Nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu của công ty gạch granite đồng nai trên cơ sở sử dụng logic mờ

B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI [ \ V XUN H NGHIấN CU CI TIN H THNG IU KHIN V GIM ST QU TRèNH TRN LIU CA CễNG TY GCH GRANITE NG NAI TRấN C S S DNG LOGIC M LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH: IU KHIN T NG H NI - 2012 B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI [ \ V XUN H NGHIấN CU CI TIN H THNG IU KHIN V GIM ST QU TRèNH TRN LIU CA CễNG TY GCH GRANITE NG NAI TRấN C S S DNG LOGIC M LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH: IU KHIN T NG Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS NGUYN DON PHC H NI - 2012 B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI [ \ V XUN H NGHIấN CU CI TIN H THNG IU KHIN V GIM ST QU TRèNH TRN LIU CA CễNG TY GCH GRANITE NG NAI TRấN C S S DNG LOGIC M TểM TT LUN VN THC S K THUT CHUYấN NGNH: IU KHIN T NG Ngi hng dn khoa hc: PGS.TS NGUYN DON PHC H NI - 2012 LI CAM OAN Tụi V Xuõn H, hc viờn lp Cao hc 10AKT-N niờn khúa 2010-2012 Sau hai nm hc v nghiờn cu, c s giỳp ca cỏc thy cụ giỏo v c bit l PGS.TS.Nguyn Doón Phc, thy giỏo hng dn tt nghip ca tụi, tụi ó i ti cui chng ng kt thỳc khúa hc thc s Tụi ó quyt nh chn ti tt nghip: Nghiờn cu ci tin h thng iu khin v giỏm sỏt quỏ trỡnh trn liu ca cụng ty Gch Granite ng Nai trờn c s s dng logic m Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi Cỏc s liu, kt qu lun l hon ton trung thc v cha c cụng b bt k cụng trỡnh no khỏc Nu cú tụi xin hon ton chu trỏch nhim H Ni, ngy 15 thỏng 04 nm 2012 Hc viờn V Xuõn H MC LC LI CAM OAN MC LC DANH MC T VIT TT DANH MC HèNH V LI NểI U CHNG 1: M U 1.1 S hỡnh thnh v phỏt trin ca cụng ty gch Granite ng Nai 1.2 Lý chn ti 1.3 Kt qu s t c CHNG 2:TNG QUAN V QUY TRèNH CễNG NGH 2.1 S qui trỡnh tng quan v cụng ngh sn xut gch Granite 2.2 Thuyt minh quy trỡnh cụng ngh 2.2.1 Cụng on nghin, trn phi liu .9 2.2.2 Cụng on sy phun 10 2.2.3 Cụng on lu tr bt n mỏy ộp 10 2.2.4 Cụng on ộp to hỡnh .10 2.2.5 Cụng on sy gch mc 11 2.2.6 Cụng on men 11 2.2.7 Cụng on nung 11 2.2.8 Cụng on hon tt sn phm 12 2.3 Quy trỡnh cụng ngh nghin v trn nguyờn liu 12 2.3.1 Cõn liu 23 2.3.2 Bng ti 23 2.3.3 Mỏy nghin bi 23 2.3.4 Hm cha 33 CHNG 3: H THNG IU KHIN HIN TI V XUT CI TIN THC HIN 34 3.1 Tỡnh trng h thng iu khin hin ti ca mỏy nghin .34 3.1.1 H thng iu khin hin ti 34 Cõn liu .34 Bng ti .35 Mỏy nghin 37 3.1.2 Thi gian nghin 45 Thi gian ca quỏ trỡnh nghin 45 3.2 xut thc hin 47 3.2.1 Phõn tớch kh nng m bo