TỰ ĐỘNG HÓA DÂY CHUYỀN TINH LUYỆN BENTONITE

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP TỰ ĐỘNG HÓA DÂY CHUYỀN TINH LUYỆN BENTONITE Họ tên sinh viên: PHẠM DUY AN Ngành: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Niên khóa: 2007 - 2011 Tháng 06/2011 i    TỰ ĐỘNG HÓA DÂY CHUYỀN TINH LUYỆN BENTONITE Tác giả PHẠM DUY AN Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành - Điều khiển tự động Giáo viên hướng dẫn: TS DƯƠNG MINH TÂM (KHU CNC) Tháng 06 năm 2011 ii    LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin cảm ơn cha mẹ, người thân gia đình sinh ra, ni dưỡng, động viên yêu thương suốt thời gian qua Gia đình chỗ dựa vững giúp suốt năm học trường Sau đó, em xin gởi lời cảm ơn đến quý thầy cô Trường Đại Học Nơng Lâm TP Hồ Chí Minh, đặc biệt tồn thể thầy Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ tận tình dạy dỗ truyền đạt cho em kiến thức cần thiết suốt năm theo học trường Em xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Ths Lê Văn Bạn – Trưởng môn Điều Khiển Tự Động, Ts.Dương Minh Tâm Giám Đốc Trung Tâm Nghiên Cứu Triển Khai Khu Công Nghệ Cao TP HCM trực tiếp giúp đỡ, hướng dẫn em suốt trình thực đề tài Em xin cảm ơn anh làm việc Phòng Thí Nghiệm Cơ Khí Chính Xác Và Tự Động Hóa, Trung Tâm Nghiên Cứu Triển Khai Khu Cơng Nghệ Cao TP HCM giúp đỡ em suốt thời gian làm đề tài Trung Tâm Cuối cùng, xin cảm ơn tập thể bạn lớp DH07TD nói riêng bạn nói chung động viên, giúp đỡ suốt năm học vừa qua thời gian thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2011 (Sinh viên thực hiện) Phạm Duy An iii    TĨM TẮT Trong khóa luận đề cập đến việc “Tự đơng hóa dây chuyền tinh luyện Bentonite” nhằm giảm chi phí thời gian q trình sản xuất Bentonite so với việc nhập từ nước Một số nhiệm vụ thực đề tài là: - Điều khiển dây chuyền PLC SIEMENS S7-300 - Phần mềm giám sát dây chuyên Win CC - Kết nối PLC Win CC chạy mô Kết quả: - Thiết kế mô hệ thống điều khiển giám sát dây chuyền tinh luyện Bentonite - Khảo sát đề xuất vấn đề cần cải tiến, hoàn thiện dây chuyền chuẩn bị chế tạo phục vụ sản xuất Bentonite tinh luyện   iv    DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH   Hình 2.1- Phân bố Bentonite giới…………………………………………… Hình 1.2 - Ứng dụng tính kết dính Bentonite……………… Hình 2.3- Ứng dụng tính trơ Bentonite Hình 2.4- Ứng dụng tính nhớt Bentonite…………… Hình 2.5- Quy trình tinh luyện giới …………………………….…………… Hình 2.6- Quá trình tinh luyện Bentonite khu cơng nghệ cao… ………………… Hình 2.7- Các hệ thống Scada……………….………………………………………… 12 Hình 2.8- Cấu trúc hệ thống Scada…………………………………… ….…13 Hình 2.9- Sơ đồ khối hệ thống PLC……………….……………………… …….….14 Hình 2.10 - Sơ đồ cấu điều khiển PLC…………………………………………….….16 Hình 4.1 - Sơ đồ khối trình tinh luyện Bentonite……………………………………22 Hình 4.2 - Máy nghiềng bi………………………………………………….………… 23 Hình 4.3 - Sơ đồ mạch khởi động động pha……………………………….……… 25 Hình 4.4- Sơ đồ mạch điều khiển điện trở nhiệt…………………………………….… 26 Hình 4.5- Cơng tắc phao…… …………….………………………………………… 26 Hình 4.6- Cảm biến phát vât…………………………………………………… .27 Hình 4.7 - Cảm biến nhiệt độ………………………………………………………… 27 Hình 4.8- Cấu tạo PLC ……………………………………………………………….