1
C

LỜI NÓI ĐẦU
Đối với mỗi quốc gia nói chung và nước ta nói riêng thì những ngành
đóng vai trò then chốt của nền kinh tế là : Điện, than, dầu khí …. Và ngành công
nghiệp xi măng cũng không nằm ngoài chiến lược phát triển kinh tế. Công
nghiệp xi măng góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất
nước, xây dựng cơ sở hạ tầng phục vụ dân sinh.
Để nâng cao chất lượng số lượng sản phẩm cũng như hỗ trợ cho con người
những công việc phức tạp ngành tự động hóa đã ra đời và mang lại hiệu quả rất
cao đáp ứng hoàn toàn những yêu cầu đó của con người.
Tự động hóa là một lĩnh vực đã được hình thành và phát triển rộng lớn
trên phạm vi toàn thế giới, nó đem lại một phần không nhỏ cho việc tạo ra các
sản phẩm có chất lượng và đọ phức tạp cao phục vụ nhu cầu thiết yếu trong cuộc
sống. Ở nước ta, lĩnh vực tự động hóa đã được Đảng và Nhà nước quan tâm và
đầu tư rất lớn, cùng với các lĩnh vực công nghiệp chuyển dịch nền kinh tế theo
định hướng công nghiệp hóa _ hiện đại hóa đát nước.
Nói đến tự đọng hóa ngày nay không thể không nhắc đến cái thiết bị có
lập trình. Trong đó có PLC, là một thiết bị điển hình. Với những tính năng ưu
việt như dễ dàng lập trình thông qua nhiều kiểu ngôn ngữ(LADDER, STL….),
có thể thay đổi trương trình điều khiển một cách đơn giản, khả năng truyền thông
mạnh với môi trường bên ngoài(với PLC ,PC…..),gọn nhẹ làm việc tin cậy trong
môi trường công nghiệp khắc nghiệt….đã làm cho mọi quá trình sản xuất trở nên
đơn giản và hiệu quả. Tạo nên mối liên kết giữa điều khiển quá trình sản suất và
quản li kinh doanh/
Tại các nhà máy xi măng hầu hết các công đoạn chính trên dây chuyền sản
xuất đều dùng PLC Simatic S7 – 300 của Sicmens, các công đoạn sau đây có
dung PLC S7 – 300: Máy rút liệu trong các kho đá vôi, đá sét , phụ gia, kho than,
….Đặc biệt là hệ thống cân bang định lượng trong nhà máy xi măng.
Trong quá trình làm đồ án, với sự giúp đỡ của thầy cô bộ môn và ý kiến

của các bạn, em đã hoàn thành được đồ án này. Do kinh nghiệm còn hạn chế nên


2

bản đồ án không tránh khỏi thiếu sót. Em mong nhận được sự đóng góp ý kiến
của thầy cô và các bạn. Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn của
thầy giáo Nguyễn Đăng Khang và sự góp ý của các bạn sinh viên.
Xin chân thành cảm ơn !!!

ĐỒ ÁN
CHUYÊN MÔN TỰ ĐỘNG HÓA

Chương 1: Giới thiệu về công nghệ sản xuất xi măng và cân bằng
định lượng trong sản xuất xi măng
1. Công nghệ sản xuất xi măng


3

1.1 khái niệm chung
1.1.1Xi măng và các phương pháp sản xuất xi măng hiện nay
Nước ta đã và đang bước vào thời kỳ hiện đại hóa – công nghiệp hóa
nhiều công trình xây dựng cần được sửa chữa, xây mới. Để đáp ứng được nhu
cầu đó ở trong nước như ở nước ngoài, nhiều nhà máy xi măng như : Hoàng
Thạch, Bỉm Sơn, Tam Điệp….., đã được xây dựng với công suất từ một đến vài
triệu tấn/năm. Tùy thuộc vào dạng phối liệu được chuẩn bị khi đưa vào lò nung
mà người ta phân ra các phương pháp sản xuất khác nhau :
-


Công nghệ ướt : hỗn hợp nguyên liệu được khuấy đồng nhất trong nước

và dưới dạng bùn lỏng trước khi đưa vào lò nung.
-

Công nghệ bán khô: hỗn hợp bột nguyên liệu được trộn ít nước và tạo thành

dạng viên trước khi đưa vào lò nung.
-

Công nghệ khô : hỗn hợp bột nguyên liệu được đồng nhất dạng bột khô

hoàn toàn trước khi đưa vào lò nung
Tương ứng với các phương pháp sản xuất khác nhau đó thì lại có các
hệ thống lò nung riêng :
-

Công nghệ ướt ; lò ống dài.

-

Công nghệ bán khô : lò đứng.

- Công nghệ khô : lò ống dài công nghệ khô, lò ống làm nguội kiểu hành trình, lò
ống có cyclone trao đổi nhiệt, lò ống có tháp tiềm nung.
Xi măng là chất kết dính thủy lực cứng trong nước và không khí được tạo ra
bởi việc nghiền Clinker với thạch cao và một số phụ gia khác. Các phụ gia và
thạch cao được lấy từ tự nhiên( các mỏ ), còn clinker được tạo ra nhờ quá trình
nung luyện các chất như đá vôi, đá sét, silicat, ….Chất lượng của clinker phụ
thuộc vào thành phần hóa học và thành phần khoáng của nó.