cht lng sn phm ca h thng hin ti 47 3.2.2 Xõy dng h thng iu khin mi trờn nn PLC S7-300 49 3.2.3 Tỏc ng xỏc nh thi gian nghin 55 3.3 Thc hin 56 3.3.1 Gii thiu m 57 Khỏi nim c bn 57 Cỏc phộp toỏn trờn m 58 Bin ngụn ng 58 Lut hp thnh m 59 Gii m ( rừ húa m ) 60 3.3.2 B iu khin m 62 Cu trỳc mt b iu khin m 62 Cỏc bc thit k b iu khin m 62 3.3.3 Xỏc nh mn t ting n qua suy lun m 65 3.3.4 iu khin m vi S7-300 68 Gii thiu v iu khin m .68 Cỏc bc thc hin ca mt h thng iu khin m .69 Xõy dng mt chng trỡnh iu khin m vi phn mm cu hỡnh .70 Giao tip vi h S7-300 74 Dựng m iu khin quỏ trỡnh nghin .78 3.3.5 Mụ phng 79 KT LUN .85 NH GI KT QU V HNG PHT TRIN 87 TI LIU THAM KHO .88 DANH MC T VIT TT WIN CC : Windows Control Center (Trung tõm iu khin chy trờn nn Windows ) SCADA: Super Visory Control And Data Acquisition ( H thng giỏm sỏt iu khin v thu thp x lý d liu ) DCS: Distributed Control System ( H thng iu khin phõn tỏn ) HMI: Human Machine Interface ( Giao din gia ngi v mỏy ) PLC: Programmable Logic Controller ( Thit b iu khin lp trỡnh c ) FCPA: Fuzzy Control Parameter Assignment ( Chng trỡnh h tr lp trỡnh m choPLC S7-300 ) STTP: Sodiumtripoly Photphat ( Na2PO4 ) ( Cht chng lng hay to lng ) FB: Function Block ( Khi chc nng ) FC: Function ( Hm chc nng ) SFC: System Function ( Hm chc nng h thng ) SFB: System Function Block (Khi hm chc nng h thng) DB: Data Block ( Khi d liu ) DANH MC HèNH V Hỡnh 1.1: Tũa nh iu hnh nh mỏy Gch GRANITE ng Nai Hỡnh 1.2: Sn phm gch mu Hỡnh 2.1: Quy trỡnh tng quan v cụng ngh sn xut gch Hỡnh 2.2.1: Cụng on nghin v trn phi liu Hỡnh 2.3.3.1 : Mỏy nghin ca hóng Siti 24 Hỡnh 2.3.3.2: Tm lút bờn thựng nghin 29 Hỡnh 2.3.3.3: Cỏc dng vt nghin 30 Hỡnh 2.3.3.4: Mt ct bờn thựng nghin .30 Hỡnh 2.3.5 : S mụ t vic phi hp nhim v tng cụng on 33 Hỡnh 3.1.1: Cụng on cõn liu 34 Hỡnh 3.1.2: Bng ti chuyn vt liu nghin .35 Hỡnh 3.2.1: PLC S7-200 49 Hỡnh 3.2.2: PLC S7-300 49 Hỡnh 3.2.4 : PLC S7-300 50 Hỡnh 3.2.5 : Modul I/O ca PLC S7-300 50 Hỡnh 3.2.6 : Thc hin chng trỡnh 50 Hỡnh 3.2.7: Module m rng PLC S7-300 loi 312 52 Hỡnh 3.2.8: Module m rng PLC S7-300 .52 Hỡnh 3.2.9: Phn cng PLC S7-300 54 Hình 3.3.2: Minh họa ph-ơng pháp giải mờ 61 Hỡnh 3.3.3 Nguyờn lý iu khin khụng m 65 Hỡnh 3.3.4 Nguyờn lý iu khin m 65 Hỡnh 3.3.5: B cm bin õm 66 Hỡnh 3.3.6: S h thng o v iu khin mỏy nghin dựng cm bin ting n 68 Hỡnh 3.3.7: Ca s giao din phn mm mụ phng FUZZY control++ 70 Hỡnh 3.3.8: Giao din ca phn mm cu hỡnh 71 Hỡnh 3.3.10: Ca s hm thnh viờn u vo 73 Hỡnh 3.3.11: Ca s hm thnh viờn u .73 Hỡnh 3.3.12: Ca s xõy dng ma trn cho cỏc bin 74 Hỡnh 3.5.1 : B m iu khin quỏ trỡnh nghin 78 Hỡnh 3.3.5.1 : Khõu m húa ting n .79 Hỡnh 3.3.5.2: Khõu m húa mn 79 Hỡnh 3.3.5.3: Khõu m húa ting n v mn .80 Lun Vn Thc S K Thut LI NểI U Khoa hc k thut cụng ngh ngy cng phỏt trin c bit l cỏc thit b cụng nghip Cỏc gii phỏp dõy chuyn sn xut ngy cng hin i tớch hp cỏc gii phỏp t ng húa ton b Trong dõy chuyn sn xut PLC l mt thnh phn khụng th thiu bi nhng u im vt tri ca nú nh s hot ng tin cy, d hnh v lp trỡnh Cỏc h tớch hp trn gúi nh DCS, SCADA.l cỏc gii phỏp khụng th thiu cỏc gii phỏp cụng nghip Trong cỏc h ú luụn s dng cỏc chng trỡnh cú th lp trỡnh cho cỏc PLC nh Step v h thng giỏm sỏt HIM s dng WINCC, LapView ngy cng c s dng rng rói Vỡ vy lun ny nghiờn cu v PLC c bit l h Simatic S7-300 ca Siemen cựng cỏc phn mm ng dng ca nú nh l Step7 Trng tõm ca S7-300 l iu khin quỏ trỡnh trn liu trờn c s s dng logic m m trin vng lnh vc t ng húa logic m ngy cng c ng dng rng rói Nú thc s hu dng vi cỏc i tng phc m ta cha bit rừ hm truyn, logic m cú th gii quyt cỏc m iu khin kinh in khụng lm c Lun ny l s kt hp gia lý thuyt iu khin t ng v ng dng nú cỏc bi toỏn cụng nghip cng nh thc t i tng nghiờn cu lun ny ch nghiờn cu quỏ trỡnh trn liu n gin nhng nú l c s thc t hc viờn cú th tip cn nhanh hn vi dõy chuyn cụng ngh hin i hn Trong khuụn kh lun tt nghip tụi ó i vo nghiờn cu thut toỏn iu khin m v ng dng iu khin m iu khin quỏ trỡnh trn liu Tựy theo tng i tng m ỏp dng cỏc lut iu khin khỏc nhau, nhiờn cỏc b iu khin ny u cú y u im ca b iu khin m c bn, nhng chỳng c tớch hp n gin, d hiu, lm vic n nh, tớnh bn vng cao v lm vic tt c thụng tin ca i tng khụng y hoc khụng chớnh xỏc Mt s cũn khụng chu nh hng ca nhiu cng nh s thay i theo thi gian ca i tng iu khin Lun Vn Thc S K Thut Xõy dng ma trn lut cho cỏc bin : Lut nn ca h thng iu khin m c h tr bi phn mm cu hỡnh da trờn lut c s l Nu thỡ v phn mm h tr mt cụng c xõy dng cỏc lut hp thnh cho cỏc bin ngụn ng ú l ma trn lut hay Rule Table d dng cho vic xõy dng cỏc lut hp thnh cho h thng Hỡnh 3.3.12: Ca s xõy dng ma trn cho cỏc bin Giao tip vi h S7-300 Cho cỏc seri ca SIMATIC S7 thỡ cú cỏc hm cho phộp Fuzzy Control++ tn ti nh sau : FB30 : hm ca S7 dnh cho S7-300/400 (1206 bytes) FB31 : hm ca S7 dnh cho S7-400 (1206 bytes) DB30: d liu cho FB 30 (4132 bytes) DB31: d liu cho FB 31 (20156 bytes) 74 Lun Vn Thc S K Thut Mụ hỡnh giao tip gia S7-300 vi phn mm cu hỡnh S dng FB chng trỡnh Khi FB dựng ng dng iu khin m cú cu trỳc nh sau: Cu trỳc v kiu d liu ca cỏc tham s u vo v ca FB