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
Trang 1MỤC LỤC.
LỜI NÓI ĐẦU 2
DANH MỤC HÌNH VẼ 3
I Giới thiệu về nhà máy xi măng Long Sơn 4
II Dây chuyền công nghê sản xuất xi măng của công ty Long Sơn 4
III Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng ……….12
3.1 Khái niệm về hệ thống DCS [1] 12
3.2 Cấu hình hê thống DCS trong nhà máy xi măng Long Sơn 13
3.3 Mô tả các BUS và hệ thống truyền thông trong hệ thống 15
IV Nghiên cứu về bộ điều khiển PLC chính của 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
Trang 2Nhà máy xi măng Long Sơn
LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới công nghệp hóa hiện đại hóa đất nước, đất nướcđang trên đà phát triển, bộ mặt đất nước đang được thay đổi từng ngày Các ngànhcông nghiệp – xây dựng, dịch vụ phát triển không ngừng Để đáp ứng được các sựthay đổi đó thì cơ sở hệ thống đô thị cũng được đổi mới nhiều, ngành vật liệu xâydựng cũng vì đó mà phát triển Chúng ta không thể không nhắc đến xi măng, chấtkết dính không thể thiếu của ngành xây dựng
Để đáp ứng được nhu cầu xây dựng của đất nước ngày càng phát triển thìngành xi măng cũng sôi động mạnh mẽ: cách trường đào tạo, các đội ngũ tư vấn,các khoa học kĩ thuật được áp dụng Các nhà máy ngày càng được xây dựng nhiều,với đầy đủ loại công nghệ hiện đại được áp dụng
Để có thêm kiến thức thực tế về môn học Tự động hóa trong nhà máy xi măng
do TS Nguyễn Mạng Tiến giảng dạy, em chọn nhà máy xi măng Long Sơn nghiêncứu về hệ thống điều khiển của nhà máy
Trong quá trình nghiên cứu không tránh khỏi sai sót, mong thầy có thể đónggóp ý kiến để em có thể hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Mạnh Tiến, đã giúp đỡ truyền đạtkiến thức về nhà máy xi măng, để em có thể hoàn thành đề tài này
Hà Nội;ngày 1, tháng 4, năm 2019 Nam
Lê Văn Nam
Trang 3DANH MỤC HÌNH VẼ.
Hình 1: Hình ảnh về tháp nung 5 tầng của nhà máy – trang 4
Hình 2: Tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng – trang 5
Hình 3: Nghiền đá vôi và vận chuyển đi – trang 6
Hình 4: Nghiền đất sét và vận chuyển – trang 6
Hình 5: Than, phụ gia, thạch cao được nhận vào – trang 7
Hình 6: Phụ gia, than đá, thạch cao được chuyển về kho – trang 8
Hình 7: Kho tỉ lệ - trang 9
Hình 8: Lò nung 5 tầng – trang 10
Hình 9: Trộn clinker với phụ gia – trang 11
Hình 10: Nghiền và định lượng than – trang 12
Hình 11: Hệ thống DCS nhà máy xi măng – trang 14
Hình 12: Biến tần AC 900F của Hãng ABB – trang 17
Hình 13: CPU PM 902F – trang 18
Hình 13: Phần mềm control builder F – trang 21
Trang 4Nhà máy xi măng Long Sơn
I Giới thiệu về nhà máy xi măng Long Sơn
Nhà máy xi măng Long Sơn được xây dựng năm 2014, tại phường Đông SơnThị xã Bỉm Sơn tỉnh Thanh Hóa, với hai dây chuyển đồng bộ Công suất của nhàmáy là 14000 tấn/ngày, tương đương 5 triệu tấn/năm Nguyên liệu được lấy từvùng núi đá Bỉm Sơn – Thanh Hóa ( đây là vùng nguyên liệu được đánh giá là tốtnhất Việt Nam )
Hình 1: Hình ảnh về tháp nung 5 tầng của nhà máy
Nhà máy xi măng Long Sơn sử dụng máy móc hiện đại, sử dụng thiết bị củacác hãng nổi tiếng Loscher, IKN, ABB của cộng Hòa Liên Bang Đức và công nghệsản xuất của Nhật Bản Hệ thống QCS đạt chuẩn do hãng ABB cung cấp ứng dụngvaod quản lí chất lượng nguyên liệu đảm bảo cho những sản phẩm xi măng có chấtlượng tốt nhất thị trường hiện nay
II Dây chuyền công nghê sản xuất xi măng của công ty Long Sơn
Trang 5Hình 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 m3 Sau đó được chuyển xuống băng truyền , nếu các loại đá nhỏ thì rơi trực tiếp xuốngbăng truyền dưới 211BC01, còn loại cỡ to hơn thì được chuyển sang máy nghiền211CR01, và rơi xuống băng chuyền 211BC01 và vận chuyển đi
Ngoài ra ở mỗi khâu chuyển băng chuyền đều được trang bị các máy hút bụi,
và 211AT01 là bình cấp khí nén cho các máy lọc bụi , dung tích 1 m3
Trang 6Nhà máy xi măng Long Sơn
Hình 3: Nghiền đá vôi và vận chuyển đi
Hình 4: Nghiền đất sét và vận chuyển
Trang 7Tương tự như ở hình 4, đất sét được chở đến ô chứa, qua sàng , cỡ nhỏ rơixuống bằng chuyền, cỡ lớn thì nó vào máy nghiền và được nghiền nhỏ.