1.2. Công nghệ sản xuất xi măng
1.2.1. khai thác đá.


4

•

Đá vôi : được khai thác theo phương pháp cắt tầng bằng nổ mìn sau

đó dùng xe ủi xuống chân núi. Dưới chân núi , máy xúc có công suất lớn xúc đá
lên xe tải, bang tải xích chuyền về máy đập. Đá sau khi được đập có kích thước
cực đại cỡ 25mm, qua hệ thống băng tải cao su vận chuyển về kho đồng nhấy sơ
bộ. Bụi sinh ra được lọc qua các ống tay áo lọc bụi.
•

Đá sét và silicat: cũng giống như đá vôi, đá sét có kích thước <1000mm

được máy xúc đổ lên xe Camac từ đó vận chuyển vào máy tiếp liệu, nhờ băng tải
xích đá sét đi vào máy đập kiểu va đập đàn hồi dập sơ bộ xuống cỡ <75mm. Sau
đó đá sét được băng tải cao su vận chuyển tới máy cán hai trục để đập lần hai
xuống kích thước còn <25mm. Sau khi cán đá sét được hệ thống băng tải cao su
vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ.
Ngoài ra còn có các kho thạch cao, đá Bazan, silicat, xỉ sắt…….
1.2.2 Nghiền nhiên liệu
Đá vôi, đá sét, thạch cao và xỉ sắt từ các kho chứa được tới 4 Bunke tương ứng
nhờ hệ thống băng tải. Các bunke chứa liệu được sắp đặt các sensor báo mức và
Loadcell để giám sát mức liệu có trong bunke. Tại đáy hình côn của mỗi bunke
được gắn thiết bị điều chỉnh lưu lượng khi liệu được tháo ra. Từ 4 bunke, liệu

được tháo xuống hệ thống cân định lượng để xác định thành phần phần tram các
chất theo tỷ lệ tiêu chuẩn. Tỷ lệ các chất được xác định nhờ hệ thống băng tải
cấp liệu tấm và thiết bị loadcell đặt trên hệ thống cân băng. Tỷ lệ của các loại
nguyên liệu có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ băng tải hoặc
điều chỉnh độ mở của van cấp liệu. Để giám sát tốc độ động cơ thì trên trục
động cơ được đặt thiết bị đo tốc độ Encoder để đưa tín hiệu về thiết bị điều
khiển.
Sau khi xác định tỷ lệ phần tram của các chất, liệu được đưa đến trạm nghiền,
trước khi đến trạm nghiền thì hỗn hợp các chất sẽ đi qua hệ thống máy dò và tách
kim loại để lại bỏ thành phần kim loại lần trong các chất ra khỏi băng tải.
Trong máy nghiền, liệu được cung cấp ở dạng hỗn hợp và được sấy khô tới 1%.
Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghieend con lăn trục đứng PFEIFFER MPS
4785 có năng suất 320 tấn/h. Qua máy nghiền, liệu được tán nhỏ nhờ hai cơ cấu


5

con lăn và bàn nghiền. Để sấy khô bột liệu đồng thời thì trong quá trình nghiền,
khí nóng được dẫn đến từ tháp trao đổi nhiệt của lò nung. Lượng khí nóng cung
cấp cho máy nghiền phụ thuộc vào độ ẩm của hỗn hợp phối liệu trong máy. Máy
tính của quá trình sẽ nhận tín hiệu từ các thiết bị phân tích độ ẩm của hỗn hợp
phối liệu có tróng máy, từ đó điều chỉnh lưu lượng và nhiệt độ hỗn hợp phối liệu
ra khoỉ máy nghiền đạt 900C, độ ẩm không quá 1%
Trong máy nghiền, khí thải sẽ mang bột liệu đến thiết bị phân ly động. Trong các
bộ phân ly, các hạt có kích thước lớn được tách ra và đưa trở lại bàn nghiền. các
hạt có độ mịn đạt yêu cầu đưa về 4 cyclone lắng siêu cao. Thông qua các van gió
quay, liệu được tháo ra theo máng khí động đến silo đồng nhất để chuẩn bị đưa
vào lo nung.
1.2.3 Đồng nhất liệu
Liệu sau khi được gom lại ở 4 cyclone lắng( hiệu suất đạt 90%), qua các

