơ ñồ cấu trúc PLC 55 Hình 3.5: Lưu ñồ thuật toán ñiều khiển cân ñịnh lượng cho nguyên liệu ñầu vào than và ñất 65 Hình 4.1: Hệ thống sau khi ñược thiết kế 73 Hình 4.2: Giao diện màn hình chạy mô phỏng hệ thống 76 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ……………………… 1 MỞ ðẦU 1. ðặt vấn ñề Trong những năm qua, ðảng và Nhà nước ñã có nhiều chủ trương, chính sách phát triển khoa học công nghệ và ñã ñạt ñược những thành tựu ñáng kể. Khoa học – Công nghệ ñã góp phần quan trọng trong phát triển sản xuất, nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm của các doanh nghiệp. Bên cạnh ñó thúc ñẩy kinh tế ñất nước, ñảm bảo an sinh xã hội và chế ñộ chính trị ñược ổn ñịnh. Nhiều thành tựu mới về khoa học công nghệ ñã ñược áp dụng vào thực tiễn sản xuất, ñời sống. Nghị quyết ðại hội ðảng toàn quốc lần thứ X, XI ñều ñã xác ñịnh tiến trình xây dựng ñất nước trong sự nghiệp công nghiệp hoá hiện ñại hoá, phấn ñấu ñến năm 2020 nước ta trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện ñại. Từ nay ñến thời ñiểm ñó, ngay từ bây giờ chúng ta phải ñẩy mạnh nền kinh tế phát triển nhanh nhưng phải ñồng bộ trên tất cả các lĩnh vực: hạ tầng kỹ thuật ñô thị, nông thôn; lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, giao thông dịch vụ thì mới ñáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế-xã hội. Bắc Ninh, cùng với ñịnh hướng chung của ñất nước, tại các kỳ ðại hội ñảng bộ của tỉnh ñã ñề ra phấn ñấu ñến năm 2015 Bắc ninh cơ bản trở thành tỉnh công nghiệp theo hướng hiện ñại và ñến năm 2020 là thành phố trực thuộc Trung ương. Sau 15 năm tái lập tỉnh, ñến nay kinh tế của Bắc Ninh luôn luôn tăng trưởng với tốc ñộ cao, hạ tầng kỹ thuật ñô thị-nông thôn, sản xuất công nghiệp ñược ñẩy mạnh với các ngành nghề khác nhau. Nhiều nhà máy, doanh nghiệp sản xuất áp dụng kỹ thuật tiến bộ công nghệ mới tạo ra nhiều sản phẩm có chất lượng ñảm bảo như : sản xuất giấy Tisue cao cấp, kính an toàn, linh kiện ñiện tử, sản xuất thép, giấy tái chế, vật liệu xây dựng.v.v ñã tạo ra thương hiệu riêng và chiếm lĩnh thị trường. Qua nghiên cứu và xem xét thực tế phát triển sản xuất công nghiệp trên ñịa bàn, trong lĩnh vực sản xuất vật liệụ xây dựng cụ thể là sản xuất gạch tuynel ñã và ñang phát triển mạnh với số lượng hiện nay là trên 50 nhà máy, ñã góp phần tăng trưởng giá trị sản xuất công nghiệp trên ñịa bàn, phát triển kinh tế-xã hội. Mặt khác, với việc sử dụng công nghệ mới trong sản xuất mà tỉnh ñã giảm thiểu những tác ñộng ảnh hưởng của những lò gạch thủ công trước kia về môi trường và ảnh hưởng ñến ñời sống kinh tế xã hội. Tuy nhiên, việc ứng dụng kỹ thuật tiến bộ mới vào trong dây chuyền sản xuất còn chưa phát triển, phần lớn các khâu trong hệ thống vẫn bán tự ñộng dẫn ñến chất [...]... dây chuy n s n xu t g ch tuynel Kho than Kho nguyên li u Máy nghi n than Máy i, máy xúc C p li u C p li u Băng t i Băng t i 1 Máy nhào thái Băng t i 2 Máy cán thô Băng t i 3 Máy nhào l c Nư c b sung Băng t i 4 Máy cán m n Băng t i 5 Máy nhào ñùn ép Máy c t t ñ ng Phơi t i nhà phơi H m tuynel Than nghi n m n Lò nung tuynel Thành ph m: phân lo i-x p kho Hình 1.0: Sơ ñ công ngh dây chuy n s n xu t Trư... khâu, t ng b ph n trong h th ng s n xu t c a nhà máy - L a ch n gi i pháp nâng c p h th ng ñi u khi n cho phù h p, nâng cao hi u su t làm vi c và hi u qu ho t ñ ng s n xu t c a nhà máy 4 Phương pháp nghiên c u Hư ng nghiên c u c a lu n văn l a ch n Công ty C ph n Xây d ng H longNhà máy g ch tuynel Châu phong huy n Qu Võ t nh B c Ninh ñ nghiên c u ñây là nhà máy có công su t l n v i công su t thi t k... ñó dùng máy cu c, g u ngư c ñưa ñ t vào máy c p li u, ñ t theo băng t i t i máy nhào thái, máy cán thô, máy nhào l c, máy cán m n, máy ñùn ép M t khác các lo i