Nhà máy xi măng Long Sơn sử dụng máy móc hiện đại, sử dụng thiết bị của các hãng nổi tiếng Loscher, IKN, ABB của cộng Hòa Liên Bang Đức và công nghệ sản xuất của Nhật Bản.III. Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng.IV. Nghiên cứu về bộ điều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất.Modul CPU PM 902 F Để lập trình PLC ABB và cài đặt tà dùng phần mềm Control Biulder
Nhà máy xi măng Long Sơn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC HÌNH VẼ I Giới thiệu nhà máy xi măng Long Sơn II Dây chuyền công nghê sản xuất xi măng công ty Long Sơn III Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS dây chuyền sản xuất xi măng ………………………………………………………………………………………………………………….12 3.1 Khái niệm hệ thống DCS [1] 12 3.2 Cấu hình thống DCS nhà máy xi măng Long Sơn .13 3.3 Mô tả BUS hệ thống truyền thông hệ thống 15 IV Nghiên cứu điều khiển PLC dây chuyền sản xuất .16 4.1 Giới thiệu chung .16 4.2 Đặc tính kĩ thuật phần cứng.[3] 17 4.3 Phần mềm lập trình.[4] .19 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 Nhà máy xi măng Long Sơn LỜI NÓI ĐẦU Trong cơng đổi cơng nghệp hóa đại hóa đất nước, đất nước đà phát triển, mặt đất nước thay đổi ngày Các ngành công nghiệp – xây dựng, dịch vụ phát triển không ngừng Để đáp ứng thay đổi sở hệ thống thị đổi nhiều, ngành vật liệu xây dựng mà phát triển Chúng ta khơng thể khơng nhắc đến xi măng, chất kết dính khơng thể thiếu ngành xây dựng Để đáp ứng nhu cầu xây dựng đất nước ngày phát triển ngành xi măng sôi động mạnh mẽ: cách trường đào tạo, đội ngũ tư vấn, khoa học kĩ thuật áp dụng Các nhà máy ngày xây dựng nhiều, với đầy đủ loại công nghệ đại áp dụng Để có thêm kiến thức thực tế mơn học Tự động hóa nhà máy xi măng TS Nguyễn Mạng Tiến giảng dạy, em chọn nhà máy xi măng Long Sơn nghiên cứu hệ thống điều khiển nhà máy Trong trình nghiên cứu khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy đóng góp ý kiến để em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Mạnh Tiến, giúp đỡ truyền đạt kiến thức nhà máy xi măng, để em hồn thành đề tài Hà Nội;ngày 1, tháng 4, năm 2019 Nam Lê Văn Nam Nhà máy xi măng Long Sơn DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Hình ảnh tháp nung tầng nhà máy – trang Hình 2: Tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng – trang Hình 3: Nghiền đá vơi vận chuyển – trang Hình 4: Nghiền đất sét vận chuyển – trang Hình 5: Than, phụ gia, thạch cao nhận vào – trang Hình 6: Phụ gia, than đá, thạch cao chuyển kho – trang Hình 7: Kho tỉ lệ - trang Hình 8: Lò nung tầng – trang 10 Hình 9: Trộn clinker với phụ gia – trang 11 Hình 10: Nghiền định lượng than – trang 12 Hình 11: Hệ thống DCS nhà máy xi măng – trang 14 Hình 12: Biến tần AC 900F Hãng ABB – trang 17 Hình 13: CPU PM 902F – trang 18 Hình 13: Phần mềm control builder F – trang 21 Nhà máy xi măng Long Sơn I Giới thiệu nhà máy xi măng Long Sơn Nhà máy xi măng Long Sơn xây dựng năm 2014, phường Đông Sơn Thị xã Bỉm Sơn tỉnh Thanh Hóa, với hai dây chuyển đồng Cơng suất nhà máy 14000 tấn/ngày, tương đương triệu tấn/năm Nguyên liệu lấy từ vùng núi đá Bỉm Sơn – Thanh Hóa ( vùng nguyên liệu đánh giá tốt Việt Nam ) Hình 1: Hình ảnh tháp nung tầng nhà máy Nhà máy xi măng Long