Cỏc tham s u vo: 75 Lun Vn Thc S K Thut Cu trỳc v kiu d liu ca cỏc tham s u vo v ca FB Cỏc tham s u ra: Cu trỳc v kiu d liu ca cỏc tham s u vo v ca FB Cỏc tham s b sung u vo: Gi chc nng FB chng trỡnh ca S7-300 cú th s dng thỡ FB phi c gi chng trỡnh iu khin Cú th gi FB OB1, hay mt chng trỡnh iu khin theo thi gian nh OB35(100ms gi ln) V vic tng t cng phi c lm cho DB, nú c iu khin thụng qua bin START_STOP FB Vic gi ny c h tr bi chc nng Editor S7 Manager Gi chc nng FB chng trỡnh ca S7-300 Lnh gi STL nh sau: CALL FB31, DB31 INPUT1:= INPUT2:= INPUT3:= 76 Lun Vn Thc S K Thut INPUT4:= INPUT5:= INPUT6:= INPUT7:= INPUT8:= OUTPUT1:= OUTPUT2:= OUTPUT3:= OUTPUT4:= INFO:=MB50 Gi chc nng FB chng trỡnh ca S7-300 Trong sut quỏ trỡnh gi FB, ta cng ng thi ch DB m cha cỏc thụng tin ó thit lp, bao gm cỏc ngừ vo v Vớ d: STL : CALL ( FB30, DB30 INFO := MB30); Trong ú lnh INFO cung cp cỏc thụng tin v trng thỏi ng dng m, nh: Li, khụng li, cnh bỏo Sau bc ny ta cú th chuyn sang b iu khin v ch chy ó cú th chn kim tra li h m ta cú th t u vo vi cỏc giỏ tr thụng qua bng cỏc bin ca S7-300 v sau ú c giỏ tr c xỏc nh bi h m u u INFO cung cp thụng tin v trng thỏi ca ng dng m Tỏc ng cụng c s dng cu hỡnh Vic thc thi ca ng dng m cng c iu khin bi cụng c cu hỡnh Trc cú s chuyn i ca d liu m DB t PC/PG c gi ra, s thc thi c dng li bi vic thit k ci t bin START-STOP giỏ tr W#16#1000 Sau chuyn i cụng c nhp vo mt giỏ tr khụng bng 77 Lun Vn Thc S K Thut W#16#1000 bin Start-Stop, cho phộp vic thc thi cú th tip tc li Cnh bỏo : Nu bin START-STOP = B#16#0000 ng dng m khụng c thc thi thỡ giỏ tr INFO ca nú = B#16#01 Thit t bờn ngoi ca I/O Vic truy cp t bờn ngoi vo d liu ch c thc hin sau mt d liu c to nh mt i tng v cú tờn c gỏn c th Dựng m iu khin quỏ trỡnh nghin Hỡnh 3.5.1 : B m iu khin quỏ trỡnh nghin B iu khin m vi bin ngụn ng u vo l mn (H), ting n ca mỏy nghin hot ng (N) v bin ngụn ng u l ng c iu khin mỏy nghin hot ng (Motor) Cú nhim v iu khin mỏy nghin hot ng n nh v ỏp ng chớnh xỏc thi gian ca mi m nghin Gm khõu c bn sau : Khõu m húa Lut hp thnh Gii m Trong quỏ trỡnh mỏy nghin hot ng ta dựng cm bin o ting n bit c mn ca vt liu nghin 78 Lun Vn Thc S K Thut 3.3.5 Mụ phng B iu khin m vi bin ngụn ng u vo l mn (H), ting n ca mỏy nghin hot ng (N) v bin ngụn ng u l ng c iu khin mỏy nghin hot ng (Motor) Cú nhim v iu khin mỏy nghin hot ng n nh v ỏp ng chớnh xỏc thi gian ca mi m nghin Gm khõu c bn sau : Khõu m húa Lut hp thnh Gii m Khõu m húa Hỡnh 3.3.5.1 : Khõu m húa ting n Hỡnh 3.3.5.2: Khõu m húa mn 79 Lun Vn Thc S K Thut