Hình 5: Than, phụ gia, thạch cao được nhận vào
Than, phụ gia, thạch cao cũng được nhận vào tương tự như đá vôi và đất sét,
và được băng chuyền chuyển đến kho chứa
Trang 8Nhà máy xi măng Long Sơn
Hình 6: Phụ gia, than đá, thạch cao được chuyển về kho
Băng chuyền có thể di chuyển để chất đống tròn theo kiểu Chevron, ở các vậtliệu phụ gia khác nhau Như phụ gia 5000 (tấn), xỉ 5000(tấn), đá vôi 5000 (tấn),thạch cao 3500 (tấn ), than 2 đống 8000 (tấn) Các nguyên liệu này sẽ được chuyểnđến kho chia tỉ lệ như ở hình 5 Kho chia tỉ lệ bao gồm các silo chứa nguyên liệuđược đưa xuống băng chuyền theo tỷ lệ nhất định để chuyển sang giai đoạn đồngnhất silo
Trang 9Hình 7: Kho tỉ lệ.
Ở hình 8 là lò nung 5 tầng, có công suất 6000 tấn clinker / ngày, nhiên liệu làthan và không khí được cấp ở dưới Lò là một cấu tạo đặc biệt, tạo ra nhiệt độ cao,bột liệu được cấp vào ở nhiệt độ cao sẽ thành các hạt cinker Các hạt clinker rakhỏi lò có nhiệt độ rất cao, nên ngay ở đầu ra của clinker người ta lắp hệ thống làmmát bằng dòng khí lạnh từ môi trường thổi thẳng vào các hạt clinker để có thể làmmát đột ngột clinker Các hạt clinker sau đó sẽ được di chuyển trên một lớp đệmkhông khí tươi đưa từ ngoài vào để làm mát, ở cuối cooler hạt clinker sẽ rơi xuống
và được đưa ra ngoài Sau khi clinker được làm mát thì được vận chuyển bằng gầunâng, băng tải đế kho chứa clinker Kho chứa clinker là (521SL01 – trong bản vẽ)kho hình tròn có đường kính 50m , sức chứa lên đến 70000 (tấn)
Trang 10Nhà máy xi măng Long Sơn
Hình 8: Lò nung 5 tầng
Tại hình 9, clinker được chuyển đến silo nhỏ, cùng với các silo khác là các phụgia (thạch cao, đá bazan, đá vôi) Cilker được trộn với các phụ gia để tạo thành ximăng Xi măng được tạo thành được chuyển đến bộ phận đóng gói thành các bao,
và được chuyển lên xe hay chuyển ra cảng
Trang 11Hình 9: Trộn clinker với phụ gia.