Sơn sử dụng máy móc đại, sử dụng thiết bị hãng tiếng Loscher, IKN, ABB cộng Hòa Liên Bang Đức công nghệ sản xuất Nhật Bản Hệ thống QCS đạt chuẩn hãng ABB cung cấp ứng dụng vaod quản lí chất lượng nguyên liệu đảm bảo cho sản phẩm xi măng có chất lượng tốt thị trường II Dây chuyền công nghê sản xuất xi măng công ty Long Sơn Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 2: Tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng Trong hình 3, ta thấy xe chuyên chở đá vôi đến ô chứa , có sức chứa 200 m Sau chuyển xuống băng truyền , loại đá nhỏ rơi trực tiếp xuống băng truyền 211BC01, loại cỡ to chuyển sang máy nghiền 211CR01, rơi xuống băng chuyền 211BC01 vận chuyển Ngoài khâu chuyển băng chuyền trang bị máy hút bụi, 211AT01 bình cấp khí nén cho máy lọc bụi , dung tích m3 Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 3: Nghiền đá vơi vận chuyển Hình 4: Nghiền đất sét vận chuyển Nhà máy xi măng Long Sơn Tương tự hình 4, đất sét chở đến chứa, qua sàng , cỡ nhỏ rơi xuống chuyền, cỡ lớn vào máy nghiền nghiền nhỏ Hình 5: Than, phụ gia, thạch cao nhận vào Than, phụ gia, thạch cao nhận vào tương tự đá vôi đất sét, băng chuyền chuyển đến kho chứa Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 6: Phụ gia, than đá, thạch cao chuyển kho Băng chuyền di chuyển để chất đống tròn theo kiểu Chevron, vật liệu phụ gia khác Như phụ gia 5000 (tấn), xỉ 5000(tấn), đá vôi 5000 (tấn), thạch cao 3500 (tấn ), than đống 8000 (tấn) Các nguyên liệu chuyển đến kho chia tỉ lệ hình Kho chia tỉ lệ bao gồm silo chứa nguyên liệu đưa xuống băng chuyền theo tỷ lệ định để chuyển sang giai đoạn đồng silo Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 7: Kho tỉ lệ Ở hình lò nung tầng, có cơng suất 6000 clinker / ngày, nhiên liệu than khơng khí cấp Lò cấu tạo đặc biệt, tạo nhiệt độ cao, bột liệu cấp vào nhiệt độ cao thành hạt cinker Các hạt clinker khỏi lò có nhiệt độ cao, nên đầu clinker người ta lắp hệ thống làm mát dòng khí lạnh từ mơi trường thổi thẳng vào hạt clinker để làm mát đột ngột clinker Các hạt clinker sau di chuyển lớp đệm khơng khí tươi đưa từ vào để làm mát, cuối cooler hạt clinker rơi xuống đưa Sau clinker làm mát vận chuyển gầu nâng, băng tải đế kho chứa clinker Kho chứa clinker (521SL01 – vẽ) kho hình tròn có đường kính 50m , sức chứa lên đến 70000 (tấn) Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 8: Lò nung tầng Tại hình 9, clinker chuyển đến silo nhỏ, với silo khác phụ gia (thạch cao, đá bazan, đá vôi) Cilker trộn với phụ gia để tạo thành xi măng Xi măng tạo thành chuyển đến phận đóng gói thành bao, chuyển lên xe hay chuyển cảng 10 Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 9: Trộn clinker với phụ gia Khâu nghiền than đá (Hình 10), than đá chuyển vào thùng có sức chứa 100 (tấn ) 120 (tấn) Sau chuyển vào máy nghiền thơ với cơng suất 50 (tấn /h) Sau chuyển đến thùng chứa khác dùng cho khâu khác khâu sấy sơ khâu lò nung làm nhiên liệu 11 Nhà máy xi măng Long Sơn Hình Nghiền định 10: lượng than III Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS dây chuyền sản xuất xi măng III.1 Khái niệm hệ thống DCS [1] DCS – (Distributed Control System), hệ thống điều khiển phân tán hệ thống điều khiển cho dây