mn ( % ) 0,8 0,6 Ting n ( dB ) 90 100 105 110 Hỡnh 3.3.5.3: Khõu m húa ting n v mn Lut hp thnh: Ngn TB Di Rt di Nh TB To Rt to To To Mn Rt mn To To Mn Mn To To To To Rt to Rt to Rt to Rt to V c thc hin bi ng c suy din max-min Gii m : p dng phng phỏp im trng tõm 80 Lun Vn Thc S K Thut 81 Lun Vn Thc S K Thut - Khai bỏo bin u vo : 82 Lun Vn Thc S K Thut - Khai bỏo bin ngừ : - Lut hp thnh : 83 Lun Vn Thc S K Thut - Kt qu mụ phng : ắ Nhn xột: - Khi ting n ln, thi gian nghin ớt thỡ mn ca nguyờn liu nghin rt ln - Khi ting n trung bỡnh, thi gian nghin tng i di thỡ mn ca nguyờn liu nghin ln - Khi ting n nh, thi gian nghin di thỡ mn ca nguyờn liu nghin rt mn 84 Lun Vn Thc S K Thut KT LUN Hin cỏc h thng iu khin t ng s dng SIMATIC PLC ang ngy cng ph bin Vi cu trỳc nh gn, gm nhiu Module khỏc c gn trờn cỏc rack, cng vi kh nng kt ni nhiu trm cho PLC mt kh nng lm vic linh hot cao Cỏc chng trỡnh iu khin c t chc thnh cỏc nh FB, FC to s d dng cho quỏ trỡnh son tho v sa cha li Lun ny l s kt hp gia lý thuyt iu khin t ng v kh nng ng dng ca nú thc t t bit l iu khin quỏ trỡnh Chỳng ta cú cỏc thụng tin thu thp c qua quỏ trỡnh kho sỏt thc t ti cụng ty gch Granit ng Nai Cỏc thụng s ca b iu khin ta cú c bng cỏc phng phỏp thit k ta ci t b iu khin ú vo PLC v iu khin cho i tng thc Vic nõng cao cht lng iu khin luụn l tiờu hng u ca nhng nh thit k lm c vic ú, ngoi nhng thut toỏn iu khin phự hp thỡ t khụng kộm phn quan trng l nhn dng i tng iu khin S phc ca ny v s khú khn vic thc hin i vi cỏc b iu khin truyn thng loi nhng thay i iu khin, ó a chỳng ta ti nghiờn cu nhng k thut iu khin thụng minh nh l iu khin m, l mt gii phỏp cỏc h thng iu khin, thi gian tr, phi tuyn, iu chnh bng tay Tuy nhiờn thi gian v kin thc cú hn lờn lun cũn cú mt s hn ch nh sau : Kt qu mụ phng ch c dựng Demo nờn khụng th thit lp Project thc nghim kim chng mụ hỡnh trờn c S cú nhiu va vp ng dng vo thc t 85 Lun Vn Thc S K Thut S dng cm bin o ting n suy mn cha c kh quan vỡ mụi trng cụng nghip cú rt nhiu ting n h thng hot ng, ú cú th s b nh hng nhiu ca cỏc loi õm hn Em xin chõn thnh cm n s giỳp hng dn v ch bo tn tỡnh ca thy giỏo PGS.TS Nguyn Doón Phc ó giỳp em hon thnh lun ny Do trỡnh cú hn nờn quỏ trỡnh lm lun cũn cú nhiu thiu sút, em rt mong c s ch dy ca cỏc thy cụ Em xin chõn thnh cm n! H Ni, ngy 15 thỏng 04 nm 2012 Hc viờn V Xuõn H 86 Lun Vn Thc S K Thut NH GI KT QU V HNG PHT TRIN ỏnh giỏ kt qu thc hin lun : Trong quỏ trỡnh thc hin ci t b iu khin m gp phi cỏc nh phn mm Fuzzy Control++ rt khú tỡm ú em gp khú khn quỏ trỡnh thc