Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây chuyển sản xuất xi măng quang sơn bài tập lớn...

Tài liệu Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây chuyển sản xuất xi măng quang sơn bài tập lớn hệ thống tự động hóa đại học bách khoa hà nội

.DOCX
30
1134
73

Mô tả:

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................2 I. Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của công ty..........................2 1. Khâu đồng nhất sơ bộ......................................................................................3 2. Khâu nghiền liệu..............................................................................................4 3. Tạo nhiên liệu than mịn cho lò quay và precalciner........................................5 4. Lò nung............................................................................................................5 5. Vẩn chuyển clinker đến các silo chứa clinker..................................................6 6. Nghiền xi măng................................................................................................6 7. Đóng bao và xuất xi măng...............................................................................7 II. Nghiên cứu cấu hình hệ thống DCS của dây chuyền sản xuất xi măng....8 1. Mô tả cấu hình hệ thống DCS..........................................................................8 2. Mô tả các BUS và phương thức truyền thông trong hệ thống.......................11 III. Nghiên cứu bộ điều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất AC800M. 12 1. Giới thiệu chung.............................................................................................12 2. PLC chính AC800M......................................................................................16 3. Phần mềm lập trình PLC AC 800M...............................................................21 1 LỜI NÓI ĐẦU Xi măng là một trong những ngành công nghiệp quan trong trong nền kinh tế quốc dân, trong việc xây dựng cơ sở hạ tầng xã hội. Để đáp ứng nhu cầu xây dựng trong quá trình phát triển và hội nhập, nhiều nhà máy đã không ngừng phát triển công nghệ, nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm. Nhiều sáng kiến cải tiến kỹ thuật, đề tài nghiên cứu khoa học đã được áp dụng vào sản xuất kinh tế mang lại hiệu quả kinh tế to lớn. Qua môn học Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng do thầy Nguyễn Mạnh Tiến giảng dạy, em đã được nhận đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây chuyển sản xuất xi măng Quang Sơn” Nội dung của bản báo cáo bao gồm những nội dung sau: 1. Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của công ty. 2. Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của đây chuyền sản xuất xi măng. 2 3. Nghiên cứu bộ điều khiển PLC chính của dây chuyển sản xuất xi măng PLC AC800M Do kiến thức và kinh nghiệm của em còn hạn chế nên bản báo cáo này chắc chắn sẽ có nhiều thiếu sót. Em kính mong nhận được sự hướng dẫn, góp ý của các thầy cô để em được hoàn thiện hơn. Sinh viên Lương Văn Tấn I. Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của công ty. 1. Khâu đồng nhất sơ bộ. 3 Khâu đồng nhất sơ bộ Đất sét và đá vôi sau khi khai thác được vận chuyển đến chúng sẽ được tiếp nhận theo từng khối, đất sét 40m3 và đá vôi là 70m3. Sau đó chúng sẽ được đập nhỏ sơ bộ theo kích thước nhất định, công suất của quá trình đập búa đá vôi đất sét là 950 tấn/h. khi đã đập nhỏ chúng sẽ qua hệ thống phân tích đá vôi, đất sét để lọc ra các tạp chất và phân tích hàm lượng của chúng. Sau đó chúng sẽ được rải và đưa vào kho đồng nhất. Kho đồng nhất đá vôi đất sét có sức chứa 30000 (tấn). Tiếp nhận phụ gia và than. Ngoài ra phụ gia và than cũng được tiếp nhận. đập nhỏ và rải rồi đưa vào các két chứa. Phụ gia gồm