chuyền sản suất, trình hệ thống động học nào, có điều khiển không tập trung nơi mà phân tán toàn hệ thống với hệ thống điều khiển nhiều điều khiển Các thành phần như: 12 Nhà máy xi măng Long Sơn + Trạm điều khiển cục (local control station): thuộc cấp điều khiển, nơi thực chức điều khiển cho công đoạn + Trạm vận hành (operator station): trạm vận hành hoạt động độc lập song song, trạm tương ứng với công đoạn phân xưởng + Trạm kĩ thuật (engineering station): nơi đặt công cụ phát triển cho hệ thống, tạo theo dõi chương trình ứng dụng điều khiển giao diện người – máy, đặt cấu hình tham số thiết bị trường + Hệ thống truyền thông: gồm bus trường bus hệ thống III.2 Cấu hình thống DCS nhà máy xi măng Long Sơn - Cấp quản lí: cấp dùng để điều hành quản lí tồn phân xưởng - Trạm kĩ thuật – Engineer station ( EWS) : trạm kĩ thuật dùng ddeerr cài đặt hệ thống, cài đặt cấu hình tham số hóa thiết bị cấp trường, theo dõi chương trình ứng dụng - Cấp vận hành (OS1, OS2, …, OS5): Vận hành song song thiết bị cấp trường, hỗ trợ hệ thống - Cấp giám sát (bao gồm hình giám sát ITV1,…,ITV9): hiển thị, giám sát giai đoạn số phân xưởng cần thiết - Cấp điều khiển: dùng để điều khiển công đoạn nhỏ điều khiển từ xa như: khâu nghiền đá, khâu mài xi măng, khâu vận chuyển ,… - Cấp trường: Các camera giám sát khâu làm lạnh , mài xi măng, nghiền đá , phụ gia, nhiều khâu khác 13 Nhà máy xi măng Long Sơn Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 11: Hệ thống DCS nhà máy xi măng Nhà máy xi măng Long Sơn III.3 Mô tả BUS hệ thống truyền thông hệ thống Trong cấu hình DCS sử dụng bus hệ thống bus trường Bus hệ thống : + Nối trạm điều khiển cục với trạm vận hành trạm kĩ thuật + Mạng Erthernet, Profibus – FMS ControlNet + Thông tin nhiều, tốc độ không cần cao (thời gian đáp ứng 0,1s) Bus trường: + Nối I/O phân tán với trạm điều khiển cục với + dạng: Profibus FMS (Fieldbus Message Specificating): giao tiếp máy tính điều khiển với điều khiển giám sát Profibus DP (Distributed Peripheral): Phục vụ trao đổi lượng thơng tin nhỏ (cấp trường), đòi hỏi tốc độ truyền cao Profibus PA : sử dụng để ghép trực tiếp với thiết bị trường môi trường cháy nổ Hệ thống truyền thông hệ thống: Ethernet [2] Ethernet phổ biến nhờ tính mở như: + Ethernet quy định lớp vật lí lớp MAC (Medium Access Control), cho phép hệ thống khác tùy ý thực giao thức dịch vụ + Phương pháp truy nhập Bus ngẫu nhiên CSMA/CD không yêu cầu trạm tham gia phải biết cấu hình mạng + Việc chuẩn hóa sớm IEE 802.3 giúp cho nhà cung cấp sản phẩm thực dễ dàng Ethernet chuẩn hóa IEEE 802.3u cho phép truyền với tốc độ 100 Mbit/s Để đạt tốc độ , phương pháp mã hóa bit với tín hiệu mức thay mức sử dụng dây Nhà máy xi măng Long Sơn IV Nghiên cứu điều khiển PLC dây chuyền sản xuất IV.1 Giới thiệu chung Bộ điều khiển AC 900F mở rộng danh mục phần cứng hệ thống điều khiển phân tán Freelance Ngoài chức tự dộng hóa tinh vi, modul cung cấp linh hoạt mở rộng thơng qua thẻ SD cắm, nhiều cổng Ethernet Những lợi ích AC 900F: - Nhiều sức mạnh điều khiển Freelance hệ trước - Kết nối nhiều với cổng nối tiếp cổng Ethernet - Hỗ trợ thẻ SD tích hợp - Giao thức dựa Ethernet - Modbus TCP IEC 60870-5-104 - Tuân thủ tiêu chuẩn G3 - Cung cấp điện tích hợp - LCD tùy chọn cung cấp bảo mật nâng cao thơng qua khóa điều khiển - Dự phòng tùy chọn Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 12: Biến tần AC 900F hãng ABB IV.2 Đặc tính kĩ thuật phần cứng.