….32 Hình 4.9 - Sơ đồ kết nối PLC…………………………………………………………….41   v    MỤC LỤC   Trang tựa i  LỜI CẢM ƠN iii  TÓM TẮT iv  DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH v  MỤC LỤC v  Chương 1:Mở đầu 1  1.1 Đặt vấn đề 1  1.2 Mục đích phạm vi đề tài 1  1.2.1 Mục đích chung: 1  1.2.2 Phạm vi đề tài: 2  Chương 2: Tổng quan tra cứu tài liệu 3  2.1 Tổng quan Bentonite: 3  2.1.1 Giới thiệu Bentonite 3  2.1.2 Ứng dụng Bentonite 3  2.1.3  Phân bố lịch sử: Danh sách quốc gia sản xuất bentonite 4  2.2 Tính chất hóa học Bentonite: 5  2.2.1 Tính hấp thụ / hấp phụ : 5  2.2.2 Tính trương nở ( thixotripy): 5  2.2.3 Tính kết dính (Cohesion) : 6  2.2.4 Tính trơ: 6  2.2.5 Tính nhớt (viscosity) tính dẻo (plasticity): 7  2.3 Quá trính tinh luyện Bentonite 7  2.4 Tìm hiểu SCADA 9  2.4.1 Tổng quát phần mềm giám sát: 9  2.4.1.1 Khái niệm: 9  2.4.1.2  Các đặc điểm chính: 10  vi    2.4.2 Các lĩnh vực ứng dụng SCADA 11  2.4.3 Các hệ thống SCADA 12  2.4.4   Các thành phần hệ thống SCADA 12  2.5 Tổng quan hệ thống điều khiển tự động: 14  2.5.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển tư động: 14  2.5.2 Phương thức kết nối khâu điều khiển 15  2.5.3 Sơ đồ cấu điều khiển tự động dùng PLC 16  2.6 Tổng quát PLC 16  2.6.1 Khái niệm: 16  2.6.2 Vai trò PLC q trình tự động hóa sản xuất 17  2.6.3 Khả PLC 17  2.6.4 Ưu điểm PLC 18  2.6.5 Các ứng dụng PLC 18  Chương 3:Nội dung phương pháp nghiên cứu 20  3.1 Phương pháp thực đề tài: 20  3.1.1 Chọn phương pháp thiết kế điều khiển giám sát dây chuyền 20  3.1.1.1 Phương pháp thiết kế dây chuyền: 20  3.1.1.2 Chọn thiết bị cho dây chuyền: 20  3.2 Phương tiện thực đề tài 20  3.2.1 Chọn thiết bị điện: 20  3.2.2 Chọn máy cho dây chuyền: 20  3.2.3 Hệ thống điều khiển giám sát: 21  3.2.4 Thiết kế hệ thống điện: 21  Chương 4:Kết khảo nghiệm 22  4.1 Sơ đồ trình tinh luyện Bentonite mà đề tài thực 22  4.2 Các khâu thành phần dây chuyền: 23  4.2.1 Khâu nghiền 23  4.2.1.1 Máy nghiền bi: 23  vii    4.2.1.2 Điều khiển máy nghiền 24  4.2.2  Khâu trộn: 25  4.2.3  Khâu ly tâm: 25  4.2.4 Khâu sấy:dùng sấy kết tinh Bentonite sau ly tâm 26  4.2.5  Khâu đóng gói: 26  4.2.6  Hệ thống cảm biến: 26  4.2.7  Hệ thống vận chuyển 28  4.3 Thiết kế giao diện giám sát dây chuyền sản xuất Bentinte 29  4.3.1 Tag liên kết với PLC: 29  4.3.2 Giao diện chính: 30  4.3.3 Sơ đồ khối : 30 4.3.4 Mơ hình 31 4.4 Hệ thống điều khiển tự động 31  4.4.1 PLC S7-300: 31  4.4.2 Chuẩn bị lập trình : 32  4.4.3 Đấu nối S7- 300 32  4.4.4 Sơ đồ đấu nối ngõ vào ngõ ra: 33  4.4.4.1 Sơ đồ nguyên lý ngõ vào PLC S7-300 34  4.4.4.2 Sơ đồ nguyên lý ngõ PLC S7-300 35  4.4.4.3 Sơ đồ kết nối cảm biến: 35  4.4.5 Ngơn ngữ lập trình 36  4.4.6 Sơ đồ khối hệ thống: 37  4.4.6 Lập trình cho hệ thống: 38  4.4.6.1 Lưu đồ giải thuật: 38  4.4.6.2 Quy trình cơng nghệ dây chuyền tinh chế Bentonite: 39  4.4.6.3 Sơ đồ kết nối với PLC: 41  4.4.6.4 Chương trình 42  4.5 Kết nối PlC Win CC 46  viii    4.6 Mạch điện hệ thống 47  4.6.1 Mạch động lực 47  Chương 5: Kết luận đề nghị 49  5.1 Kết luận: 49  5.2 Đề nghị: 