Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống điều khiển DCS nhà máy xi măng VCM( sông Gianh)..................................................................................................................................................
Mục Lục : Trang Mô tả dây chuyền sản xuất xi măng công ty 1.1 Giới thiệu chung ……………………………………………………………… 1.2 Quy trình sản xuất …………………………………………………………… Nghiên cứu cấu hình thống điều khiển DCS dây chuyền sản xuất xi măng 2.1 Mô tả cấu hình hệ thống DCS ………………………………………………6 2.2 Trình bày chức khâu hệ thống ……………………… 2.3 Mô tả Bus phương thức truyền thông hệ thống ………… 10 a) Các khái niệm …………………………………………………… 10 b) Các Bus phương thức truyền thông hệ thống ……………… 11 Nghiên cứu điều khiển dây chuyền sản xuất – PLC S7-400 CPU 414- 5H 3.1 Giới thiệu chung …………………………………………………………… 12 3.2 Đặc tính kỹ thuật phần cứng …………………………………………… 14 3.3 Cấu trúc chương trình ……………………………………………………… 16 TÌM HIỂU DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG – VCM Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng công ty 1.1 Giới thiệu chung Công ty Vật liệu xây dựng Việt Nam (VCM), thành lập năm 2008, công ty cổ phần chuyên sản xuất xi măng sống xi măng; Kinh doanh vật liệu xây dựng, gồm xi măng, xi măng sống, nguyên liệu cho sản xuất xi măng sống xi măng; Sản xuất điện từ nhà máy quay gió Sản xuất xi măng theo phương pháp khô, hệ thống lò quay, tháp trao đổi nhiệt gồm hai nhánh (5 tầng cho nhánh).Quy mô xây dựng nhà máy xi măng Quảng Phúc bao gồm :01 Nhà máy Clinker với công suất bảo hành 5.000 (công suất thiết kế 5.500 tấn) Clanhke ngày (diện tích khoảng 132,12ha), 01 Nhà máy Xi măng với công suất thiết kế 2.200.000 xi măng năm (diện tích khoảng 29,33 ha) Hình : Mô hình nhà máy 1.2 Quy trình sản xuất : Mô tả quy trình sản xuất : Nguyên liệu dùng để sản xuất xi măng đá vôi đất sét, người ta dùng quặng sắt Bôxít phiến Silíc để làm nguyên liệu điều chỉnh B1 Khai thác & Đập nguyên liệu Đá vôi đất sét khai thác chở xe tải tới trạm đập Tại chúng đập chung với Phương pháp làm tăng độ đồng vật liệu giảm lượng bụi thải Vật liệu từ mỏ làm giảm kích thước máy đập khác nhau.Các khối đá làm giảm kich thước từ 120cm đến khoảng từ 1.2 – 8cm Vật liệu thô cần sấy để việc pha trộn đập hiệu Nguyên liệu sau đập lẫn chạy qua máy Phân tích hệ thông sử dụng tia Gamma ngẫu nhiên để giám sát điều chỉnh thành phần hóa học hỗn hợp đá vôi, đất sét B2 Lưu kho tạm thời trộn nguyên liệu Từ trạm đập, nguyên liệu thô vận chuyển vào kho tròn băng tải Nguyên liệu đồng sơ trước đưa vào máy nghiền B3 Phối liệu Trạm phối cấp liệu cấp nguyên liệu tới máy nghiền với số lượng thành phần định nhằm đạt hệ số chế tạo mong muốn B4 Nghiền nguyên liệu Nguyên liệu nghiền máy nghiền liệu tới độ mịn yêu cầu Sau bột liệu nghiền đưa tới siloo đồng bột liệu B5 Đồng Bột liệu trộn chưa silo đồng nhất, từ cấp tới tháp trao đổi nhiệt B6 Trao đổi nhiệt phân hủy Bột liệu nung sơ tháp trao đổi nhiệt dạng xiclon phân hủy buồng phân hủy (Calciner) B7 Nung Dưới tác dụng quay với độ nghiêng từ 3- 4oC lò bột liệu luân chuyển qua zone lò kết khối nhiệt độ 1300 - 1400oC B8 Làm nguội clinker Sau