nguyên li u g y, g m bìa than, ñá sít, x than, g ch v , theo dây chuy n nghi n ñư c c p tr n vào máy nhào tr n cùng v i nguyên li u d o t i ñây các lo i nguyên li u, nhiên li u ñư c tr n ñ u v i nư c c p thêm sau ñó t i các máy cán thô, nhào l... xét: Máy cán thô là d ng máy gia công sơ b nguyên li u, làm vi c theo ki u cư ng b c theo chu kỳ, c u t o cũng ñơn gi n thu n l i cho vi c v n hành và l p ñ t Thu n ti n cho vi c s a ch a, b o dư ng thi t b … d Máy nhào l c: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Hình 1.4: C u t o máy nhào l c Khái ni m: H th ng máy l c nói chung là thành ph n không th thi u trong các nhà máy s n xu t, như Nhà máy s n xu t bê tông, Nhà máy. .. cho th trư ng B c Ninh và các ñ a phương lân c n ñ n nay s n ph m g ch tuynel c a nhà máy ñã ñư c kh ng ñ nh trên th trư ng, ñ i s ng cán b công nhân viên n ñ nh, góp ph n phát tri n kinh t xã h i t i ñ a phương 1.2 T ng quan v dây chuy n nhà máy 1.2.1 Khái ni m V dây chuy n s n xu t g ch tuynel: Dây chuy n s n xu t g ch tuynel là dây chuy n s n xu t thay th lo i hình s n xu t g ch th công trư c ñây,... t ñ tài: “ Nghiên c u, nâng c p h th ng ñi u khi n dây chuy n s n xu t g ch tuynel ” ñ ñáp ng nhu c u ñ t ra trên 2 M c tiêu c a ñ tài - Kh o sát tình hình ho t ñ ng s n xu t c a Nhà máy Trong nhóm dây chuy n s n xu t, t p trung kh o sát h th ng ñi u khi n ch bi n nguyên li u ñ u vào, ñùn ép s n ph m, b ph n ph i nhào tr n.v.v - Phân tích, ñánh giá h th ng dây chuy n ho t ñ ng c a nhà máy - ð xu t... h máy trong dây chuy n s n xu t a H th ng máy c p li u thùng: Khái ni m: ð i v i m i m t dây chuy n s n xu t thì h th ng c p nguyên li u có vai trò quan tr ng trong h th ng dây chuy n s n xu t, nh m ñ ch a và phân bi t các nguyên li u ñ u vào riêng bi t ñ cung c p v t li u cho dây chuy n theo yêu c u s n xu t Trong h th ng dây chuy n s n xu t g ch tuynel này s d ng hai máy cung c p nguyên li u + Máy. .. ni m: H th ng gia nhào tr n ñư c s d ng trên dây chuy n thi t b có vai trò quan tr ng trong h th ng dây chuy n c a nhà máy, Máy nhào tr n có nhi m v là ph i tr n nguyên li u ñ t và nguyên li u than ñư c ñ ng ñ u nh t, ñ m b o t l ph i tr n cũng như thành ph n cơ lý c a s n ph m theo yêu c u s n xu t C u t o và nguyên lý ho t ñ ng: 1-ð ng cơ 2-H p s 3-Tr c nhào có g n dao nhào 4-Thùng nhào tr n Nguyên... tr n làm vi c theo chu trình, phía trong máy tr n ñư c ch t o b ng m t l p kim lo i ch ng mài mòn và b o v thùng tr n Máy ñư c tháo l p ñơn gi n, thu n l i cho vi c di chuy n, b o dư ng và s a ch a c H th ng cán thô: Khái ni m: H th ng gia công thô ñư c s d ng trên các thi t b là máy cán tr c, máy nhào tr n, máy nghi n Trong h th ng dây chuy n c a nhà máy nhóm máy này có nhi m v chính là phá v bư c ñ... pháp nâng c p m t khâu, m t công ño n trong h th ng dây chuy n, nh m nâng cao năng su t, ch t lư ng s n ph m và ti t ki m chi phí trong s n xu t 3 N i dung nghiên c u - Th ng kê, ñánh giá tình hình ho t ñ ng c a các nhà máy g ch tuynel trên ñ a bàn t nh Ch trương chính sách c a ð ng, Nhà nư c và ñ a phương trong vi c quy ho ch và phát tri n ngành ngh s n xu t v t li u xây d ng - Nghiên c u, phân tích dây . về dây chuyền nhà máy 1.2.1. Khái niệm Về dây chuyền sản xuất gạch tuynel: Dây chuyền sản xuất gạch tuynel là dây chuyền sản xuất thay thế loại hình sản xuất gạch thủ công trước ñây, gạch. Các hệ máy trong dây chuyền sản xuất a. Hệ thống máy cấp liệu thùng: Khái niệm: ðối với mỗi một dây chuyền sản xuất thì hệ thống cấp nguyên liệu có vai trò quan trọng trong hệ thống dây chuyền. 2.2. Phân tích hệ thống 29 2.2.1. Hệ thống cấp liệu 29 2.2.2. Hệ thống ñiều khiển máy trộn liệu 30 2.2.3. Hệ thống cán thô 32 2.2.4. Hệ thống máy nhào lọc 33 2.2.5. Hệ thống máy cán mịn