Khâu nghiền than đá (Hình 10), than đá được chuyển vào 2 thùng có sứcchứa lần lượt là 100 (tấn ) và 120 (tấn) Sau đó được chuyển vào máy nghiền thôvới công suất 50 (tấn /h) Sau đó được chuyển đến 2 thùng chứa khác nhau dùngcho 2 khâu khác nhau là khâu sấy sơ bộ và khâu lò nung làm nhiên liệu
Trang 12
Nhà máy xi măng Long Sơn
Hình 10: Nghiền và định lượng than
III Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi
măng
III.1 Khái niệm về hệ thống DCS [1]
DCS – (Distributed Control System), hệ thống điều khiển phân tán là hệthống điều khiển cho một dây chuyền sản suất, một quá trình hoặc bất cứ một hệthống động học nào, trong đó có các bộ điều khiển không tập trung tại một nơi màđược phân tán trên toàn hệ thống với mỗi hệ thống con được điều khiển bởi mộthoặc nhiều bộ điều khiển
+ Hệ thống truyền thông: gồm bus trường và bus hệ thống
III.2 Cấu hình hê thống DCS trong nhà máy xi măng Long Sơn
- Cấp quản lí: cấp này dùng để điều hành và quản lí toàn bộ phân xưởng
- Trạm kĩ thuật – Engineer station ( EWS) : trạm kĩ thuật này dùng ddeerrcài đặt hệ thống, cài đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị cấp trường,theo dõi các chương trình ứng dụng
- Cấp vận hành (OS1, OS2, …, OS5): Vận hành song song các thiết bị cấptrường, hỗ trợ hệ thống
- Cấp giám sát (bao gồm các màn hình giám sát ITV1,…,ITV9): hiển thị,giám sát các giai đoạn trong 1 số phân xưởng cần thiết
Trang 13- Cấp điều khiển: dùng để điều khiển các công đoạn nhỏ hoặc điều khiển từ
xa như: khâu nghiền đá, khâu mài xi măng, khâu vận chuyển ,…
- Cấp trường: Các camera giám sát như ở khâu làm lạnh , mài xi măng,nghiền đá , phụ gia, và nhiều khâu khác
Trang 14
Nhà máy xi măng Long Sơn
Trang 16Nhà máy xi măng Long Sơn
III.3 Mô tả các BUS và hệ thống truyền thông trong hệ thống
Trong cấu hình DCS sử dụng bus hệ thống và bus trường
+ Nối các I/O phân tán với trạm điều khiển cục bộ với nhau
+ 3 dạng: Profibus FMS (Fieldbus Message Specificating): giao tiếp máy tính điềukhiển với điều khiển giám sát
Profibus DP (Distributed Peripheral): Phục vụ trao đổi lượng thông tinnhỏ (cấp trường), nhưng đòi hỏi tốc độ truyền cao
Profibus PA : sử dụng để ghép trực tiếp với các thiết bị trường môitrường cháy nổ
Hệ thống truyền thông trong hệ thống: Ethernet [2]
Ethernet rất phổ biến nhờ các tính năng mở như:
+ Ethernet chỉ quy định lớp vật lí và lớp MAC (Medium Access Control), cho phépcác hệ thống khác nhau tùy ý thực hiện các giao thức và dịch vụ
+ Phương pháp truy nhập Bus ngẫu nhiên CSMA/CD không yêu cầu các trạm thamgia phải biết cấu hình mạng
+ Việc chuẩn hóa sớm trong IEE 802.3 giúp cho các nhà cung cấp sản phẩm thựchiện dễ dàng
Ethernet được chuẩn hóa trong IEEE 802.3u cho phép truyền với tốc độ 100Mbit/s Để đạt được tốc độ ấy , một phương pháp mã hóa bit với tín hiệu 3 mứcthay vì 2 mức được sử dụng dây
Trang 17IV Nghiên cứu về bộ điều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất.