Quartzite, quặng sắt để phục vụ cho qua trình nghiền liệu. Than để phục vụ cho lò nung, thạch cao và pozzolane phục vụ quá trình nghiền xi măng. Phụ gia và than được tiếp nhận 20m3 một lần. Khâu đập phụ gia có công suất 200 tấn/h và rải phụ gia có công suất 200 tấn/h, rải than có công suất 500 tấn/h. sau đó chúng được đưa vào các silo chứa. Công suất của các silo chứa như sau: Quartzie có sức chứa 5000 tấn, quặng sắt sức chứa 3500 tấn, đv 4 chất lượng cao sức chứa 3500 tấn, than sức chứa 15000 tấn, pozzolane sức chứa 8000 tấn, thạch cao sức chứa 5000 tấn. Khâu đồng nhất sơ bộ có vai trò rất quan trọng, vì liệu cấp cho lò phải ổn định về thành phần hóa học. 2. Khâu nghiền liệu Khâu nghiền liệu. Đất sét, đá vôi và phụ gia sẽ được đi vào các két chứa, két chứa đá vôi đất sét có dung lượng 500 tấn, két chứa đv chất lượng cao là 140 tấn, két chứa Quartzite là 160 tấn, két chứa quặng sắt là 240 tấn. Sau đó chúng sẽ được đi vào các cân định lượng để định lượng các thành phần theo đúng chỉ tiêu và đưa vào máy nghiền đứng, công suất 329 tấn/h. Sau khi nghiền xong, đầu ra là bột liệu 2000 tấn để cấp liệu cho lò nung. 3. Tạo nhiên liệu than mịn cho lò quay và precalciner 5 Than từ máy cào than sẽ đưa vào két chứa than dung lượng 200 tấn, sau đó qua cân băng định lượng than rồi đưa tới máy nghiền than. Máy nghiền loại đứng, công suất 30 tấn/h. đầu ra là than mịn và đưa vào két chứa 200m3 và đi vào cân định lượng để cấp nhiên liệu cho percalciner và lò nung. Quá trình nghiền than tạo ra khói bụi, sẽ được đưa qua khâu lọc bụi túi 2300m2 và đưa ra ống khói. 4. Lò nung. Silô chứa bột mịn đưa đến cân flow được điều khiển rồi đưa đến đỉnh tháp 5 tầng. lò quay có nhiệt độ từ 1300 đến 1400. Đầu vào gồm có nguyên liệu là bột liệu từ khâu nghiền liệu. Nhiên liệu là than mịn. Ngoài ra còn có gió 1, gió 2 gió 3. Gió 1 là gió sơ cấp từ môi trường vào để đốt than. Gió 2 tạo ra bởi quạt làm mát, gió 3 trích ra từ một phần gió 2. Khí sinh ra khi cháy được hút bởi quạt ID. Đầu ra là clinker và khí thải. Khí thải được lọc bụi tĩnh điện. Clinker đầu ra còn nóng được làm mát về khoảng 100C và được vận chuyển về các silo chứa clinker. 6 Lò nung và làm lạnh ảnh hưởng lớn tới chất lượng của xi măng. Quá trình tạo ra clinker 5. Vẩn chuyển clinker đến các silo chứa clinker 7 Clinker sau khi được làm nguội sẽ được vận chuyển đến các silo clinker thứ phầm 2000 tấn và solo clinker chính phẩm 40000 tấn. Clinker chính phẩm một phần được xuất đi bán khoảng 20 tấn. Phần còn lại sẽ được vận chuyển đến két chứa clinker để phục vụ cho quá trình tạo ra xi măng. 6. Nghiền xi măng. Clinker từ két chứa clinker, thạch cao và Pozzolane lần lượt đi qua các cân băng định lượng và vào máy nghiền xi măng Horomills để tạo ra xi măng. 8 Nghiền xi măng Khí thải của quá trình nghiền xi măng sẽ được lọc bụi và đưa ra ống khói. Két chứa clinker là 280 tấn, két chứa thạch cao là 280 tấn, két chứa Pozzolane là 240 tấn. Máy nghiền xi măng có công suất 2x120 tấn/h. 7. Đóng bao và xuất xi măng. Xi măng từ máy nghiền sẽ được vận chuyển đến các silo chứa xi măng. Có 4 silo chứa xi măng 10000 tấn. một phần xi măng sẽ được xuất đi luôn khoảng 300 tấn/h. Một phần sẽ được đóng bao bởi các máy đóng bao và xuất đi. II. Nghiên cứu cấu hình hệ thống DCS của dây chuyền sản xuất xi măng. 1. Mô tả cấu hình hệ thống DCS Hệ thống DCS trong nhà máy xi măng có 3 cấp: - Cấp trường: gồm có các cơ cấu chấp hành, cảm biến. - Cấp điều khiển là: PLC.. - Cấp giám sát: là các máy tính vận hành… 9 Hệ thống điều khiển DCS của Công ty Xi măng Quang Sơn có các khâu chính như sau:  Hệ thống điều khiển trung tâm CCR. Hệ thống này gồm 4 máy tính trung tâm để điều khiển và giám sát các hoạt động của nhà máy. 4 máy in HP laserjet, 2 máy in màu HP Deskjet color A4 và 1 máy in màu HP Deskjet color A3 để in các dữ liệu trong