van gió kiểu quay theo máng khí động đến gầu nâng. Tại đầu vào gầu nâng, bột
liệu sẽ được lấy mẫu nhờ thiết bị lấy mẫu tự động với tần suất 1lần/h. Mẫu sẽ
dược phân tích các thành phần hóa học và so sánh với giá trị đặt trước. Nếu
không thảo mãn giá trị đặt trước thì các chất sẽ được điều chỉnh nhờ hệ thống
cân băng định lượng. Bột liệu sáu khi nghiền có độ mịn đạt yêu cầu sẽ được vận
chuyển bằng gầu tải theo máng khí động vào silo chứa qua hệ thống phân phối
song song, silo có sức chứa 20000 nghìn tấn. Silo đồng nhất bột liệu làm việc
theo nguyên tắc đồng nhất và tháo lien tục. Việc đồng nhất bột liệu được thực
hiện trong quá trình tháo bột liệu ra khỏi silo. Mức độ đồng nhất của silo là 10:1.
Đáy silo có hệ thống khí nén, khí được sục trong silo để đồng nhất phối liệu và
tạo sự linh động cho phối liệu khi tháo được dễ dàng.
Buồng trộn và cửa tháo của silo được lien thông với nhau để đảm bảo liệu
từ silo nạp vào buồng trộn diễn ra đồng thời với nhau bằng dòng khí nén áp suất
cao theo cụm thiết bị tháo và máng khí động. Liệu sau khi tháo ra từ buồng trộn
đưa xuống gầu nâng để đến tháp trao đổi nhiệt. Để phân tích thành phần hóa
hoch và chất lượng của hỗn hợp phối liệu sau khi đồng nhất, thiết bị lấy mẫu tự
động được đặt ở đáy gầu nâng, tần suất lấy mẫu ở công đoạn này được quy định


6

cụ thể trong quá trình vận hành và sản xuất. Dòng liệu theo máng khí động
xuống van gió kiểu quay và của tấm lật vào tháp trao đổi nhiệt theo hai luồng
riêng biệt.
1.2.4 Nhiên liệu để nung clinker
a) Than
Than nhập phải phù hợp với các đặc tính kỹ thuật cho phép như
•

Độ ẩm : W < 11.5%


•

Kích thước hạt : từ (0 – 15 )mm

•

Chất bốc : (5 - 8)%

•

Hàm lượng : S < 0.6%

•

Nhiệt trị từ : (6600 – 7480)Kcal/kg

•

Độ cứng từ 35 – 70

Than thô thông thường được nghiền, sấy trong các máy nghiền sấy liên
hợp. Dù nghiền trong máy nghiền đứng hoặc nghiền bi, bột than phải đạt các chỉ
tiêu về độ mịn.
Than mịn được đưa vào đốt ở canciner và trong lò nung. Cháy trong
canciner thì nhiệt lượng tảo ra khi đốt được bột liệu hấp thụ ngay trong phản ứng
: Nhiệt + CaCO3 => CaO + CO2. Nhiệt độ tạm thời chỉ vượt quá nhiệt độ cân
bằng điển hình 8500c – 9000c, ở nhiệt đọ thấp này than khó cháy hết nhanh, để
than ở đây cháy nhanh thì bột than cần mịn hơn hoặc tạo ra một khu vực có nhiệt
độ cao hơn nhiệt độ cân bằng. Đây chính là lý do tại sao đốt canciner dễ bị sự cố

hWQAZơn ở lò nung. Ở lò nung thường được trang bị với vòi đốt nhiều kênh,
hiện đại để dễ điều chỉnh ngọn lửa, ít sự cố, trong lò nhiệt độ nung cao than dễ
cháy hết như mong muốn.
b)Dầu năng.
Dầu được dự trữ trong các bể chứa và được bơm tới bể tiết liệu, được
bơm với áp lực cao tới tháp trao đổi nhiệt và trạm vòi đốt đến các vòi đốt.
Nhiệt hâm sấy dầu có thể thực hiện bằng: hơi nước, điện, và truyền nhiệt
thông qua dầu. khi sử lý dầu khong cần đề phòng đặc biệt vì điểm bốc cháy của


7

nó cao tới 1100c, tuy nhiên nhiệt độ sấy khonmg được quá cao. Khi đốt đầu cần
phải sử lý sau:
• Làm nóng tới nhiệt độ không đổi và độ nhớt mong muốn.
• Tạo áp lực cần thiết để phun mù.
• Điều chỉnh lưu lượng dầu thích hợp cho vòi đốt.
• Chỉnh góc phun dầu thích hợp
c)Nung clinker


Nạp liệu cho lò :
Liệu từ silo đồng nhất có dung tích 22000 tấn được đưa qua máng đổ

xuống gầu nâng để đưa đến máng khí động. Liệu từ máng khí động được đổ vào
két cân (feeedbin) có khả năng chứa được 130 tấn liệu, được cân trọng lượng
bằng Loadcell. Khi liệu trong két cân đầy sẽ đưuọc tháo ra theo hai đường van,
đường van chính và đường van phụ ( by pass). Ở điều kiện bình thường, liệu cấp
cho lò từ van được đổ xuống cân băng định lượng rồi xuống hai máng khi động
sau đó đổ vài hai gầu nâng để đưa lên hai máng khí động. Hai máng này được

hợp với nhau ở một đầu nên liệu từ hai máng theo một đường cùng đổ xuống hai
máng khí động tiếp để đổ vào các cyclone nung sơ bộ. Đường by pass được sử
dụng khi thử cân hay khi sảy ra sự cố đường van chính còn binhf thừng đường
nay không được sử dụng
 Tháp trao đổi nhiệt và lò nung:

