Đồ Án Nghiên cứu hệ thống điều khiển nhà máy xi măng Bút Sơn – Hệ thống cân cấp liệu cho máy nghiền than

LỜI NÓI ĐẦU


Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học công nghệ nói chung và lĩnh vực tự động hóa nói riêng, sự ra đời và phát triển của các hệ thống điều khiển có mức độ tự động hóa cao là một điều tất yếu. Những lý thuyết xây dựng các hệ thống điều khiển luôn luôn được bổ sung và hoàn thiện. Các tư duy thiết kế cũng liên tục được đổi mới. Điều này dẫn tới các nhà máy được xây dựng hiện nay có hệ thống điều khiển rất hiện đại, đảm bảo chất lượng sản phẩm tốt với giá thành phải chăng và có sức cạnh tranh cao trên thị trường.
Sau khi thực tập tại nhà máy xi măng Bút Sơn, em có điều kiện để tiếp xúc với thực tiễn sản xuất và đặc biệt là với hệ thống điều khiển hiện đại của nhà máy. Em cũng đã có dịp để tìm hiểu, hoàn thiện những kiến thức thực tế còn thiếu sót. Em cũng nhận thấy tầm quan trọng, tính quyết định của hệ thống điều khiển đối với sự tồn tại và phát triển của một nhà máy. Trên các cơ sở đó, em đã được giao đề tài :“Nghiên cứu hệ thống điều khiển nhà máy xi măng Bút Sơn – Hệ thống cân cấp liệu cho máy nghiền than” , nội dung đồ án gồm có các phần sau:
- Công nghệ sản xuất xi măng
- Hệ thống điều khiển nhà máy
- Nghiên cứu hệ thống cân cấp liệu cho máy nghiền than
- Tính toán các bộ điều khiển và lập trình PLC
- Thiết kế giao diện điều khiển và mô phỏng

Sau một thời gian nỗ lực làm việc và nghiên cứu của bản thân, cùng với sự
giúp đỡ tận tình của các thầy cô, các bạn và các anh chị tại nhà máy xi măng Bút Sơn, em đã hoàn thành xong bản đồ án này. Em đặc biệt gửi lời cảm ơn tới thầy giáo HÀ TẤT THẮNG đã tận tình trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án. Do điều kiện thời gian và cũng do trình độ, kinh nghiệm có hạn nên chắc chắn bản đồ án này không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận được phản hồi, những ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn !



Mục lục

Lời nói đầu
Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng . 1
1.1. Các đặc trưng của nhà máy sản xuất xi măng 1
1.1.1. Loại hình sản xuất của nhà máy xi măng . 1
1.1.2. Mặt bằng sản xuất nhà máy xi măng 1
1.2. Các loại xi măng và chỉ tiêu chất lượng xi măng . 2
1.2.1. Phân loại xi măng 2
1.2.2. Các chỉ tiêu chất lượng của Clinker 3
1.2.3. Các tiêu chuẩn xác định mác và chất lượng xi măng 4
1.3. Tự động hóa trong việc điều khiển nhà máy xi măng 5
1.3.1. Tích hợp máy tính trong quá trình sản xuất 6
1.3.2. Hệ thống truyền thông trong giải pháp điều khiển . 6
1.4. Công nghệ sản xuất của nhà máy xi măng Bút Sơn 8
1.4.1. Công đoạn khai thác và đồng nhất sơ bộ nguyên liệu thô . 10
1.4.2. Công đoạn nghiền liệu . 11
1.4.3. Công đoạn nghiền than 11
1.4.4. Công đoạn tiền canxi hóa 12
1.4.5. Công đoạn nung và làm lạnh clinker . 13
1.4.6. Công đoạn nghiền xi măng 14
Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy . 16
2.1. Tổng quan các hạng mục hệ thống điều khiển của nhà máy 16
2.2. Cấu trúc điều khiển phân cấp của nhà máy 16
2.2.1. Cấp trường . 18
2.2.2. Cấp điều khiển . 18
2.2.3. Cấp điều khiển giám sát . 21
2.2.4. Cấp quản lý và tối ưu hóa sản xuất 24
2.3. Truyền thông dữ liệu trong mạng điều khiển của nhà máy 26
2.3.1. Mạng Profibus . 26
2.3.2. Mạng Ethernet . 31
Chương 3. Nghiên cứu hệ thống cân cấp liệu cho máy nghiền than . 38
3.1. Than và vai trò trong công nghệ sản xuất xi măng . 38
3.1.1. Vai trò của than 38
3.1.2. Các chỉ tiêu chất lượng của than 38
3.2. Công đoạn nghiền than nhà máy Bút Sơn 39
3.2.1. Quá trình vận chuyển than vào kho chứa 39
3.2.2. Quá trình vận chuyển than lên két chứa 41
3.2.3. Quá trình nghiền than 41
3.2.5. Quá trình phân phối bột than vào hai két chứa 42
3.3. Hệ thống cân cấp liệu cho máy nghiền than . 42
3.3.1. Yêu cầu đối với than được sử dụng tại nhà máy Bút Sơn . 42
3.3.2. Nhu cầu than sử dụng của dây chuyền sản xuất của nhà máy . 43
3.3.3. Các thành phần hệ thống cân cấp liệu cho máy nghiền than . 44
3.3.4. Các mạch vòng điều khiển chính 46
3.4. Hệ thống cân định lượng 47
3.4.1. Các cảm biến sử dụng trong hệ thống cân băng 49
3.4.2. Bộ tổng hợp . 51
3.4.3. Các thủ tục trước khi vận hành cân băng 52
3.4.4. Điều chỉnh động cơ điện một chiều truyền động cho cân băng 55
Chương 4. Tính toán các bộ điều khiển và lập trình PLC . . 59
4.1. Tính toán các bộ điều khiển . 59
4.1.1. Bộ điều khiển dòng điện phần ứng . 60
4.1.2. Bộ điều khiển tốc độ động cơ . 62
4.1.3. Tính toán mạch vòng điều khiển lưu lượng 65
4.2. Chương trình PLC 68
4.2.1. Tìm hiểu yêu cầu công nghệ . 68
4.2.2. Liệt kê các tín hiệu và phân cổng vào/ra cho PLC 71
4.2.3. Lưu đồ chương trình 73
4.2.4. Viết chương trình sử dụng STEP7 . 76
Chương 5. Thiết kế giao diện điều khiển và mô phỏng . 79
5.1. Giới thiệu về WinCC 79
5.1.1. Tổng quan về WinCC 79
5.1.2. Cấu trúc thành phần và chức năng của WinCC . 80
5.1.3. Giao tiếp của WinCC với hệ thống tự động hóa 81
5.2. Thiết kế giao diện điều khiển cho hệ thống cân . 83
5.2.1. Giao diện điều khiển cho hệ thống cấp than . 83
5.2.2. Danh mục các Tag của chương trình 85
5.2.3. Điều khiển thu thập dữ liệu với Tag Logging 85
5.3. Mô phỏng với WinCC Runtime và PLCSIM 86
5.3.1. Giới thiệu về PLCSIM . 86
5.3.2. Tiến hành mô phỏng 87
Kết luận
Phụ lục
Tài liệu tham khảo