trình nung để hình thành clinker người ta làm nguội nhanh clinker xuống khoảng 75-100oC dàn ghi làm lạnh, quạt cao áp nước làm lạnh Những viên clinker đạt yêu cầu rơi thẳng xuống gầu xiên, viên, tảng clinker chưa đạt yêu cầu dàn ghi vận chuyển tới máy đập sơ đến kích thước yêu cầu rơi xuống gầu xiên vận chuyển lên đổ xuống gầu nâng vận chuyển đổ vào xích cào, vận chuyển đổ vào silô clinker ủ Phần lớn nhiệt lượng tỏa trình làm nguội clinker thu hồi để sử dụng cho sản xuất B9 Chứa clinker Sauk hi làm nguôi clinker băng tải vận chuyên vào kho chứa clinker trạm cấp liệu cho giai đoạn nghiền clinker tạo thành xi măng B10 Nghiền clinker Các phụ gia đưa vào trình nghiền clinker nhằm đạt sản phẩm xi măng có phẩm cấp chủng loại theo yêu cầu B11 Chứa, đóng gói vận chuyển Xi măng thành phần chuyển tới silo chứa xi măng mác PCB40 Sau xi măng xuất dạng bao, rời theo đường bộ, đường thủy Nghiên cứu cấu hình thống điều khiển DCS dây chuyền sản xuất xi măng 2.1 Mô tả cấu hình hệ thống DCS Toàn trình sản xuất nhà máy thực tự động hoá mức độ cao điều khiển tập trung CCR (Central Control Room) để kiểm soát toàn hoạt động nhà máy, đồng thời cho phép điều chỉnh kịp thời thông số chất lượng sản phẩm thay đổi có cố bất thường xảy Hệ DCS hệ điều khiển chia sé, thời điểm đảm nhận lượng lớn tác vụ Để thực điều toàn nhà máy trang bị Server chia làm nhóm Tầng sáu trạm vận hành OS1, OS2, OS3, OS4, OS5, OS6 (Operator Station) để điều khiển giám sát công đoạn, phòng kỹ sư chứa hai trạm máy chủ với trạm điều khiển kỹ sư Tầng trạm trường Field Station (FS) : + FS1 ( Limestone crusing & conveying E.R( 801)) + FS2 ( Raw material crusing & conveying E.R(802) and Limestone pre – blending storage E.R (803)) + FS3 ( Raw material grinding Waste gas treatment (804)) + FS4 ( Clinhker Cooling and conveying Electric Room (805)) + FS5 ( Cool Grinding (806)) 2.2 Trình bày chức khâu hệ thống Tầng sáu trạm vận hành OS1, OS2, OS3, OS4, OS5, OS6 (Operator Station) để điều khiển giám sát công đoạn : Chứa vận chuyển nguyên liệu; đồng bột liệu cung cấp cho lò nung; làm nguội clanhke, kho chứa xuất clanhke phận dịch vụ; nghiền xi măng; nghiền than; trạm đập đá vôi, đá shake;vận chuyển chứa phụ gia; đóng bao, xuất xi măng bao xi măng rời; cảng nhà máy; trạm điện toàn nhà máy Hệ thống thiết kế cho trạm vận hành (OS) kiểm tra giám sát từ công đoạn trở lên Phòng kỹ sư : thiết đặt thông số điều khiển giám sát trình vận hành hệ thống , lưu trữ thông tin Chức trạm trường : + FS1 ( Limestone crusing & conveying E.R( 801)) : Sử dụng PLC S-400 điều khiển động vận chuyển động nghiền đá vôi + FS2 ( Raw material crusing & conveying E.R(802) and Limestone pre – blending storage E.R (803)) :sử dụng PLC S-400 - Raw material crusing & conveying E.R(802) : điều khiển động vận chuyển động nghiền nguyên liệu khác - Limestone pre – blending storage E.R (803) : điều khiển động trộn vận chuyển đá vôi nghiền trước vào kho lưu trữ + FS3 ( Raw material grinding& Waste gas treatment (804)) : Sử dụng PLCS400điều khiển động nghiền phụ gia xử lý khí thải + FS4 ( Clinhker Cooling and conveying Electric Room (805)) : Sử dụng PLC S400 điều khiển tốc độ động làm mát clinker, động vận chuyển clinker vào buồng chứa, động bơm nước + FS5 ( Coal Grinding (806)) : sử dụng PLC S400 điều khiển tốc độ động dòng vào từ kho chứa clinker, động nghiền than đá cung cấp cho lò nung clinker 2.3 Mô tả Bus phương thức truyền thông hệ thống a) Các khái niệm + Truyền thông (communication): Là trình trao đổi thông tin hai chủ thể với Ví dụ, hai PLC trao đổi thông tin với mạng truyền thông công nghiệp + Mạng (network): Là hệ thống bao gồm nhiều trạm (station) nối với để trao đổi thông tin Mỗi mạng bao gồm nhiều phân mạng (subnet) + Gateway: Là thiết bị để ghép nối hai hay nhiều phân mạng có khả truyền 10 thông khác Ví dụ, trạm PLC S7-400 đóng vai trò gateway ghép nối hai phân mạng (subnet) khác subnet subnet 2.Hai phân mạng có đặc điểm vật lý giống khác (ví dụ, gateway nối mạng Ethernet với mạng PROFIBUS) + Liên kết (link): Là phép gán logic cho phép việc truyền thông chủ thể với chủ thể khác để thực dịch vụ truyền thông + Fiber Trans :thiết bị kết nối cho cáp sợi quang cáp Ethernet b) Các Bus phương thức truyền thông hệ thống - Ethernet phương pháp truy cập mạng máy tính cục (LAN) sử dụng phố biến Ethernet hình thành định nghĩa chuẩn 802.3 IEEE:dung để kết nối trạm OS, hai Sever, trạm máy chủ kỹ sư - Profibus-DP (Distributed Peryphery) sử dụng để kết nối thiết bị điều khiển với ngoại vi phân tán ( cấp thiết bị trường, phương thức truyền thông chuẩn RS485 cáp quang), hệ thống điều khiển : Profibus-DP đóng vai trò sử dụng để kết nối Fiber trans với PLC, PLC với nhau, PLC với biến tần - Profibus-PA (Process Automation) mở rộng DP sử dụng môi trường chống cháy, nổc : sử dụng để kết nối PLC với biến tần - Cáp quang( sử dụng ánh sang để truyền liệu với tốc độ cực cao) : kết nối PLC tới trạm máy chủ trông qua “Fiber trans” c) Mô hình mạng truyền thông Siemens 11 Giải pháp truyền thông nhà máy xi măng VCM Cấp chấp hành: Truyền thông theo chuẩn frofibus_DP -Các thiết bị: Motor,đèn cảnh báo,sensor, biến tần,loadcell… Cấp điều khiển: Truyền thông theo chuẩn profibus_DP -Các thiết bị: PLC S7, module truyền thông Cấp giám sát: Truyền thông theo chuẩn frofibus_DP -Các thiết bị: Máy tính giám sát module truyền thông, phần mềm WinCC, SIMATIC Manager… Nghiên cứu điều khiển dây chuyền sản xuất – PLC S7-400 CPU 414- 5H 3.1 Giới thiệu chung S7-400 thiết bị điều khiển logic khả trình tiếp sau S7-300 Siemens phát triển, dùng ứng dụng lĩnh vực lớn.Hầu hết nhiệm vụ tự động hóa thực với thành phần lựa chọn phù hợp 12 PLC S7-400 có ưu điểm vượt trội so với điều khiển logic khả trình trước phần cứng phần mềm Đó là: - CPU phân loại chuyên biệt rõ ràng - Tốc độ xử lý CPU cao - Module nhỏ gọn - Có nhiều loại module phù hợp cho cấu hình trung tâm cấu hình trạm phân tán - Các module tín hiệu lắp vào, gỡ hệ thống có điện Thuận tiện thay module Thành phần Thành phần cấu tạo quan trọng S7-400 gồm: - Thanh rack - Khối nguồn - CPU - Thẻ nhớ lưu trữ liệu - Module tín hiệu (SM) - Module giao tiếp (IM) - Kích thước: rộng - cao - sâu : 50 - 290 - 219 mm; nặng 995g 13 Kết nối S7-400 kết nối cách sau: - Qua Simatic Net CP Enthernet tới mạng Enthernet công nghiệp - Qua Simatic