Tháp trao đổi nhiệt gồm 5 cyclone và 1 canxciner. Bột liệu nạp vào nhánh
cyclone qua van quay và vị trí ống giữa C2 và C1 ( sấy 5 tầng). Liệu có thể sấy 4
tầng(bỏ qua C1) hoặc tầng 5 tùy theo yêu cầu về nhiệt. Liệu đi từ trên xuống còn
khí thải lò nung đi từ dưới lên giúp cho quá trình trao đổi nhiệt diễn ra dễ dàng
và đồng thời liệu còn được đồng nhất một lần nữa. Sauk hi được Canxi hóa trong
RSP Precanxiner khoảng 90% đến 95% và đạt được nhiệt độ khoảng 870 -9000c
thì liệu được đưa qua C5 vào lò nung để quá trình clinker hóa sảy ra hoàn toàn.
Trong lò quay liệu được clinker hóa ở nhiệt độ 14300C sau đó đổ vào hệ thống
làm mát kiểu tấm ghi ( grate cooler ).


8
 Hệ thống làm mát clinker kiểu tấm ghi (grate cooler) 1440 :

Có 3 tấm ghi chuyển động với vận tốc stroke/phút, công suất 62 tấn/h
được truyền động bằng 3 động cơ xoay chiều 380v, 50Hz. Các tấm ghi này có
tác dụng như sang. Chúng sàng các hạt clinker to để đưa tới búa đập ( công suất
167 tấn/h ) đập nhỏ kích thước xuống. Clinker được làm mát xuống nhiệt độ
1100c nhờ không khí cấp vào grate cooler bằng các quạt hút theo chiều ngang và
từ dưới lên. Các hạt clinker sau khi sang, đập và làm mát được đổ xuống băng tải
xích và vít tải để đưa vào silo chứa và ủ. Clinker phế phẩm hoặc clinker sống
dùng để kinh doanh sẽ được đưa qua một máng riêng để đổ ra bãi chứa.
Lọc bụi tĩnh điện :
Khí thải ở phần cuối của grate cooler và phần cuối lò trước khi thải ra

ngoài được phun nước giảm áp và phân tích khí rồi đưa ra bộ lọc bụi tĩnh điện để
tách bụi. Quạt hút sẽ hút các khí đã lọc bụi để đẩy ra ống khói còn các hạt bụi
clinker đọng lại sẽ được gõ rơi xuống các vít tải và băng tải xích để đi tới silo
chưa clinker.
Tháp điều hòa ( Bộ làm mát ):
Sau khi qua tháp nung sơ bộ để trộn liệu và trao đổi nhiệt, khí thải của lò
nung còn rất nóng, được phân tích khí và đưa vào bộ làm mát bằng nước. sau khi
làm mát, khí được đưa tơi để sấy liệu thô ở máy nghiền nhờ quạt hút. Có thể thấy
quạt hút có tác dụng điều khiển toàn bộ quá trịnh nhiệt độ trong buồng đốt. Liệu
đọng lại sau khi làm mát kkhis thải lò nung sẽ rơi xuống vít tải qua van và một
số vít tải khác hồi về két cân.
d)Nghiền xi măng.
Clinker , thạch cao và phụ gia sau khi đồng nhất được điều chỉnh để đạt
được chất lượng xi măng theo yêu cầu rồi cho vào máy nghiền xi măng để tạo ra
sản phẩm xi măng. Công đoạn nghiền xi măng gồm 2 phần : nghiền thô và
nghiền tinh. Máy nghiền thô là máy nghiền kiểu CKP, máy nghiền tinh là máy
nghiền bi xi măng. Để đảm bảo nhiệt độ của xi măng trong khi nghiền nước
được phun vào dưới dạng sương mù ở áp suất cao.


9

Xi măng ra khỏi máy nghiền được đưa qua hệ thống phân ly. Tại đây có sự
sang lọc. Nếu hạt xi măng qua to sẽ được thu hồi trở lại máy nghiền. Xi măng đạt
tiêu chuẩn sẽ được đưa vào kho chứa, xi măng qua nhỏ được thu hồi bởi hệ
thống lọc bụi.
e)Đóng bao và xuất xi măng.
Xi măng từ silo chứa được vận chuyển bằng vít tải, gầu xích và băng tải
tới phân xưởng đóng bao. Tại đây có 2 silo chứa, ở các silo chứa này xi măng
được sục liên tục nhờ các máy nén khí để đồng nhất lần cuối cùng trước khi đưa

đến máy đóng bao hoặc đưa đến cầu cảng đê xuất xi măng rời.
g)Hệ thống sử lý bụi trên băng tải
Để sử lý bụi trên các băng tải, hệ thống cân băng định lượng được đặt 4 bộ
lọc bụi túi, mỗi bộ bao gồm các ống hút và quạt hút bụi. Các ống hút bụi được
dẫn từ lọc bụi tại các điểm chuyển đổi giữa hai băng tải. Bụi từ băng tải theo
dòng khí đối lưu của quạt hút bụi trong đường ống và được dẫn về lọc bụi túi, tại
đây bụi được làm lắng xuống và trở thành nguyên liệu tinh. ở đay các bộ lọc bụi
túi sẽ có các ống dẫn đưa lượng nguyên liệu này đổ về các bunker.