49  TÀI LIỆU THAM KHẢO 49  ix    Chương MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề - Cùng với phát triển kinh tế - xã hội, cơng trình xây dựng cao tầng xuất ngày nhiều, đáp ứng nhu cầu tốc độ phát triển xã hội Trong trình xây dựng cơng trình cao tầng, cầu cống việc sử dụng khoan nhồi để gia cố móng sử dụng nhiều Bentonite - Bentonite sử dụng nhiều nghành cơng nghiệp hóa học, thực phẩm,dược phẩm,mỹ phẩm,xây dựng, khoan thăm dò khống sản, đặc biệt cơng nghiệp dầu khí dùng để pha chế dung dịch khoan công nghiệp chế biến dầu mỏ Hiện nay, phạm vi sử dụng Bentonit lại phát triển rộng rãi công nghiệp nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân Hiện nhu cầu sử dụng bentonite nước ta năm khoảng 30.000 tấn.Tuy nhiên nguồn cung cấp Bentonite chủ yếu nhập   từ Nhật, Singapore, Đức,Úc, Ấn Độ Nên việc sản xuất nước yêu cầu thiết 1.2 Mục đích phạm vi đề tài 1.2.1 Mục đích đề tài: - Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát trình hoạt động dây chuyền tinh luyện Bentonite với hàm lượng 90% - Lợi ích kinh tế giúp giảm giá thành sản xuất Bentonite so với nhập từ nước - Tìm hiểu phần mềm điều khiển giám sát - Thiết mạch điều khiển - Lập trình phần mềm - Hồn thành chạy mơ 1    4.4.5 Ngơn ngữ lập trình: Có 03 ngơn ngữ lập trình thông dụng cho PLC, (ta tạm dùng chữ “ngôn ngữ” để mơi trường (editor) lập trình cho PLC) - Statement List (STL), Ladder Logic (LAD):sử dụng tập lệnh SIMATIC hay tập lệnh theo chuẩn IEC 1131-3 - Function Block Diagram (FBD) Với S7-300: sử dụng tập lệnh SIMATIC hay tập lệnh theo chuẩn IEC 1131-3 - STL sử dụng tập lệnh SIMATIC Ladder Logic (LAD) - Một chương trình viết LAD giống với sơ đồ điện, nhiều người lựa chọn lập trình cho PLC nói chung Chương trình thường chia thành nhiều phần nhỏ, dễ hiểu tương đối độc lập gọi “network” Những thành phần chương trình LAD tiếp điểm (contacts) - đại diện cho đầu vào nút bấm, tiếp điểm, điều kiện, cuộn dây (coils) - đại diện cho đầu đèn, van, cuộn hút hộp (box) - đặc trưng cho phép tính, định thời, đếm - Những lý để LAD yêu thích là: dễ hiểu cho người bắt đầu; dễ sử dụng thơng dụng tồn giới; bao gồm tập lệnh SIMATIC IEC 1131-3;dể dàng chuyển sang dạng STL 36    4.4.6 Sơ đồ khối hệ thống: Cơ cấu chấp hành: Động điện,van Cảm biến Thiết bị lập trình Contactor ,relay PLC Các phận giao tiếp: Nút nhấn,contact 37    Cơ cấu điều khiển 4.4.6 Lập trình cho hệ thống: 4.4.6.1 Lưu đồ giải thuật: Begin    CB1    Đóng gói      Nghiền   CB6   CB2   Trơn phụ gia   CB5    Lắng, lọc     Sấy khô   CB3   CB4      Ly tâm 38    4.4.6.2 Quy trình cơng nghệ dây chuyền tinh chế Bentonite: - Nhấn nút khởi động Start (I0.0) cảm biến S1(I0.2) báo có vật vào băng tải tác động lên mức thi động băng tải (Q0.0) hoạt động đưa nguyên liệu vào bồn nghiền đến cảm biến S2(I0.3) mực bồn nghiền báo bồn đầy dừng động băng tải (Q0.0).