Nghiên cứu nâng cấp hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất gạch không nung

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGYỄN QUỐC THÀNH - NGUYỄN QUỐC THÀNH ` ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU, NÂNG CẤP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA KHÓA 2010 - 2011 Hà Nội - 2011 MỤC LỤC T Lời cam đoan T 3T Danh mục bảng biểu T 3T Danh mục hình vẽ T 3T Lời nói đầu -1T 3T T CHƯƠNG Tổng quan Nhà máy – Dây chuyền sản xuất gạch không nung -3T T T T T T T T 3T T 1.1 - Tổng quan Nhà máy gạch Block -3T 1.2 - Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung -3T 1.2.1 Khái niệm: -3T 1.2.2 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch không nung -4T 1.2.3 Các tiêu kỹ thuật sản phẩm gạch không nung -5T 1.2.4 So sánh gạch nung gạch không nung -6T 1.2.5 Các cấu dây chuyền sản xuất gạch không nung: -7- CHƯƠNG Phân tích hệ thống điều khiển dây chuyền gạch không nung -22T T T T T T 3T T 2.1– Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển -22T 2.1.1 Máy tính điều khiển -23T 2.1.2 Thiết bị điều khiển -23T 2.1.3 Thiết bị cấp trường -27T 2.1.4 Lưu đồ thuật toán hệ thống điều khiển -28T 2.2 Phân tích hệ thống điều khiển -29T 2.2.1 Hệ thống định lượng -29- T 3T T T T T 2.2.2 Hệ thống cấp liệu -313T T 2.2.3 Hệ thống cấp xi măng bơm nước -322.2.4 Hệ thống máy trộn liệu -35T 2.2.5 Hệ thống điều khiển máy ép, cấp liệu đáy, liệu mặt -36T 2.2.6 Hệ thống vận chuyển sản phẩm -38T CHƯƠNG – Phân tích nâng cấp hệ thống - 43T T T T T T T 3.1 Xây dựng mơ hình hệ thống điều khiển -43T 3.1.1 Mục đích -43T 3.1.2 Lựa chọn phương án -43T 3.1.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển -47T T T T T T T T T T T T T 3.2 Khắc phục bề mặt sản phẩm -63T 3.2.1 Xác định nguyên nhân -63T 3.2.2 Xác định phương án -64T 3.2.3 Phương án thiết kế Cơ cấu đảo palet -64T 3.2.4 Hệ thống chổi quét -67T 3.2.5 Phương án xử lý bia via sản phẩm -69T 3.3 Lưu đồ thuật toán thêm cấu chổi quét đảo palet -71T 3.4 Xây dựng mơ hình giao diện người máy ( HMI) -72T 3.4.1 Khái niệm HMI -72T 3.4.2 Chức hình HMI -72T 3.4.3 Lựa chọn chức điều khiển hình HMI -72T 3.4.4 Xây dựng giao diện hệ thống -74T Kết Luận -88T 3T T Phụ lục .-89 U T T U T Chương Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung Lời nói đầu T Trong năm vừa qua, tốc độ thị hóa nước ta diễn ngày mạnh mẽ Theo số liệu thống kê Vụ kiến trúc Quy hoạch xây dựng (Bộ xây dựng), tốc độ thị hóa Việt Nam tăng mạnh, tỷ lệ thị hóa năm 1999 23,6%, năm 2004 25,8%, dự báo năm 2011 tăng lên khoảng 33% đến 2015 đạt 45% Nhu cầu vật liệu xây dựng nói chung gạch xây nói riêng cho cơng trình lớn Những năm gần đây, mức tiêu thụ gạch xây toàn quốc vào khoảng 20 tỷ viên/năm Dự báo đến năm 2020, nhu cầu tăng vào khoảng 42 tỷ viên/năm, cao gấp đơi so với mức tiêu thụ Nếu tồn nhu cầu gạch xây dựng tập trung vào sử dụng gạch đất sét nung sau 10 năm nữa, phải đào gần tỷ m3 đất sét mà phần lớn xâm phạm vào đất canh tác Điều P P làm ảnh hưởng nghiêm trọng tới việc phát triển nông nghiệp đất nước Khơng thế, q trình nung sản phẩm gạch truyền thống làm tiêu tốn nhiều nhiên liệu, đặc biệt than đá, trình lại thải mơi trường lượng lớn khí độc hại khơng ảnh hưởng tới môi trường, sức khỏe người mà làm giảm suất trồng Bởi việc phát triển gạch không nung để bước thay gạch đất sét nung cần thiết cấp bách Trên giới tỷ lệ sử dụng vật liệu không nung chiếm tới 70% thị phần Nhưng nước ta tỷ lệ sử dụng vật liệu lại thấp Trong Nhà nước ta có chủ trương hạn chế sản xuất gạch đất sét nung, xóa bỏ lị gạch thủ cơng nhằm giảm ô nhiễm môi trường, giảm tiêu hao lượng than, củi đặc biệt làm giảm tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên đất canh tác , cần khuyến khích phát triển sản xuất ứng dụng vật liệu không nung vào xây dựng Mục tiêu phấn đấu đến 2020, sản lượng gạch không nung chiếm 50% tổng sản lượng gạch xây Việt Nam Trong giai đoạn nay, với trình phát triển kinh tế đất nước phát triển mạnh mẽ Công ty, doanh nghiệp, tổ chức trị xã hội đời sống nhân dân ngày nâng cao Hệ trình nhu cầu xây dựng cơng trình kiến trúc, văn hóa, khách sạn, trụ sở văn phịng, khu -1- Chương Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung biệt thự nhà lớn Cùng với gia tăng dân số trình thị hóa, nhu cầu nhà chung cư ngày đặt cách thiết Chính vậy, nhu cầu vật liệu xây dựng ngày gia tăng, đặc biệt loại vật liệu khơng nung có chất lượng cao, đáp ứng yêu cầu độ bền, độ chịu nhiệt, cách âm, cách nhiệt Trong năm tới, nhu cầu loại nguyên liệu vật liệu xây dựng tăng cao không số lượng mà chất lượng, kiểu dáng, màu sắc …đặc biệt phải phù hợp với điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, thời tiết khắc nghiệt Việt Nam Đề tài “ Nghiên cứu, nâng cấp hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất gạch không nung” để đáp ứng nhu cầu đặt Tác giả xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy hướng dẫn TS Nguyễn Huy Phương người tạo điều kiện tận tình hướng dẫn tác giả trình thực đề tài -2- Chương Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT GẠCH KHÔNG NUNG 1.1 - Tổng quan Nhà máy gạch Block Nhà máy Gạch Block đơn vị thành viên Công ty Trách Nhiệm Hữu Hạn Nhà Nước Một Thành Viên Cơ Điện Cơng Trình nằm địa bàn Phố sài Đồng- Long Biên – Hà Nội Nhà máy thành lập năm 1998 diện tích 10.000m2 P với qui mơ gồm có 150m2 nhà điều hành, 1000m2 nhà xưởng sản xuất 1500m2 P P P P P P P kho chứa nguyên vật liệu , thành phẩm 5000m2 sân bãi P P Dây chuyền sản xuất gạch không nung lắp đặt hoàn thành tháng 10 năm 1998 với công suất 700m2 sản phẩm / ca Đây dây P P chuyền coi đại vào thời điểm đó, sản phẩm được đời vào ngày 12 tháng 10 năm 1998, sản phẩm gạch không nung Nhà máy khẳng định thị trường 1.2 - Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung 1.2.1 Khái niệm: + Khái niệm dây chuyền sản xuất gạch không nung: Dây chuyền sản xuất gạch không nung thiết bị sản xuất loại gạch mà sau ngun cơng định hình tự đóng rắn đạt số học cường độ nén, uốn, độ hút nước mà không cần qua nhiệt độ, sử dụng nhiệt để nung nóng đỏ viên gạch nhằm tăng độ bền viên gạch Độ bền viên gạch không nung gia tăng nhờ lực ép rung ép lẫn rung lên viên gạch thành phần kết dính chúng + Khái niệm sản phẩm gạch không nung: Gạch không nung loại gạch xây, sau tạo hình tự đóng rắn đặt số học như: Cường độ nén, uốn, độ hút nước… mà không cần qua nhiệt độ Độ bền viên gạch gia tăng nhờ lực ép rung ép lẫn rung lên viên gạch thành phần kết dính chúng.Về chất liên kết tạo hình, gạch khơng nung khác hản gạch đất -3- Chương Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch khơng nung nung Q trình sử dụng gạch khơng nung, phản ứng hố đá hỗn hợp tạo gạch tăng dần độ bền theo thời gian Tất tổng kết thử nghiệm cấp giấy chứng nhận: Độ bền, độ rắn viên gạch không nung tốt gạch đất sét nung đỏ kiểm chứng tất nước giới: Mỹ, Đức, Trung Quốc, Nhật Bản, 1.2.2 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất gạch không nung BÃI VẬT LIỆU XE XÚC SI LÔ XI MĂNG PHỄU CHỨA LIỆU CÂN ĐỊNH LƯỢNG XE SKIP NƯỚC ( Đ.LƯỢNG ) MÁY TRỘN HỘP LIỆU NẠP LIỆU VÀO KHUÔN PHỐI LIỆU MẶT ÉP RUNG TẠO HÌNH LẦN MÁY TRỘN NẠP LIỆU VÀO KHN ÉP RUNG TẠO HÌNH LẦN SẢN PHẨM (Hình 1.1- Sơ đồ dây chuyền cơng nhệ sản xuất gạch không nung ) -4- Chương Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung Thuyết minh sơ đồ công nghệ : Nguyên vật liệu đầu vào Cát vàng, cát mịn, đá, mạt , đưa vào phễu chứa liệu xe xúc, Xi măng bơm bào Si lơ sau ngun vật liệu cân định lượng theo tỷ lệ đặt xe Skip vận chuyển lên máy trộn, máy trộn trộn nguyên vật liệu khô theo thời gian đặt, thời gian trộn khô kết thúc, nước định lượng bơm vào máy trộn , chế độ trộn ướt kết thúc, máy trộn mở cửa để xả liệu xuống hộp liệu, hộp liệu nạp vào khuôn lần xong máy ép rung bắt đầu làm việc để tạo hình gạch trình kết thúc, hệ thống khn nâng lên q trình nạp liệu mặt vào khn lần thực hiện, q trình kết thúc, máy ép rung làm việc, trình kết thúc khn nâng lên sản phẩm đưa băng tải chuyển đến kho thành phẩm, kết thúc chu trình làm việc 1.2.3 Các tiêu kỹ thuật sản phẩm gạch không nung STT Loại gạch Gạch lát hè Gạch Block xây có lỗ Gạch Block xây đặc Kích thước ( mm ) Cường độ (MPA ) Trọng lượng ( kg ) 112,5 x 225 x 60 200 – 35 – 45 3.4 – 3.6 – 3.8 100 x 200 x 60 200 – 35 – 45 2.8 – 3.0 – 3.2 137 x 200 x 60 200 – 35 – 45 3.7 – 3.9 – 4.1 200 x 165 x 60 200 – 35 – 45 3.8 – 4.0 – 4.2 115 x 225 x 80 200 – 35 – 45 4.6 120 x 200 x 60 20 2.4 80 x 80 x 60 20 0.9 300 x 300 x 60 20 13.5 70 x 190 x 390 7.5 – 10-12-15 6.5 - 6.7 - 7.0 - 7.3 90 x 190 x 390 7.5 – 10-12-15 9.0 – 9.2 – 9.5 – 9.8 140 x 190 x 390 7.5 – 10-12-15 14.5 – 14.7-15-15.3 190 x 190 x 390 7.5 – 10-12-15 16.5 - 16.8 - 17-17.2 70 x 190 x 390 7.5 – 10-12-15 12 – 12.3 – 12.5 -12.8 90 x 190 x 390 7.5 – 10-12-15 14.2 – 14.5 – 14.8 -15 140 x 190 x 390 7.5 – 10-12-15 22.7 – 23 – 23.5 – 24 7.5 – 10-12-15 32.6 – 33 – 33.4 -34 190 x 190 x 390 ( Bảng 1.1 - Các tiêu kỹ thuật sản phẩm gạch không nung ) -5- Chương Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung 1.2.4 - So sánh gạch nung gạch không nung Ưu điểm gạch không nung so với gạch nung STT Nội dung Gạch đất sét nung Gạch không nung Vật liệu sản xuất Đất sét, than, nước Cát, xi măng, đá Tốt cho môi trường không gây ô nhiễm Tỷ trọng(kg/m ) 1800 ( gạch đặc ) 1600 Nhẹ hơn, giảm kết cấu móng kích thước cột, dầm, xà Số lượng ( viên ) 5,2 Viên Viên 5,2 viên gạch nung = viên gạch không nung Trọng lượng ( kg ) viên > 10 kg P P Số viên gạch xây / 1m2 ( tường ≤ 11, 33 ) P 64 Viên - 15 viên - 110 viên - 28 viên - 221 kg - 437 kg P Dẫn nhiệt (W/m.oC) P - P Trọng lượng m2 tường xây (kg); (tường 10, 20 vữa xây trát) P viên gạch thường viên = 10kg xây có trọng lượng nặng gạch khơng nung (Tính theo gạch đặc) 0.814 - 176 kg - 350 kg Giảm trọng lượng tường, nên giảm tải kết cấu nhiều 0.174 Cách nhiệt tốt hơn, giảm chi phí điện cho máy điều hịa 40 Cách âm tốt hơn, giảm ồn thiết bị bên gây nên >4 Thời gian chống cháy lâu giúp việc sơ tán người đồ vật an toàn xảy hoả hoạn P Cách âm (db) Chống cháy 28 1-2 -6- Giảm thao tác thực xây, rút ngắn thời gian thi công Xây nhanh nhanh hơn, dễ dàng di chuyển giảm thời gian thừa Chương Tổng quan dây chuyền sản xuất gạch không nung 10 Độ xác chiều dài, rộng cao gạch (mm) 11 Độ co ngót (mm/m) Khơng tiêu chuẩn 0.65 12 Độ hút nước (%theo khối lượng) 18% 12% Khó khăn Dễ dàng – 12 25 ±6, ±4 ±3 Lắp ráp đường điện, 13 nước, đóng đinh lên tường 14 Tốc độ xây ca (m2/ca) P ±4, ±3 ±3 P 15 Nứt, sứt góc cạnh % – 10 %