Net CP PROFIBUS tới mạng PROFIBUS khác - Qua giao tiếp MPI có sẵn tới mạng MPI khác - Qua giao tiếp PROFIBUS DP có sẵn tới mạng giao tiếp PROFIBUS khác 3.2 Đặc tính kỹ thuật phần cứng - Sử dụng nguồn 24 VDC - Công suất tiêu thụ 7.5 W - Bộ nhớ : + Bộ nhớ làm việc : - Bộ nhớ chương trình : 2MByte - Bộ nhớ liệu : MByte + Bộ nhớ tải : - Bộ nhớ FEPROM mở rộng tối đa : 64 Mbyte - Bộ nhớ RAM tích hợp tối đa : 512 Kbyte - Bộ nhớ RAM mở rộng tối đa : 64 Mbyte - Tốc độ xử lý CPU : + For bit operations, typ 18.75 ns + For word operations, typ 18.75 ns + For fixed point arithmetic, typ 18.75 ns + For floating point arithmetic, typ 37.5 ns - Bộ đếm, định thời: + S7 counter : 2048 (Miền nhớ phục vụ đếm bao gồm việc lưu giữ giá trị đặt trước (PV-Preset Value), giá trị tức thời (CVCurrent Value) giá trị logic đầu Counter) + S7 Timers : 2048(Miền nhớ phục vụ thời gian bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt trước (PV-Preset Value), giá trị tức thời (CVCurrent Value) giá trị logic đầu Timer) 14 - Vùng liệu khả nhớ lớn : 8192 byte - Vùng địa : - I/O ( Vùng địa vào/ra ) • Inputs kbyte • Outputs kbyte - Process image( Vùng đệm địa vào/ra số ) • Inputs, tùy biến: kbyte • Outputs, tùy biến : kbyte - Có đồng hồ thời gian thực - Số hoạt động liên tục : 16h - Giao tiếp : + ngõ giao tiếp RS485 + ngõ giao tiếp quang học : Ethernet RJ45 - Chức giao tiếp : truyền thông PG/OP, ghi liệu định tuyến, S7 định tuyến Hỗ trợ giao tiếp S7,tương thích truyền thông S5 (via CP max 10 and FC AG_SEND and FCAG_RECV), truyền thông tiêu chuẩn (FMS) Via CP and loadable FB - Giao tiếp IE mở rộng : + TCP/IP : qua giao diện PROFINET tích hợp nạp FBS ( tối đa 62 kết nối) + ISO-on-TCP (RFC1006) : qua giao diện PROFINET tích hợp CP 443-1 nạp FBS ( tối đa 62 kết nối) + UDP :qua giao diện PROFINET tích hợp nạp FBS ( tối đa 62 kết nối) 15 + Tổng số kết nối: 64 - Ngôn ngữ lập trình hỗ trợ : LAD, FBD, STL, SCL, CFC, GRAPH, HiGraph@ Bộ nhớ PLC S7-400 chia làm vùng sau: - Vùng chứa chương trình ứng dụng,được chia làm miền: + OB (Orgianization Block): Miền chưa chương trình tổ chức + FC (Funtion) : Miền chứa chương trình tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu với chương trình gọi + FB (Funtion Block) : Miền chứa chương trình tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác -Vùng chứa tham số hệ điều hành chương trình ứng dụng Các module mở rộng: -Các module mở rộng chia thành loại chính: + Module nguồn nuôi PS (Power Supply), có loại 2A,5A,10A + Module mở rộng tín hiệu vào/ra bao gồm: Module mở rộng cổng vào số, module mở rộng cổng vào/ra tương tự +Module ghép nối IM (Interface module) có nhiệm vụ nối nhóm module mở rộng lại với thành khối quản lý chung module CPU +Module có chức điều khiển riêng FM (Funtion Module) +Module phục vụ truyền thông mạng PLC PLC với máy tính 3.3 Cấu trúc chương trình Chương trình cho PLC S7-400 lưu nhớ PLC vùng dành riêng cho chương trình Khối chọn phải khối OB1 khối mà PLC quét thực lệnh thường xuyên, từ lệnh đến lệnh cuối quay lại lệnh 16 Lập trình có cấu trúc (structure programing) : chương trình chia thành phần nhỏ (chương trình FC hay FB ), phần thực nhiệm