Đồng thời động bồn nghiềng (Q0.1) nghiền nguyên liệu với khoảng thời gian t1 cài đặc trước cho Timer T1 Sau thời gian T1 động ngừng van (Q0.2) mở xã nguyên liệu nghiền bơm nước (Q0.3)vào bồn trộn Khi nguyên liệu bồn trộn cạn cảm biến S3 (I0.4) tác động sẻ đống van lại động bơm nước vào bồn đến mức cài đặc cảm biến S4 (I0.5) tác động ngừng bơm nước Đồng thời động trộn ( Q0.4) hoạt động trộn nguyên liệu khoảng thời gian t2 cài đặc cho Timer T2 ngừng động trộn để nguyên liệu lắng khoảng thời gian t3 Timer quy định sau khoảng thời gian lắng động bơm nguyên liêu (Q0.5) hoạt động bơm nguyên liệu qua bồn máy ly tâm đến hết nguyên liệu bồn trộn cảm biến S5 (I0.6) tác động ngừng động bơm nguyên liệu động ly tâm hoạt động khoảng thời gian t3 cài đặc Timer T3.Sau ngừng động ly tâm mở van (Q0.7) để xã nguyên liệu vào bồn sấy Đến nguyên liệu bồn ly tâm cạn cảm biến S6 (I0.7) tác động ,van đống lại.Động thời phận sấy (Q1.0) hoạt động để sấy nguyên liệu đến nhiệt độ thích hợp cảm biến nhiệt độ S7 (I1.0) tác động ngừng phận sấy.Tiếp theo thi động hút (Q1.1) chuyển nguyên liệu sang bồn trộn van 3(Q1.2) xã phụ gia từ bồn vào để trộn với nguyên liệu cảm biến S8 (I1.1) tác động báo hết nguyên liệu bồn sấy dừng van xã động hút.Đồng thời động trộn (Q1.3)hoạt động khoảng thời gian t4 Timer T4 sau dừng động hút (Q1.4) hút sản phẩm qua bồn thành phẩm đến cảm biến S8(I1.2) tác động ngừng hút phận đóng bao bì (Q1.5) bắt đầu hoạt động Bảng trang thái ngỏ vào ra:  Ngỏ vào INPUT: - I0.0 START (nút nhấn khởi động hệ thống) - I0.1 STOP (nút nhấn dừng hệ thống) 39    - I0.2 CẢM BIẾN PHÁT HIỆN VẬT - I0.3 CẢM BIẾN MỰC TRÊN CỦA BỒN NGHIỀN - I0.4 CẢM BIẾN MỰC DƯỚI CỦA BỒN NGHIỀN - I0.5 CẢM BIẾN MỰC TRÊN CỦA BỒN TRỘN - I0.6 CẢM BIẾN MỰC DƯỚI CỦA BỒN TRỘN - I0.7 CẢM BIẾN MỰC DƯỚI CỦA BỒN LY TÂM - I1.0 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ BỒN SẤY - I1.1 CẢM BIẾN MỰC TRÊN BỒN TRỘN PHỤ GIA - I1.2 CẢM BIẾN MỰC DƯỚI BỒN TRỘN PHỤ GIA  Ngỏ OUTPUT: - Q0.0 ĐỘNG CƠ BĂNG TẢI - Q0.1 ĐỘNG CƠ NGHIỀN - Q0.2 VAN XÃ NGUYÊN LIỆU - Q0.3 ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC - Q0.4 ĐỘNG CƠ TRỘN - Q0.5 ĐỘNG CƠ BƠM NGUYÊN LIỆU - Q0.6 ĐỘNG CƠ MÁY LY TÂM - Q0.7 VAN XÃ LIỆU - Q1.0 ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN SẤY - Q1.1 ĐỘNG CƠ HÚT - Q1.2 VAN CẤP PHỤ GIA - Q1.3 ĐỘNG CƠ TRỘN - Q1.4 ĐỘNG CƠ HÚT - Q1.5 ĐIỀU KHIỂN BỘ PHẬN ĐĨNG BAO BÌ 40    4.4.6.3 Sơ đồ kết nối với PLC:   Hình 4.9- Sơ đồ kết nối PLC 41    4.4.6.4 Chương trình: 42    43    44    45    4.5 Kết nối PlC Win CC: - Bước 1: Mở Step7 PLC SIM lên Download xuống PLC SIM chương trình cho RUN - Bước 2: Mở WINCC lên Vào Tag Management chọn Add New Driver - Bước 3: Chọn SIMATIC S7 Protocol Suite.chn Open - Bước 4: Chọn New Driver Connection giao thức MPI 46    - Bước : Chọn Properties Hộp thoại - Bước 6: Sửa lại Slot Number : ( Thật để vẩn link được, kết nối với S7300 thực thìsẽ link khơng , Slot để gắn nguồn cho S7300, Nên CPU gắn Slot - Bước : Tạo tag ngoại cho WINCC - Bước 8: Đặt tên địa cho tag - Bươc 9: Run WINCC 4.6 Mạch điện hệ thống: 4.6.1 Mạch động lực:   47    4.7 Khảo sát đề xuất vấn đề cần cải tiến, hoàn thiện dây chuyền chuẩn bị chế tạo phục vụ sản xuất Bentonite tinh luyện - Tính toán chi tiết phận dây chuyền - Chọn chi tiết cho thích hớp với trinh điều khiển - Hoàn thiện lại hệ thống điện - Thiết kế kết hợp với hệ thống xử lý nước thải để tránh gây ô nhiệm môi trường - Khi ly tâm tách lấy Na-MMT đê tinh luyện Bentonite phần lại Kaolintine có nhiều ứng dụng khác để khơng lãng phí ta kết hợp thêm với dây chuyền sản xuất Kaolinite + Một số ứng dụng Kaolintine : - Sử dụng chế tạo gốm sứ ,y học ,một phụ gia thực phẩm kem đánh mỹ phẩm -  Nó thường thành phần sứ - Cao lanh dài sử dụng sản xuất tẩu hút thuốc phổ biến châu Âu châu Á  - Kaolinite thấy số sử dụng nông nghiệp hữu , áp dụng cho trồng để ngăn chặn côn trùng hại… 48    Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận: Sau thời gian thực đề tài hoàn thành yêu cầu đặt là: Thiết kế chạy mô dây chuyền tinh luyện Bentonite - Thiết kế dây chuyền phần mềm - Tìm hiểu chọn phận dây chuyền - Lập trình điều khiển hoạt động cho dây chuyền - Mơ q trình làm việc dây chuyền - Do thời gian thực đề tài ngắn, vấn đề cần thực đề tài thuộc loại mới, lượng công việc thực nhiều Nên chắn khơng trách khỏi sai sót luận văn 5.2 Đề nghị: - Cần kết hợp với tính tốn chế tạo chi tiết phận để hồn chỉnh dây chuyền - Q trình thực chưa tự động hóa hồn tồn - Để đề tài thêm phần phong phú hiệu nên sử dụng nên thử nghiêm mơ hình thực tế - Xử lý nước thải dây chuyền - Kết hợp với phần sản xuất Kaolintine để tận dụng phế phẩm trình tinh luyện 49    TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện cơng nghiệp – Khoa khí cơng nghệ ĐH Nơng Lâm Tp HCM Lập trình điều khiển mô với S7- Phùng Thị Nguyện – Phạm Quang Hiển - Tủ sách SKT Máy gia công học nông sản - thực phẩm – Ts Nguyển Như Nam – Ts Trần Thị Thanh Máy trục vận chuyển – nhà xuất Giao Thơng Vận Tải Hà Nội 2000 Giáo trình PLC – Bộ môn điều khiển tự động - ĐH Nông Lâm Tp HCM Giáo trình lý thuyến điều khiển Logic – Ts Nguyễn Bá Hội – Đại học Bách Khoa Đà Nẳng Tự động hóa cơng nghiệp – Ts Trần Thu Hà http://www.phanhunglong.com/chi-tiet-san-pham/may-nghien-cat-/368/347.html http://en.wikipedia.org/wiki/Bentonite 10 http://huynhphuclinh.wordpress.com/2008/05/27/ 11 http://www.thegioicongnghiep.com/doanhnghiep.php/1453/san-pham_chi-tiet/8834 12.http://www.autonics.com.vn/News/news_2_1.php?bo_code=newproduct&uid=25&pa ge=6 13 http://www.datthanh.vn/ProductDetail.Asp?CID=145&PID=450 14.http://vietbao.vn/Phong-su/Ong-Ben-To-Nai/40043797/263/ 15 http://d.violet.vn/uploads/resources/344/1678384/preview.swf 16.http://cdtvn.net/index.php?option=com_content&view=article&id=997:winccscada&catid=68:electrics-electronics-lecture-notes&Itemid=308  50    ... viên, giúp đỡ suốt năm học vừa qua thời gian thực khóa luận Em xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2011 (Sinh viên thực hiện) Phạm Duy An iii    TĨM TẮT Trong khóa luận đề cập... Tổng quan tra cứu tài liệu 3  2.1 Tổng quan Bentonite: 3  2.1.1 Giới thiệu Bentonite 3  2.1.2 Ứng dụng Bentonite 3  2.1.3  Phân bố lịch sử: Danh sách... sản xuất thực tế đề tài cần có nhiều thời gian để hồn thiện nhiều ý kiến bổ sung nhà khoa học 2    Chương TỔNG QUAN VÀ TRA CỨU TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan Bentonite: 2.1.1 Giới thiệu Bentonite - Bentonite