IV.1 Giới thiệu chung
Bộ điều khiển AC 900F mở rộng danh mục phần cứng của hệ thống điều khiểnphân tán Freelance Ngoài các chức năng tự dộng hóa rất tinh vi, modul còn cungcấp linh hoạt mở rộng thông qua thẻ SD có thể cắm, nhiều cổng Ethernet hơn Những lợi ích của AC 900F:
- Nhiều sức mạnh hơn bất kỳ bộ điều khiển Freelance thế hệ trước nào
- Kết nối nhiều hơn với cổng nối tiếp và cổng Ethernet
- Hỗ trợ thẻ SD tích hợp
- Giao thức dựa trên Ethernet mới - Modbus TCP và IEC 60870-5-104
- Tuân thủ tiêu chuẩn G3
- Cung cấp điện tích hợp
- LCD tùy chọn cung cấp bảo mật nâng cao thông qua khóa điều khiển
- Dự phòng tùy chọn
Trang 18Nhà máy xi măng Long Sơn
Hình 12: Biến tần AC 900F của hãng ABB
IV.2 Đặc tính kĩ thuật phần cứng.[3]
AC 900F sử dụng CPU tiêu chuẩn (PM 902F) thì có 1500 I/0
+ Bốn giao diện Ethernet
- 3 cho Modbus TCP và Telecontrol ICE 60870- 5-104
- 1 cho liên kết dự phòng, 1 cho ControlNet
+ Một giao diện chuẩn đoán
+ Hai giao diện nối tiếp
+ LCD tùy chọn
+ Tối đa 10 modul I / O S700 được gắn trực tiếp trên các thiết bị đầu cuối.+ Tối đa hai modul giao diện fieldbus
Trang 19Hình 13: CPU PM 902 F.
Modul CPU PM 902 F là phần trung tâm của bộ điều khiển AC 900F, nócung cấp một bộ xử lí hiệu xuất cao đẻ đa nhiệm và thực hiện các chu kì vòng lặpnhanh:
+ 4 kết nối mạng Ethernet 100 Mbit/s trên bo mạch và 2 giao diện nối tiếp
+ Giao diện thứ 3 được dành riêng cho mục đích chuẩn đoán và kết nối đồng hồRadio
+ Các khe cắm của khớp nối với giao diện bus I / O cho phép thêm các modul bêntrái và bên phải vào các modul CPU
+ Cần nguồn điện ngoài 24 VDC
+ Các mô-đun đầu vào / đầu ra được sử dụng làm I / O trực tiếp và I / O từ xa theo loại và số lượng tín hiệu quá trình
+ Các mô đun I / O của trình cắm thêm được sử dụng phù hợp với loại và số lượng tín hiệu của quá trình
Trang 20Nhà máy xi măng Long Sơn
+ Phần mềm mạnh mẽ theo tiêu chuẩn IEC 61131 – 3
+ Thư viện khố chức năng với hơn 220 chức năng đã được chứng minh + Dễ dàng xác minh các chức năng tự động hóa
+ Tài liệu đồ họa toàn hệ thống và tự động hóa toàn bộ chương trình ngườidùng, giao tiếp hệ thống và tất cả các tham số của thiết bị trường
+ Freelance 2016 SP1 chạy trên windows 10 và win 7
+ Dễ dàng sao lưu tập tin dự án
+ Phần mềm hỗ trợ các ngôn ngữ IEC 61131 – 3 (FBD, IL, LD, SFC, ST)
Cấu trúc:
+ Cấu trúc phần cứng cần thiết có thể được cấu hình trong hệ thống đồ họa và giao
Trang 21+ Có thể gán các trạm vận hành Freelance cụ thể cho các bộ điều khiển cụ thể.+ Thông tin chi tiết có thể được lấy từ nhà điều hành và trạm xử lí, cùng với cácmodul và bộ điều khiển với các đường bus trường được kết nối của chúng.
+ Trong màn hình tổng quan về trạm người, người vận hành và trạm xử lí có thểđược trang bị bằng cách xử dụng danh sách lựa chọn
+ Thông số kĩ thuật để xử lí hiển thị và gán kênh I/O có thể được thực hiện cho cácmodul riêng lẻ của bộ điều khiển
+ Trong chế độ xem cấu hình của dòng bus trường, các PROFIBUS mới có thểđược tích hợp vào dòng bus trường bằng các sử dụng tệp GSD hoặc công nghệFDT
Dưới đây là một số hình ảnh về phần mềm:
Trang 22Nhà máy xi măng Long Sơn
Hình 13: Phần mềm control builder F
Trang 23DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.
[1] tan-dcs~174
http://www.ibs.com.vn/tin-tuc/xem/tong-quan-ve-he-thong-dieu-khien-phan-[2] Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông Công nghiệp, nhà xuất bản khoa học và
kĩ thuật, trang 227, năm 2006
[3] https://new.abb.com/control-systems/essential-automation/freelance/controller/AC900F
[4] https://new.abb.com/control-systems/essential-automation/freelance/
engineering