10

2.Hệ thống cân băng định lượng
2.1 Giới thiệu về hệ thống cân băng định lượng


11

Hiện nay đảm bảo chất lượng cho mỗi sản phẩm là việc rất quan trọng đối
với các doanh nghiệp. Do đó yêu cầu đặt ra phải làm sao cho các sản phẩm đó
phải có chất lượng và mẫu mã giống nhau. Vì vậy nhà sản xuất phải nắm bắt
được các thông số kỹ thuật, tỷ lệ pha trộn phải được cài đặt chính xác. Việc hiệu
chỉnh các thông số đầu vào cũng như đầu ra phải dễ thực hiện và thuận lợi cho
người sản xuất và người điều khiển trung tâm. Đặc biệt là trong công nghệ sản
xuất xi măng công đoạn phối liệu để nghiền liệu và định lượng nghiền xi măng
rất quan trọng, nó quyết định chất lượng xi măng.
Với tầm quan trọng của hệ thống cân băng định lượng nên hệ thống này
nằm ngay đầu dây truyền sản xuất, công nghệ sản xuất xi măng thiết bị định
lượng có nhiều loại:
- Theo phương pháp định lượng cha thành: địng lượng theo thể tích hay

đong; định lượng bằng cân hoặc cả dạphòng ng hỗn hợp cân và đong
-Theo phương pháp điều khiển định lượng: Thiết bị định lượng thủ công;
tự động theo chương trình định sẵn.
Trong các đang dùng hiện nay cân bằng định lượng được dùng rộng rãi nhất,
nó thuộc loại thiết bị cân tự động. Thiết bị này cho phép cấp một dòng liệu liên
tục đều đặn liên tục đều đặn từ két chứa tới các thiết bị gia công.
2.1.1. Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý: động cơ quay kéo theo hộp giảm tốc làm quay băng tải hoạt động
đưa nhiên liệu xuống băng tải để vào máy nghiền. Liệu sẽ tác động lên tế bào cân
và tín hiệu từ tế bào cân sẽ đưa điện vào tủ phòng điều khiển. tại đây nhờ bộ biến
tần điều khiển tốc độ quay băng tải theo tốc độ cần thiết.
Hệ thống điều khiển sử dụng ở nhà máy xi măng gồm 4 băng cân giống nhau
để cân 4 loại lirju: đá vôi, đá sét, đá bazan, quặng sắt.
Mỗi băng tải cân được lắp đặt các đầu cân điện tử để đo trọng lượng m
(loadcell) trên băng có đầu do tốc độ để đo vận tốc dài của băng.các tín hiệu m
và v được đưa vào máy tính thông qua bộ chuyển đổi A/D và máy tính sẽ tính
năng suất thực của cân Q1 = m.v và so sánh với giá trị định mức Qđ của chúng.


12

Như vậy để đo lưu lượng vận chuyển trên băng tải phải đo được hai thông
số: tốc độ chuyển động của băng tải và mật độ liệu.


13


14


*Nguyên lý do:
Cân bằng được thiết kế để cân liên tục lượng vật liệu được vân chuyển
trên băng tải.

2.1.2. Bộ điều chỉnh DISOCONT


15

DISOCONT là một hệ thống modul điện tử dùng để trang bị trong hệ
thống cân, đo lường của hệ thống cấp liệu. Khi liệu được cấp là chất rắn và để
cân đo lượng liệu một cách liên tục thì DISOCONT có ứng dụng tối ưu nhất.
DISOCONT được tranh bị một modul truyền thông thích hợp tối ưu
trong cấu trúc tự động hóa thông qua fieldbus.
Bộ phận điều khiển hiển thị rõ trên màn hình với các tham số, đồ thị điều
khiển hoặc các tham số đã được chuẩn hóa và các thông tin số cài đặt.
- Yêu cầu cấu hình PC:
+ CPU:

Pentium

+ Bộ nhớ:

16Mbyte cho Windown 95,24 MB cho Windown NT

+ Dung lượng bộ nhớ:
+ Màn hình:

50MB


VGA, 32768 màu

+ hệ điều hành Windown 95 hoặc Windown NT4.0
Hệ thống DISCONT có thể giám sát chặt chẽ quá trình làm việc của hệ
thống cân bằng như tốc độ cấp liệu thực tế, lượng liệu cấp trong một đơn vị thời
gian.DISOCONT có chức năng khuyết đại, chuyển đổi tín hiệu… DISOCONT
gồm các bộ phận VSE, bộ phận điều khiển được sử dụng cho thao tác trực tiếp
VLB, bộ phận cục bộ VLG, và bộ VEA là modum vào/ra bổ sung số lượng đầu
vào cho hệ thống.
2.1.2.1. bộ điều khiển cục bộ VLG20110
Là bộ điều khển phục vụ cho thao tác làm việc tại chỗ.đây là bộ điều khiển có
thể điều chỉnh trực tiếp băng tay, phục vụ cho quá trình điều chỉnh tốc độ băng tải
khi có trường hợp khẩn cấp.
- Khóa chuyển đổi S1 cho chúng ta lựa chọn cách thức làm việc tại
chỗ/ từ xa
- Khóa chuyển đổi R1: điều khiển tốc độ động cơ chuyển động.
- Khóa chuyển đổi S1……S4: là những khóa điều khiển các bộ phận phụ
2.1.2.2. khối VSE 20110:


16

Là bộn phaajnthuwjc hiền toàn bộ nhiệm vụ cần thiết của bộ phận điều
khiển đo lường. khối VSE được cài một thẻ nhớ VSM và tất cả các thông số được
lưu giữ ở thẻ nhớ này.
*Modul hệ thống DC-1 (P/N VSE 20100)
Modul thu nhận và điều khiển dữ liệu (CPU)
Những đặc tính bao gồm:
• Kho phần mềm:


EPROM

• Kho tham số:

ROM

• Nguồn điện cung cấp: 24 VDC hoặc 230VAC
• Load cell:

điện trở của load cell 350

• Nguồn điện load cell:
• A/D:

cáp thường
14bit

• Chuyển đổi tương tự I/O:
• Số nhập vào:

giá trị đầu ra là 4-20mA
24VDC.

• Các đầu ra số
• Cổng truyền thông:
• Truyền thông Fielbus:

24-230VAC
RS232
Profibus, DeviceNet, Modbus


2.1.2.3. bô phận VLB20120
Là bộ phận điều khiển được sử dụng cho việc giám sát cho hoạt động của bộ
DISOCONT. Đây là bộ điều khiển được sử dụng trực tiếp hay cho điều khiển
bằng máy tính
*Đặt địa chỉ thanh dẫn cục bộ:
Địa chỉ cài đặt qua phần mềm.
Thanh dẫn cục bộ được đặt điện trở cuối nhằm triệt tiêu tín hiệu phản xạ tránh
hiện tượng xung đột tín hiệu.
*Thanh dẫn cục bộ
+ cách ly: bộ cách ly quang
+ tốc độ bod: 125kBit/s…….500kBit/s
+ Nguồn cung cấp: 24V DC, 250mA


17

+ Thình trạng: LED báo truyền thông làm việc.
2.2 Các thông số kĩ thuật
Thông số kĩ thuật chung
• Nguồn cung cấp một chiều: 24V…300V+-20%
• Nguồn cung cấp xoay chiều: 110V….230V/-20%,+10%,
47…..63Hz
• Cầu trì bảo vệ: 4A
• Công suất: 20W
• Đàu ra điện áp: 24VDC, 250mA
1) Load cell
• Nguồn điện áp kích thích: +/- 6VAC
• Độ nhạy của L/C: 1….3 mV/N
• Khoảng cách tối đa của cáp: 500m

• Độ phân giải: 24bit
2) Đầu vào và đầu ra nhị phân
*Thông số kĩ thuật của đầu vào nhị phân.
• Số đầu vào: 2
• Bộ kiểm tra: phám tắt
• Tần số: 0.03Hz….2,9kHz
• Đầu nối: khoảng cách 3.5mm
*Thông số kĩ thuật của đầu ra nhị phân.
• Số đầu ra: 4
• Cách ly: bộ cách ly quang.
• Điện áp: 24V…250V=/
• Dòng điện: Max. 1A
• Đầu nối: khoảng cách 5mm.
3) Đầu vào và đầu ra tương tự
*Đầu vào:
• Số đầu vào: 1


18

• Dòng đầu vào: 0/4mA…..20mA/50
• Điện áp đầu vào: 0- 10V/100k
• Tốc độ cập nhật: 100ms
• Đầu nối: khoảng cách 5mm
*Đầu ra
• Số đầu ra:1
• Cách ly: bộ cách ly quang.
• Tốc độ cập nhật: 100ms
• Đầu nối: khoảng 5mm
2.3 giới thiệu các thiết bị trong hệ thống cân bằng định lượng

*Máy tính
Được đặt tại phòng điều khiển trung tâm có chức năng: cho phép kĩ thuật viên
giám sát liên tục các hoạt động trong hệ thống, hiển thị báo cáo về quá trình sản
xuất,chỉ thị giá trị đo lường dưới dạng các trang màn hình.
*PLC:
PLC co chức năng nhận lệnh từ máy tính truyền xuống cho biến tần để điều
khiển tốc độ động cơ băng tải, đồng thời nhận tín hiệu phản hồi từ biến tần truyền
về lại cho máy tính xử lí.
*Biến tần:
Biến tần sử dụng phương phá điều khiển vecto từ thông, thực hiện các lệnh
điều khiển của máy tính thông qua PLC hoặc trực tiếp từ PLC. Biến tần cũng
nhận tín hiệu phản hồi tốc độ động cơ để thực hiện tính toán các thông số k của
luật điều khiển PID nhằm điều khiển tốc độ động cơ tiến nhanh đến giá trị mong
muốn.
*Động cơ điện xoay chiều ba pha:
Động cơ này có nhiệm vụ chính là truyền chuyển động chính cho băng tải
*Hộp số


19

Đóng vai trò quan trọng trong việc truyền động giữa động cơ với băng tải và các
con lăn. Nó gồm bộ phận truyền bánh răng hay trục vít để giảm số vòng quay và
truyền công suất tới các cơ chấp hành.
*Cảm biến
Cảm biến đóng vai trò quan trọng, là đầu vào của PLC, mục đích là cân trọng
lượng liệu được vận chuyển và đo tốc độ của băng tải.
Trong cân băng tải người ta thường sử dụng cảm biến trọng lượng loadcell và cảm
biến vận tốc Encoder.
*Các bộ biến đổi ADC, DAC.

Là các thiết bị biến đổi tín hiệu tương tự - số, số - tương tự đẻ giao tiếp giữa
máy tính với đối tượng điều khiển.
*Đầu cân
Dùng để chuyển tín hiệu điện từ 4 đến 20mA hoặc từ 0 đến 10V thành tín hiệu
số.
2.3.1. Biến tần Micromaster Vector kiểu 440 của Siêmns
Đặc điểm:
• Thiết kế nhỏ gọn và dễ dàng lắp đặt
• Điều khiển vector vòng kín
• Có nhiều lựa chọn tuyền thông
• Dự trữ động năng để chống sụt áp
• Kiểm soát momen tải
• Momen không đổi khi qua tốc độ 0
• Khởi động bám khi biến tần nối với động cơ quay
*Sơ đồ khối biến tần MICROMASTER Vector kiểu MM440


20

2.3.1.1. Cách đấu nối dây


21

2.3.1.2. Thông số kỹ thuật của biến tần Micromaster Vector kiểu
MM440
- Tần số điện vào: 47 đến 63 Hz
- Tần số điện ra: 0 đến 650 Hz
- Hệ số công suất: > 0.7
- Hiệu suất chuyển đổi: 96 đến 97%

- Khả năng quá tải: Quá dòng 1.5 x dòng định mức trong 60s ở mỗi
300s hay 2 x dòng định mức trong 3s ỏ trong 300s
- Dòng điện vào khởi động: thấp hơn dòng điện vào định mức.
- Phương phấp điều khiển: Tuyến tính; bình phương; đa điểm;điều
khiển dòng từ thông.
- Tần số cố định: 15, tùy đặt
- Dải tần số nhảy: 4, tùy đặt
- Các đầu vào số: 6 đầu vào số lập trình được, cách ly.
- Các đầu ra tương tự: 2, tùy chọn chức năng
- Hãm: hãm DC, hãm hợp phần
- Cấp bảo vệ: IP 20
- Độ ẩm: 99% không đọng nước
2.3.2 các bộ cảm biến
Cảm biến là thiết bị thực hiện một quan hệ làm đơn trị giữa hai đại lượng vật lí
với một độ chính xác nhất định.là thiết bị chịu tác động của đại lượng cần đo m
không có tính chất điện và cho ta một đặc trưng mang bản chất điện. Ký hiệu là S.
Đặc trưng s là hàm của đại lượng cần đo m
S = f(m)
2.3.2.1 cảm biến lực
Dùng đo khối lượng được sử dụng phổ biến là loadcell. Đay là độ cảm biến dạng.
Bộ phận chính của loadcell là những tấm điện trở mỏng loại dán.
*Nguyên lý:


22

Cầu Wheatstone là mạch được đo chọ dùng nhiều nhất.Phần lớn các thiết bị đo
đạc có trên thị trường đều không ít thì nhiều phiên bản Wheatstone đã được sang
lọc. Như vậy việc tigm nguyên lý cơ barmn của loại này là một điều cần thiết
2.3.2.2 Cảm biến vận tốc

Cảm biến vận tốc trong công nghiệp dùng để đo vận tốc dựa trên định luật
Faraday:
e=
2.3.2.3. Cảm biến đo vị trí
Mạch đo vị trí đơn giản nhất là dùng biến trở. Điện áp ra : U0 = Un
Resolver có roto một pha và stato có hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc 90
độ. Điện áp cấp cho hai cuộn dây:
U1s = Umsin.t , U2s = Um cos.t
Khi rôt quay góc đàu ra của nó cảm ứng điện áp lệch pha so với U1s một
góc:
Ur = Umsin
2.3.3 Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha
Hệ thống cân bằng định lượng sử dụng động cơ điện không đồng bộ ba pha để
chuyển động cho băng tải.
*Loại động cơ truyền động:
Yêu cầu dùng động coe điện không đồng bộ xoay chiều ba pha
Đặc điểm của truyền động băng tải là giữ M = const trong phạm vi điều
chỉnh tốc độ.
Trong hệ thống cân bằng định lượng sử dụng loại độgn cơ không đồng
bộ xoay chiều ba pha roto dây cuốn do hang ABB sản xuất.
2.3.4 Các độ biến đổi DAC, ADC.
Trong hệ thống cân băng định lượng ta sử dụng chuyển đổi AD9243 14bit
- AD9243 là bộ chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số 14bit
- AD9243 thực hiện chức năng chuyển đổi từ tín hiệu tương tự sang
tín hiệu số