hin phn thc nghim ca i tng ny Khi tỡm c phn mm thỡ thi gian khụng cũn nhiu, phn thỡ phn mm ch c dựng Demo nờn khụng th thit lp Project thc nghim kim chng mụ hỡnh trờn c Lun tt nghip l mụn hc bt buc thc hin mt hc k ca nm hc, khong thi gian khỏ ngn nghiờn cu mt ti ln cho hon chnh, nht l nhng ti mi Tuy kin thc cũn hn ch, tỏc gi ó c gng hon thnh lun thi gian quy nh vớ kt qu khỏ tt Vn cũn ú nhiu thiu sút, nhng t lun vn, cú th rỳt nhng nhn xột quý bỏu, rt cn thit cho sau ny Kt qu lun ỏp ng c yờu cu iu khin v giỏm sỏt quỏ trỡnh trn liu cụng nghip sn xut gch granit T ú cng c thờm lý thuyt iu khin mi : Giỏm sỏt v iu khin quỏ trỡnh trn liu bng phng phỏp m, cú ý ngha ln ng dng vo thc t nh ci tin cỏc h thng iu khin kinh in hin ti ca cụng ty ỏnh giỏ hon thnh nhim v c giao Hng phỏt trin mi : i vi ụớ tng quỏ trỡnh trn liu l mn ca vt liu sau nghin, ỏp ng cỏc yờu cu ca bi toỏn iu khin nh : lm vic n nh, tớnh bn vng cao v lm vic tt c thụng tin ca i tng khụng y hoc khụng chớnh xỏc Mt s cũn khụng chu nh hng ca nhiu cng nh s thay i theo thi gian ca i tng iu khin i vi PLC, nghiờn cu ng dng phng phỏp iu khin vo nhiu i tng hn, thc t hn v hiu qu hn 87 Lun Vn Thc S K Thut TI LIU THAM KHO [1] Nguyn Doón Phc & Phan Xuõn Minh, Lý thuyt iu khin m, Nh xut bn khoa hc k thut, 2006 [2] Nguyn Doón Phc & Phan Xuõn Minh & V Võn H, T ng húa vi SIMATIC S7-300, Nh xut bn khoa hc k thut 2006 [3] TS Trn Thu H , T ng húa cụng nghip vi WinCC, Nh xut bn Hng c [4] Nguyn Doón Phc, Lý thuyt iu khin tuyn tớnh, Nh xut bn khoa hc k thut, 2006 [5] Nguyn Phựng Quang, Matlab & Simulink dnh cho k s iu khin t ng, Nh xut bn khoa hc k thut, 2006 [6] Nguyn Vn V, Nghiờn cu ci tin h thng iu khin v giỏm sỏt quỏ nhit lũ nung ca cụng ty gch Granite ng Nai trờn c s s dng logic m, lun thc s k thut, 2012 [7] Ti liu ni b cụng ngh sn xut gch granite ti cụng ty Granite ng Nai [8] Din n t ng húa Vit nam, hiendaihoa.com, dieukhien.net, dientuvietnam.net 88 ... ca cụng ty gch Granite ng Nai Cụng ty gch Granite ng Nai (GRALICO) thuc Tng Cụng ty XD & PT H tng, c thnh lp t nm 2001 theo Quyt nh s: 18/TCCB ngy 12/01/2001 ca Hi ng qun tr Tng Cụng ty Xõy dng... trng qui trỡnh cụng ngh sn xut gch granite ti cụng ty gch Granite ng Nai T ú i xõy dng cu trỳc tng th b iu khin v giỏm sỏt quỏ trỡnh trn liu trờn c s s dng logic m õy l ti nghiờn cu ng dng lnh... tt nghip: Nghiờn cu ci tin h thng iu khin v giỏm sỏt quỏ trỡnh trn liu ca cụng ty Gch Granite ng Nai trờn c s s dng logic m Tụi xin cam oan õy l cụng trỡnh nghiờn cu ca riờng tụi Cỏc s liu, kt