vụ cụ thể toán điều khiển chung toàn phần lại quản lý thông bời khối OB1 Trong OB1 có lệnh gọi khối chương trình theo thứ tự phù hợp với toán điều khiển đặt Một nhiệm vụ cụ thể chia thành nhiều nhiệm vụ cụ thể nhỏ đó, chương trình chia thành khổi chương trình khác -PLC S7-400 có khối sau: +Khối OB: Tổ chức quản lý chương trình điều khiển +Khổi FC: Khối chương trình với chức riêng giống chương trình hàm + Khối FB : Là khối FC đặc biệt có khả trao đổi lượng liệu lớn với khối chương trình khác +Khối DB: Chứa liệu cần thiết để thực chương trình Giao diện phần mềm ( nguồn internet) : giao tiếp WINCC với Simatic S7 17 Các phương thức truyền thông WINCC 18 19 [...]... nổc : sử dụng để kết nối PLC với các biến tần - Cáp quang( sử dụng ánh sang để truyền dữ liệu với tốc độ cực cao) : kết nối các PLC tới trạm máy chủ trông qua các “Fiber trans” c) Mô hình mạng truyền thông của Siemens 11 Giải pháp truyền thông nhà máy xi măng VCM Cấp chấp hành: Truyền thông theo chuẩn frofibus_DP -Các thiết bị: Motor,đèn cảnh báo,sensor, biến tần,loadcell… Cấp điều khiển: Truyền... cáp sợi quang và cáp Ethernet b) Các Bus và phương thức truyền thông trong hệ thống - Ethernet là phương pháp truy cập mạng máy tính cục bộ (LAN) được sử dụng phố biến nhất Ethernet được hình thành bởi định nghĩa chuẩn 802.3 của IEEE:dung để kết nối các trạm OS, hai Sever, và trạm máy chủ của kỹ sư - Profibus-DP (Distributed Peryphery) sử dụng để kết nối thiết bị điều khiển với các ngoại vi phân tán (... nối bằng các cách sau: - Qua Simatic Net CP Enthernet tới một mạng Enthernet công nghiệp - Qua Simatic Net CP PROFIBUS tới một mạng PROFIBUS khác - Qua giao tiếp MPI có sẵn tới một mạng MPI khác - Qua giao tiếp PROFIBUS DP có sẵn tới một mạng giao tiếp PROFIBUS khác 3.2 Đặc tính kỹ thuật phần cứng - Sử dụng nguồn 24 VDC - Công suất tiêu thụ 7.5 W - Bộ nhớ : + Bộ nhớ làm việc : - Bộ nhớ chương trình... cảnh báo,sensor, biến tần,loadcell… Cấp điều khiển: Truyền thông theo chuẩn profibus_DP -Các thiết bị: PLC S7, các module truyền thông Cấp giám sát: Truyền thông theo chuẩn frofibus_DP -Các thiết bị: Máy tính giám sát và module truyền thông, phần mềm WinCC, SIMATIC Manager… 3 Nghiên cứu bộ điều khiển chính của dây chuyền sản xuất – PLC S7-400 CPU 414- 5H 3.1 Giới thiệu chung S7-400 là thiết bị điều... địa chỉ : - I/O ( Vùng địa chỉ vào/ra ) • Inputs 8 kbyte • Outputs 8 kbyte - Process image( Vùng bộ đệm địa chỉ vào/ra số ) • Inputs, có thể tùy biến: 8 kbyte • Outputs, có thể tùy biến : 8 kbyte - Có đồng hồ thời gian thực - Số giờ hoạt động liên tục : 16h - Giao tiếp : + 2 ngõ giao tiếp RS485 + 2 ngõ giao tiếp quang học : Ethernet RJ45 - Chức năng giao tiếp : truyền thông PG/OP, ghi dữ liệu định tuyến,... mở rộng lại với nhau thành một khối và được quản lý chung bởi module CPU +Module có chức năng điều khiển riêng FM (Funtion Module) +Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC hoặc giữa PLC với máy tính 3.3 Cấu trúc chương trình Chương trình cho PLC S7-400 được lưu trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho chương trình Khối được chọn phải là khối OB1 là khối mà PLC luôn quét và thực hiện các