23

- AD9243 tiêu thụ 110mW tới nguồn cung cấp năng lượng +5V đơn

cực.
- Vi mạch làm việc ổn định trong phạm vi nhiệt độ cho phép và không
gây mất thông tin
2.3.5 Đầu cân
Trong hệ thống cân băng định lượng sử dụng đầu cân BDI – 9302
- Điều chỉnh điểm 0 và định bước cân trở nên dễ dàng
- Có 16 hàm chức năng được điều chỉnh thông qua 16 phím ấn
- Chức năng kiểm tra hệ thống sẽ kiểm tra thừng bộ phận
- Hai chương trình chứa các giá trị có thể được lưu trữ
2.3.6. Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lượng
Đối với hệ thống cân băng định lượng ta chọn thiết bị lập trình điều khiển PLC
S7- 300 của Siemens.

Chương 2: Ứng dụng bộ điều khiển PID để nâng cao chất lượng
trong công nghệ sản xuất xi măng
1.ĐẶT VẤN ĐỀ
Hệ thống cân băng định lượng là một trong những khâu quan trọng giúp
cho nhà máy hoạt động một cách liên tục. Cân băng định lượng là một khâu
trong dây chuyền công nghệ nhằm cung cấp chính xác lượng nguyên liệu cần
thiết cho nhà máy, lượng nguyên liệu này đã được người lập trình cài đặt một giá
trị trước. Khi mà lượng nguyện liêu trên băng tải ít đi thì đòi hỏi phải tăng tốc
động cơ lên để băng tải chuyển động nhanh hơn nhằm cung cấp đủ lượng nguyên
liệu cần thiết. Ngược lại khi lượng nguyên liệu trên băng tải vận chuyển với lưu
lượng nhiều thì các thiết bị tự động sẻ tự động điều khiển cho động cơ quay với
tốc độ chậm lại phù hợp với yêu cầu.


24
2.NỘI DUNG CHÍNH
Xây dựng nguyên lý đo khối lượng của cân băng định lượng.

Khối lượng của vật liệu được cơ cấu cân định lượng cân chính xác theo lượng đặt ban đầu.

Năng suất của băng tải được tính theo biểu thức
Q = δ.v [ kg/s ] (1)
Hay
Q

=

3600. .v

1000
Trong đó :
δ : khối lượng tải theo chiều dài [kg/m]
v : tốc độ di chuyển của băng [m/s]
Khối lượng của băng tải theo chiều dài được tính theo công thức:
δ = S.γ.103 (2)
Trong đó:
γ: Khối lượng riêng của vật liệu [tấn/m3]
S: Tiết diện cắt ngang của vật liệu trên băng [m2]

Xây dựng hệ thống truyền động cho hệ thống cân băng
Từ những đặc điểm công nghệ, yêu cầu truyền động của cân băng thì ta có các
phương án truyền động sau:
-

Hệ thống truyền động chỉnh lưu điều khiển thyristor- động cơ 1

chiều (Hệ T-Đ).
-


Hệ thống điều chỉnh xung áp - động cơ 1 chiều (Hệ XA-Đ).

-

Hệ thống truyền động vécto biến tần động cơ không đồng bộ ba


25

pha.
Trong những năm gần đây, hệ thống điều chế độ rộng xung PWM do các linh
kiện bán dẫn tạo thành sử dụng các transito GTO, GTR và P-MOSFET, chúng có
rất nhiều ưu điểm: (1) mạch điện chính đơn giản, các linh kiện công suất ít; (2)
tần số đóng mở cao, dòng điện dễ giữ được liên tục, sóng hài ít, tổn hao và phát
nhiệt của động cơ khá nhỏ; (3) có khả năng vận hành ở tốc độ thấp, độ chính xác
cao khi tốc đọ ổn định, vì vậy phạm vi điều tốc rộng; (4) dải tần của hệ thống
rộng, tính thích nghi nhanh nhậy rất tốt, khả năng chống nhiễutrạng thái
động mạnh; (5) các linh kiện của mạch điện chính làm việc ở trạng thái đóng mở,
tổn hao khi mở thông nhỏ, hiệu suất thiết bị khá cao; (6) dòng điện một chiều khi
sử dụng hệ thống chỉnh lưu ba pha không điều khiển được, hệ số công suất của
mạng cao. Từ những ưu điểm nổi trội của hệ thống xung điện áp do đó trong
đề tài này chọn hệ thống xung điện áp làm hệ truyền động cho hệ thống điều tốc.

Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống truyền động điều chế độ rộng xung một chiều

Tổng hợp hệ thống