quá trình nhà máy hoạt động. Tiếp đến là các máy tính có các chức năng khác nhau: 10 - Domain servers: máy chủ miền. Aspect servers: máy chủ giao diện. Connectivity servers: máy chủ để kết nối Engineering station 1&2: là các trạm kỹ thuật sử dụng cho việc biên soạn, lưu chương trình và đào tạo kỹ thuật. - Kiln shell scanner PC: Máy tính điều khiển việc quét nhiệt độ vỏ lò. - RMP server automation room: là phòng máy chủ tự động. - Knowledge manager server (IMS) automation room: máy chủ quản lý dữ liệu một cách tự động để quản lý dữ liệu kỹ thuật và của khách hàng. - Các máy tính thu thập dữ liệu kỹ thuật và của khách hàng. - On- Line Gama ray analyzer: máy tính thực hiện phân tích tia gama.  Phòng điều khiển cục bộ LCR Phòng điều khiển cục bộ LCR gồm có 3 phần: - Điều khiển hoạt động của máy nghiền: phần này gồm có một máy tính điều khiển và giám sát hoạt động của máy nghiền, một PLC AC800M để điều khiển quá trình nghiền đá vôi và đất sét 11 - Quá trình nghiền thạch cao và quá trình xếp kho: gồm có một máy tính điều khiển và giám sát quá trình nghiền thạch cao và xếp kho, bộ PLC AC800M để điều khiển quá trình nghiền thạch cao và xếp kho. - Quá trình đóng gói: gồm một máy tính để điều khiển quá trình đóng gói và vận chuyển, một PLC AC800M để điều khiển quá trình đóng gói và vận chuyển.  Tủ điện có PLC để điều khiển các công đoạn. 12 Gồm có 6 PLC AC800M để điều khiển các quá trình nghiền nguyên liệu, lò nung, nghiền than, làm nguội, quản lý và xử lý nước thải, nghiền xi măng. 2. Mô tả các BUS và phương thức truyền thông trong hệ thống. Toàn bộ PLC trong nhà máy là PLC AC800M do hãng ABB sản xuất. Truyền thông sử dụng giao thức TCP/IP. Như nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể coi là một tập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến truyền dữ liệu và cung cấp cho các giao thức tầng trên một dịch vụ của các tầng thấp hơn. Tín hiệu từ CPU của PLC được truyền và biến đổi thành tín hiệu quang 13 theo chuẩn TCP/IP đưa về phòng điều khiển trung tâm, các tín hiệu này sẽ được hiển thị ở các máy tính trung tâm, căn cứ vào đó các cán bộ trực tại phòng điều khiển trung tâm sẽ đưa ra lệnh điều khiển tới các thiết bị cũng theo đường truyền tín hiệu trên nhưng theo hướng III. ngược lại. Nghiên cứu bộ điều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất AC800M. 1. Giới thiệu chung PLC viết tắt của Programmable logic controller là bộ điều khiển logic lập trình được, được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơle và các thiết bị rời cồng kềnh khác, nó tạo ra một khả năng điều khiển thiết bị dễ dàng và linh hoạt dựa vào việc lập trình trên các thuật toán logic cơ bản. Ngoài ra nó còn có thể thực hiện nhữ tác vụ khác như: định thời gian trễ, đếm, tính toán, v.v… Ngày nay PLC được sản xuất bởi rất nhiều hãng khác nhau trên thế giới như: ABB, FESTO, MITSUBISHI, OMRON, ALLEN BRADLEY, LG, SIEMENS. PLC ngày càng đượng sử dụng rỗng rãi trong các quá trình tự động ở trong các nhà máy. Chúng bao gồm thiết bị lập trình.. các bộ phần mềm lập trình, điều khiển, giám sát, lập cấu hình mạng, giao diện người máy như: Step7 microwin, WinCC,.. 14  Mộ số ứng dụng của PLC trong công nghiệp như: Thang máy 15 Tủ điện  Ưu điểm của PLC - Không cần đấu dây cho sơ đồ điều khiển logic như kiểu Relay. - Có độ mềm dẻo sử dụng rất cao, muốn thay đổi phương pháp điều khiển chỉ cần thay đổi chương trình điều khiển. - Chiếm vị trí không gian nhỏ trong hệ thống. - Nhiều chức năng điều khiển. - Tốc độ xử lý thời gian thực tương đối cao. - Công suất tiêu thụ nhỏ. - Không cần quan tâm nhiều về vấn đề lắp đặt.  