[3] AC 900F sử dụng CPU tiêu chuẩn (PM 902F) có 1500 I/0 + Bốn giao diện Ethernet - cho Modbus TCP Telecontrol ICE 60870- 5-104 - cho liên kết dự phòng, cho ControlNet + Một giao diện chuẩn đoán + Hai giao diện nối tiếp + LCD tùy chọn + Tối đa 10 modul I / O S700 gắn trực tiếp thiết bị đầu cuối + Tối đa hai modul giao diện fieldbus Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 13: CPU PM 902 F Modul CPU PM 902 F phần trung tâm điều khiển AC 900F, cung cấp xử lí hiệu xuất cao đẻ đa nhiệm thực chu kì vòng lặp nhanh: + kết nối mạng Ethernet 100 Mbit/s bo mạch giao diện nối tiếp + Giao diện thứ dành riêng cho mục đích chuẩn đốn kết nối đồng hồ Radio + Các khe cắm khớp nối với giao diện bus I / O cho phép thêm modul bên trái bên phải vào modul CPU + Cần nguồn điện ngồi 24 VDC + Các mơ-đun đầu vào / đầu sử dụng làm I / O trực tiếp I / O từ xa theo loại số lượng tín hiệu q trình + Các mơ đun I / O trình cắm thêm sử dụng phù hợp với loại số lượng tín hiệu q trình + Có thể cấu hình cho RS 232, RS 485 Nhà máy xi măng Long Sơn Một số thông số kĩ thuật khác : + RAM 8M + Tốc độ CPU 800 MHz + Công suất tiêu thụ 24 W + Dòng vào 24 VDC: 1.5A + Có đồng hồ thời gian thực, có pin dự phòng + Cân nặng 1,07 kg + Khổ : 8,94 x 5,89 x 3,74 (inh) IV.3 Phần mềm lập trình.[4] Để lập trình PLC ABB cài đặt tà dùng phần mềm Control Biulder, Phần mềm cấu hình ngoại tuyến trực tuyến loại điều khiển AC 900F, AC 800F, AC 700F Freelance 2000 Một số thơng tin phần mềm lập trình: + Phần mềm mạnh mẽ theo tiêu chuẩn IEC 61131 – + Thư viện khố chức với 220 chức chứng minh + Dễ dàng xác minh chức tự động hóa + Tài liệu đồ họa tồn hệ thống tự động hóa tồn chương trình người dùng, giao tiếp hệ thống tất tham số thiết bị trường + Freelance 2016 SP1 chạy windows 10 win + Dễ dàng lưu tập tin dự án + Phần mềm hỗ trợ ngôn ngữ IEC 61131 – (FBD, IL, LD, SFC, ST) Cấu trúc: + Cấu trúc phần cứng cần thiết cấu hình hệ thống đồ họa giao tiếp hệ thống xác định Nhà máy xi măng Long Sơn + Có thể gán trạm vận hành Freelance cụ thể cho điều khiển cụ thể + Thơng tin chi tiết lấy từ nhà điều hành trạm xử lí, với modul điều khiển với đường bus trường kết nối chúng + Trong hình tổng quan trạm người, người vận hành trạm xử lí trang bị cách xử dụng danh sách lựa chọn + Thông số kĩ thuật để xử lí hiển thị gán kênh I/O thực cho modul riêng lẻ điều khiển + Trong chế độ xem cấu hình dòng bus trường, PROFIBUS tích hợp vào dòng bus trường sử dụng tệp GSD công nghệ FDT Dưới số hình ảnh phần mềm: Nhà máy xi măng Long Sơn Hình 13: Phần mềm control builder F Nhà máy xi măng Long Sơn DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://www.ibs.com.vn/tin-tuc/xem/tong-quan-ve-he-thong-dieu-khien-phantan-dcs~174 [2] Hồng Minh Sơn, Mạng truyền thơng Cơng nghiệp, nhà xuất khoa học kĩ thuật, trang 227, năm 2006 [3] https://new.abb.com/control-systems/essentialautomation/freelance/controller/AC900F [4] https://new.abb.com/control-systems/essentialautomation/freelance/engineering