PLC được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì: - Bên trong môi trường công nghiệp. - Giao diện không thân thiện với người sử dụng. - Tốc độ xử lý tương đối cao. - Có nhiều loại khác nhau để lựa chọn tùy nhu cầu sử dụng và độ phức tạp của hệ thống điều khiển. - Có khả năng mở rộng số đầu vào/ra khi mở rộng nhu cầu điều khiển bằng cách nối thêm các khối vào ra chức năng. - Dễ dàng điều khiển và giám sát từ máy tính. - Giá thành hợp lý tùy vào từng loại PLC.  Kết cấu của PLC: 16 So với một hệ thống máy tính, PLC khác ở cả phần cứng, chương trình và phần mềm. Tuy vậy về cơ bản PLC dựa trên cơ sở một microcomputer. - Phần cứng: bao gồm các thiết bị công nghệ, bảng mạch in, các modun tích hợp, pin, vỏ… - Chương trình: là một bộ phận phần mềm, nó được cài đặt sẵn và được sử dụng cho việc khởi động sau khi có nguồn cấp vào. Hơn nữa, một PLC còn có một hệ điều hành, nó được lưu ở trong ROM hoặc EPROM. - Phần mềm: là chương trình do người sử dụng viết. Chúng thường được cài ở trong RAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) để có thể chỉnh sửa được.  Các thành phần của PLC: - Bộ vi xử lý (CPU: central processing unit) - Một hệ điều hành để quản lý và thược hiện chương trình. - Bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và dữ liệu vào ra. - Các đầu vào, đầu ra để nhập dữ liệu từ cảm biến và xuất dữ liệu ra cơ cấu chấp hành. Nguyên lý hoạt động của PLC Trong quá trình hoạt động của PLC, CPU thực hiện ba công việc: 17 - Đọc dữ liệu: lấy tín hiệu từ các thiết bị trường, lưu vào bộ nhớ - Xử lý và tính toán: thực hiện chương trình ứng dụng được lưu trong bộ nhớ do người lập trình tạo ra. - Ghi dữ liệu: xuất các tín hiệu điều khiển, cảnh báo tại đầu ra. PLC thực hiện thoạt động trên một khoảng thời gian nhất định được gọi là chu kỳ quét. Chu kỳ quét của PLC thường cỡ vài chục ms, tùy thuộc vào chương trình ứng dụng, số lượng vào, ra và cấu tạo PLC.  Cấu tạo: bộ PLC bao gồm các phần sau. - Module nguồn - Bộ xử lý trung tâm CPU. - Bộ xử lý truyền thông CP. - Các đầu vào ra số và tương tự. - Các module đặc biệt. 2. PLC chính AC800M. 18 PLC AC800M Bộ điều khiển PLC AC 800M là của hãng ABB sản xuất, nó có thể kết nối với các tín hiệu cấp hiện trường sử dụng các mô đun vào/ra dòng S800L hoặc S800 hoặc cũng có thể cho phép kết hợp với bất kỳ thiết bị hỗ trợ giao thức Profibus nào hiện có trên thị trường. Giao diện người máy Compact 800 HMI cũng có thể sử dụng cùng với AC 800M hoặc với bất kỳ thiết bị bộ điều khiển PLC của hầu hết các hãng đang cung cấp trên thị trường. Phương thức truyền thông trong hệ thống tận dụng những tính năng nổi trội của chuẩn OPC. Một Panel 800 được kết nối trong hệ thống để phục vụ chức năng điều khiển giao diện người /máy, cho phép lắp đặt tại khu vận hành hoặc dùng cho các ứng dụng ở trong máy công cụ. Nó cho phép kết nối với hầu hết các máy tính công nghiệp hoặc PC thông thường thông qua việc tích hợp sẵn các các driver bên trong.  Khối xử lý trung tâm CPU Thành phần cơ bản của AC800M là khối xử lý trung tâm, chúng gồm nhiều chủng loại: PM851A, PM856A, PM860A, PM861A, PM864A, PM866 và PM891. Chúng khác nhau về tốc độ xử lý, kích thước bộ nhớ và hỗ trợ dự phòng. Mỗi khối CPU được trang bị và xây dựng cổng Ethernet cho phép PLC giao tiếp với các quá trình khác và cho tương tác với người dùng, nhà quản lý và các ứng dụng ở cấp độ cao hơn. Những cổng này có thể được cấu hình để dự phòng cho những trường hợp đặc biệt và nó giữ vai trò quan trọng. Nó cũng được 19 trang bị hai cổng RS-232C có thể được sử dụng cho liên lạc điểm- đến điểm với lập trình/ gỡ lỗi các công cụ và hệ thống thiết bị của bên thứ 3. Ví dụ một loại CPU PM851A: Tần số làm việc: 24MHz Bộ nhớ trong: 8MB Bộ nhớ chương trình: 2,787 MB Truyền thông: Ethernet port và RS-232C port Hiệu suất hoạt động 1000 boolean: 0,46 ms Tốc độ truyền dữ liệu: 100Mbit/s- 1Gbit/s Ethernet (IEE802.3) Kích thước: W 119 x H 186 x D 135 mm (4.7 x 7.3 x 5.3 in.) Trọng lượng: 1100g 20
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan