báo cáo thực tập tôt nghiệp cân băng định lượng

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Sau thời gian một tháng được tạo điều kiện về thực tập tại công ty xi măng vicem
Hải Phòng em đă tìm hiểu và học hỏi được thật nhiều điều bổ ích.Đây là thời gian để
chúng em nắm bắt được dây chuyền công nghệ của nhà máy và cũng là cơ hội để chúng
em kiểm nghiệm,bổ sung những kiến thức đã học,bước đầu xem xét, phân tích và ứng
dụng vào trong thực tế.Ở đây chúng em đã tiếp xúc với không khí làm việc hết sức
chuyên nghiệp và hăng say,được làm việc cùng những kĩ sư khác của công ty.Ngoài ra
em cũng phần nào hiểu được phương thức tổ chức,quản lý cũng như điều hành hoạt động
của một doanh nghiệp lớn.Điều này đă giúp em hoàn thiện bản thân hơn để trở thành một
kĩ sư trong tương lai.
Và để có thời gian quý báu được thưc tập tại công ty xi măng vicem Hải Phòng,em
xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn tự động hóa,trường đại học Bách Khoa
Hà Nội đă giảng dạy,trang bị cho em kiến thức và tạo điều kiện thuận lợi cho em đi thực
tập.Em xin chân thành cảm ơn thầy TS.Nguyễn Mạnh Tiến và cô ThS.Nguyễn Thị Liên
Anh đã tận tình,trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực tập.Bên cạnh đó em
cũng xin chân thành cảm ơn các chú,các bác,các anh chị ở phòng sữa chữa 3 ka,công ty
xi măng vicem Hải Phòng,chú Bình,bác Hùng,anh Nam kỹ sư của công ty đã nhiệt tình
chỉ bảo,hướng dẫn để em đạt được kết quả tốt trong đợt thực tập.
Trong quá trình thực tập và làm báo cáo, do còn thiếu kinh nghiệm và còn bỡ ngỡ
với thực tế, nên em không tránh khỏi thiếu sót. Em mong thầy cô chỉ bảo thêm để em có
thể hoàn thành và đạt kết quả tốt.Em xin chân thành cảm ơn !
1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY XI MĂNG HẢI PHÒNG
1.1. Tóm tắt quá trình hình thành và phát triển
Công ty xi măng vicem hải phòng tiền thân là nhà máy xi măng Hải Phòng được người
Pháp xây dựng ngày 25/12/1899 là nhà máy xi măng đầu tiên ở Việt Nam.
Với công suất thiết kế: Nhà máy cũ 350.000 tấn Xi măng/năm
Nhà máy mới (hoạt động từ cuối năm 2005) 1.400.000 tấn/ năm.
2

Hình 1.1. Công ty xi măng Hải Phòng
- Từ năm 1926 đến năm 1936, Công ty F.L Smidth lắp đặt cho Nhà máy ba lò quay
phương pháp ướt, kích thước 2,7x83m và 3,0x100m.
- Từ năm 1963 đến năm 1978, Rumani lắp đặt thêm cho Nhà máy bốn lò quay phương
pháp ướt, kích thước 3,0x100m.
- Từ năm 1993 đến nay Công ty xi măng Hải Phòng được thành lập trên cơ sở hợp nhất 2
đơn vị là Nhà máy xi măng Hải Phòng và Công ty kinh doanh xi măng Hải Phòng;
Với hơn một trăm năm tồn tại và phát triển,công ty xi măng Hải Phòng luôn là cánh
chim đầu đàn của nghành xi măng Việt Nam,là sự lựa chọn tin cậy của mọi người
dân.Công ty đã từng cung cấp xi măng xây dựng các công trình lịch sử như Lăng
Bắc,Bảo tàng Hồ Chí Minh,Thủy điện Hòa Bình . Sản phẩm của chính công ty là xi
măng Pooclăng hỗn hợp PCB30, PCB40 và các loại xi măng đặc biệt khác theo đơn đặt
hàng.
Theo Quyết định số 1019/TTg ngày 29/11/1997 của Thủ tướng Chính Phủ về việc đầu tư
dự án Nhà máy xi măng Hải Phòng (mới), trên mảnh đất Tràng Kênh – bên cạnh dòng
sông Bạch Đằng lịch sử, dây chuyền Xi măng Hải Phòng mới theo phương pháp khô (lò
quay) do hãng F.L.Smidth (Đan Mạch) chế tạo, cung cấp với công suất 1,4 triệu tấn xi
măng / năm đã hoàn thành và đi vào hoạt động. Đây là dây chuyền sản xuất xi măng hiện
đại nhất Việt Nam hiện nay với công nghệ riêng biệt Clinker và phụ gia, giúp chủ động
hoàn toàn trong việc kiểm soát mác xi măng.
Hiện nay, với đội ngũ cán bộ nhân viên khoảng trên 1000 người, làm việc tại các khu vực
chính: Nhà máy xi măng tại Minh Đức - Thủy Nguyên - Hải Phòng, Trung tâm tiêu thụ
3
tại Hải Phòng, Văn phòng Trung tâm tiêu thụ tại T.P Hồ Chí Minh, Ban Quản lý dự án
khu đô thị xi măng Hải Phòng, câu lạc bộ bóng đá xi măng Hải Phòng. Công ty vẫn đang
tiến lên phát triển vững mạnh góp phần lớn vào công cuộc xây dựng đất nước.
1.2. Dây chuyền công nghệ của nhà máy xi măng vicem Hải Phòng
Nhà máy xi măng Hải Phòng mới được khởi công xây dựng từ năm 2003 và khánh thành
vào ngày 15/7/2005, do hãng FLSmidth của Đan Mạch thiết kế và cung cấp thiết bị chủ
yếu, với năng suất thiết kế 3300 tấn Clinker/ngày và 1,4 triệu tấn Clinker/năm.

Xi măng được sản xuất theo phương pháp khô hiện đại, với dây chuyền đồng bộ, mức độ
cơ khí hóa và tự động hóa cao, nối mạng toàn nhà máy. Các thiết bị trong dây chuyền
được điều khiển tự động từ trung tâm điều hành chính và cụm điều khiển các công đoạn.
Toàn bộ các thông số kỹ thuật được đo đạc, chuẩn hóa và gửi về trung tâm điều khiển
bằng mạng lưới cáp quang và cáp đôi dây xoắn.
Chất lượng của sản phẩm ở đầu ra của toàn bộ các công đoạn đều được quản lý một cách
nghiêm ngặt bằng hệ thống phân tích đánh giá chất lượng sản phẩm QCX. Từ việc phân
tích chất lượng sản phẩm mỗi công đoạn, hệ thống có sự điều chỉnh cần thiết để đảm bảo
chất lượng của sản phẩm ở khâu cuối cùng.
Quy trình sản xuất xi măng tại nhà máy xi măng Hải Phòng được mô tả như sơ đồ công
nghệ dưới đây:
4
Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng của Nhà máy
5
Công nghệ sản xuất xi măng nói chung gồm các bước:
+ Chuẩn bị nguyên vật liệu
+ Nghiền liệu
+ Nung luyện Clinker
+ Nghiền xi măng
+ Đóng bao và xuất hàng
1.2.1. Chuẩn bị nguyên vật liệu
Nguyên liệu chính để sản xuất xi măng là đá vôi,đất sét, cùng một số phụ gia
khác.Những nguyên liệu này được khai thác từ bên ngoài và vận chuyển vào trong nhà
máy.Trước khi đưa vào kho những nguyên liệu có kích thước lớn sẽ được làm nhỏ thông
qua máy đập búa 131HC100 (với đá vôi) hoặc máy cán 132RC100, 132RC133 (đối với
đá sét).
1.2.2. Nghiền liệu
Những nguyên liệu dùng để tạo ra clinker sẽ được đưa vào những két chứa riêng biệt
rồi từ đó đổ xuống các cân băng định lượng.Cân băng định lượng có nhiệm vụ đưa
nguyên liệu xuống băng tải nhưng theo một ti lệ đã được đặt ra.Băng tải sẽ đưa liệu tới

máy nghiền đứng để sấy và nghiền liên hợp rồi chuyển đến silo đồng nhất.
1.2.3. Nung luyện clinker
Nguyên liệu sau khi được nghiền và đồng nhất sẽ được đưa qua một hệ thống sấy để
nâng dần nhiệt độ trước khi đưa vào lò nung. Hệ thống sấy này bao gồm nhiều cyclon ở
nhiều tầng khác nhau lợi dụng khí thải đầu ra của lò để sấy và đồng nhất bột liệu sống
thêm một lần nữa.
Khi được đưa vào trong lò nung ở đây bột sống sẽ được nung lên đến nhiệt độ 1500
o
C,
các phản ứng hóa học xảy ra và bột liệu bị chuyển thành clinker dạng pha lỏng.
Sau khi nung thành clinker phải tiến hành làm nguội thu hồi nhiệt dư của clinker phục vụ
mục đích khác, nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, giảm nhiệt độ clinker thuận tiện
cho việc tồn trữ, vận hành và nghiền clinker. Những hạt clinker to quá sẽ được đập nhỏ.
Cuối công đoạn này, Clinker được đưa vào silo chứa clinker.
1.2.4. Nghiền xi măng:
Thông qua hệ thống cân băng định lượng, các thành phần tạo thành xi măng sẽ được
phối hợp theo một tỷ lệ nhất định rồi sau đó được đưa tới máy nghiền để tạo ra xi măng
theo mác yêu cầu của khách hàng.
Thông thường, hệ thống nghiền xi măng gồm 2 cấp là nghiền thô và nghiền tinh. Quá
trình nghiền thô được thực hiện bằng máy nghiền đứng. Quá trình nghiền tinh dùng máy
nghiền bi. Tại công đoạn này, tất cả các nguyên vật liệu được nghiền nhỏ thành bột mịn,
được phân ly và nghiền lại nếu chưa đạt yêu cầu.
1.2.5. Đóng bao và xuất hàng:
Sau khi được nghiền xong, xi măng được chứa vào silo chứa và được được tháo dần
xuống dây chuyền đóng bao và xuất hàng. Có hai kiểu xuất xi măng là xuất xi măng bao
và xuất xi măng rời.
Tại đây, qua hệ thống các máy đóng bao, xi măng được đóng thành từng bao với khối
lượng định trước theo tiêu chuẩn. Sau khi đóng bao xong, xi măng sẽ theo các băng tải
xuất hàng tới các phương tiện vận chuyển khác nhau như ô tô, tàu hỏa, tàu thủy để mang
đi tiêu thụ.

6
1.3. Tổng quan hệ thống cung cấp điện nhà máy xi măng Hải Phòng:
1.3.1. Cấu trúc hệ thống:
Trạm biến áp 110 kV là trạm điện chính cung cấp điện cho dây chuyền sản xuất xi măng
của công ty xi măng Hải Phòng. Nhiệm vụ của trạm là truyền tải năng lượng điện từ
110kV xuống 6kV, cung cấp cho các trạm công đoạn của nhà máy.
Trạm 191: phục vụ cho công đoạn đập đá vôi
Trạm 291: phục vụ cho công đoạn nhập nguyên liệu như đá sét, pyrite, silic, than
Trạm 391: phục vụ công đoạn nghiền liệu và hệ thống lò
Trạm 491: phục vụ công đoạn nghiền than và làm mát clinker
Trạm 591: phục vụ công đoạn nghiền xi măng
Trạm 691: phục vụ công đoạn đóng bao và xuất xi măng
Trạm 791: phục vụ công đoạn xử lý nước thải, trạm bơm nước
Trạm 891: phục vụ cho văn phòng
Hình 1.3. Sơ đồ cung cấp điện công ty xi măng Hải Phòng
a. Các cụm thiết bị 110KV:
Trạm 110 được cung cấp điện từ 2 đường dây được kéo từ Uông Bí về trạm 172A53-
173E5.9(171E2.16) và 171A53-171E2.2(172E2.16).
7
Thông qua hai máy cắt 131 và 132, hai máy biến áp T
1
và T
2
110/6,3kV 20MVA được
cấp điện. Hệ thống cao áp đường dây 1 có các thiết bị đo lường TU171,TI171, bảo vệ
chống sét CS171, dao cách li 171-7 và tiếp địa 171-76. Các máy cắt trong trạm phía
110KV là các máy cắt khí SF
6
và phía 6KV là các máy cắt chân không. Nhà máy có 3
máy cắt 110KVA: 112, 131, 132 và 20 máy cắt 6 kVA.

Điện áp 110 kV qua hai máy biến áp T
1
và T
2
hạ xuống 6kV qua hai máy cắt 631 và 632
đóng lên hai thanh cái C61 và C62. Từ thanh cái C61 và C62 các máy cắt nhánh đóng
điện cung cấp cho các trạm công đoạn của nhà máy.
b. Các cụm thiết bị 6KV:
Thanh cái C61 cấp điện cho các trạm phân phối thông qua các máy cắt.
Máy cắt 671 là máy cắt dự phòng.
Máy cắt 673 cấp điện cho máy biến áp kiểu ziczac tạo điểm trung tính giả cho máy biến
áp chính T1 do máy biến áp T1 đấu theo sơ đồ Y/∆ nên không có điểm trung tính nguồn.
Tạo điểm trung tính giả cho hệ thống để các máy cắt có thể làm việc khi có sự cố chạm
đất
Máy cắt 675 cấp điện cho trạm 191 công đoạn đập đá vôi.
Máy cắt 677 cấp điện cho trạm 291 công đoạn đập sét.
Máy cắt 679 cấp điện cho trạm 691 công đoạn đóng bao.
Máy cắt 681 cấp điện cho trạm 791 trạm xử lý nước.
Máy cắt 683 cấp điện cho trạm 591 công đoạn nghiền xi măng.
Máy cắt 685 cấp điện cho trạm 591 công đoạn nghiền phụ gia.
Máy cắt 601 cấp cho tụ bù thanh cái.
Thanh cái C62 cấp điện cho các trạm phân phối thông qua các máy cắt.
Máy cắt 672 cấp điện cho máy biến áp tự dùng của trạm 110 kV. Máy biến áp này còn có
tác dụng tạo điểm trung tính giả cho máy biến áp chính T2
Máy cắt 674 cấp cho trạm 891 dùng cho khu văn phòng.
Máy cắt 676 cấp cho trạm 391 công đoạn nghiền liệu.
Máy cắt 678 cấp cho trạm 391 công đoạn lò.
Máy cắt 680 cấp cho trạm 491 công đoạn làm lạnh và nghiền than.
Máy cắt 602 cấp cho tụ bù thanh cái.
Máy cắt 682 và 684 là hai máy cắt dự phòng

c. Các động cơ sử dụng trực tiếp điện áp 6KV:
Động cơ máy búa đập đá vôi 13HC100M01 P=1180kW
Động cơ máy nghiền bi xi măng 541MD305M01 P = 1400kW.
Động cơ quạt phân li nghiền xi măng 541FN380 P= 1525kW
Động cơ máy nghiền CKP xi măng 541RM170 P = 6560kW.
Động cơ nghiền phụ gia 531MD110 P = 830kW.
Động cơ nghiền liệu 341RM100 P= 2895kW
Động cơ quạt phân li nghiền liệu 341FN230 P= 2600kW
Động cơ nghiền than 461RM100 P= 600kW
Động cơ quạt làm mát thanh ghi 441FN410 P= 2500kW
8
Các động cơ này được đóng điện trực tiếp từ máy cắt 6kV, một số được khởi động bằng
biến trở dung dịch Na
2
CO
3
.
1.3.2.Vận hành trạm 110:
Hệ thống trạm 110 có 3 chế độ vận hành:
-Với 1 đường dây 171E2.16
-Với 1 đường dây 172E2.16
-Với đồng thời cả 2 đường dây
Thông thường trạm 110 vận hành với 1 đường dây 171E2.16. Đường dây 2 là đường dự
phòng được sử dụng khi sự cố hoặc sửa chữa và bảo dưỡng. Phương thức vận hành với
đồng thời cả 2 đường dây không được sử dụng do phức tạp trong vận hành cũng như điều
độ điện. Trong báo cáo này chỉ trình bày trường hợp trạm làm việc với 1 lộ đường dây
171E2.16
a.Trường hợp trạm làm việc với 1 lộ đường dây 171E2.16:
Khi đóng điện cho MBA T
1

cấp điện lên thanh cái C61 của dãy tủ 6KV trình tự thao tác
như sau:
Kiểm tra toàn bộ các dao cách ly 171-7, 112-2, 112-1, 131-1, 131-3, máy biến áp T
1
,

các
TI 171, 131, máy cắt 631 và 612 đảm bảo điều kiện vận hành và vị trí bộ điều áp dưới tải
phải đặt ở vị trí ban đầu.
Kiểm tra ngắt các dao cách ly 131-38, 631-38, 112-14, 112 -24, 172- 7, các máy cắt phụ
tải 6KV ở C61 và máy cắt 612
Đóng dao cách ly 171-7
Kiểm tra tủ MC631
Đóng dao cách ly của máy cắt 631
Đóng dao cách ly 131 -1, 131 -3
Đóng máy cắt 131
Đóng máy cắt 631
Đưa máy biến áp T1 vào vận hành
Kiểm tra các dao cách li 171-7, 112-1, 112-2, 132-2, 132-3, các máy cắt 112 và 132, TI
172 và 132, máy cắt 632 và 612, máy biến áp T2 và bộ điều chỉnh dưới tải
Khi cắt điện máy biến áp T
1,
vận hành theo

trình tự như sau:
+Cắt hết phụ tải 6KV từ thanh cái C61.
+Cắt máy cắt 631, cắt dao cách ly.
+Cắt máy cắt 631, cắt dao cách ly 131-1, 131-3.
b. Trường hợp trạm làm việc với 1 lộ đường dây 172E2.16:
Khi đóng điện cho MBA T

2
cấp điện lên thanh cái C62 trình tự thao tác như sau:
Các dao tiếp địa 112-14, 112-24, 132-38, 632-38, dao cách li 172-7, 131-1 và 131-3, và
các máy cắt phụ tải 6kV ở C62, máy cắt 612 chắc chắn ở vị trí cắt.Kiểm tra xem bộ điều
áp dưới tải đã ở vị trí ban đầu hay chưa.
Đóng dao cách ly 171-7.
Đóng dao cách li máy cắt 632
Đóng dao cách li 112-1
Đóng dao cách li 112-2
Đóng dao cách ly 132-2,
9
Đóng dao cách ly 132-3.
Đóng máy cắt 132.
Đóng máy cắt 112.
Đóng máy cắt 632 đưa MBA T2 vào vận hành.
-Khi cắt điện máy biến áp T2

tương tự như T1.
CHƯƠNG 2 : TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY XI
MĂNG HẢI PHÒNG
2.1. Tổng quan về hệ thống điều khiển ECS của hãng FLSmidth:
Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất xi măng Hải phòng là hệ điều khiển chuyên gia
(ECS – Expert Control System) của hãng FLSmidth.
10
Hình 2.1. Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất xi măng Hải Phòng
Hệ thống điều khiển ECS của FLSmidth thực ra là một giải pháp mạng điều khiển xây dựng
theo cấu trúc phân tán. Hệ thống điều khiển này có thể xây dựng nhiều thiết bị khác nhau của
nhiều hãng như SIEMENS, Rockwell/Allen Bradley, ABB, Schneider/Modicon vì thế hệ
thống mạng điều khiển cũng có thể thay đổi theo thiết bị sử dụng tương ứng.
Các đặc tính tổng quát nhất của hệ thống điều khiển ECS bao gồm:

-Sự linh hoạt, tự do về phần cứng: Người thiết kế có thể hoàn toàn tự do trong việc lựa chọn
phần cứng và nhà cung cấp phù hợp với dự án của mình mà không cần phải quan tâm nhiều
đến việc liên kết giữa chúng với nhau
-Tính năng mở của hệ thống điều khiển: hệ thống điều khiển ECS có thể đáp ứng được một
số lượng lớn các yêu cầu về điều chỉnh trong dây chuyền, chuẩn hóa nhóm đối tượng hoặc
các chức năng thành phần. Người thiết kế hoàn toàn có thể thiết lập thay đổi, thêm bớt, thay
thế các thành phần trong hệ thống một cách linh hoạt.
-Tính năng thay đổi phạm vi hoạt động: Đây là một đặc trưng cơ bản của hệ thống ECS.
Một máy chủ có thể sử dụng để điều khiển hoạt động của một công đoạn, bộ phận chỉ có
khoảng vài trăm tín hiệu vào/ra. Nhưng cũng máy chủ tương tự có thể được sử dụng để điều
khiển toàn bộ hoạt động của dây chuyền. Việc thay đổi này cũng rất dễ dàng thực hiện…

2.2. Cấu hình hệ thống mạng của nhà máy xi măng Hải Phòng:
Hệ thống mạng điều khiển của nhà máy xi măng Hải phòng được xây dựng trên cấu hình
tiêu biểu cho nhà máy xi măng của hãng FLSmidth.
Toàn bộ hệ thống có thể được phân chia vào 3 cấp của sơ đồ hình chóp phân cấp hệ thống
điều khiển như sau:
+ Phòng điều khiển trung tâm tương đương với cấp điều khiển quá trình.
+ Các bộ PLC S7 400 tại các bộ phận và công đoạn là cấp điều khiển.
11
+ Cấp hiện trường là các cơ cấu chấp hành, cảm biến và các máy đơn lẻ.
Hình 2.2. Cấu hình hệ thống mạng nhà máy xi măng Hải Phòng
2.2.1. Cấp điều khiển quá trình:
Chức năng:
+ Cấu hình toàn bộ hệ thống điều khiển của nhà máy.
+ Lập trình và sửa đổi chương trình điều khiển của một trạm, công đoạn.
+ Giám sát các thông số tại các điểm đo, trạm, công đoạn.
+ Điều khiển hoạt động các công đoạn từ xa.
+ Thu thập, lưu trữ và quản lý dữ liệu quá trình, dữ liệu vận hành.
12

+ Quản lý các sự kiện và báo động.
+ Đánh giá, lập điều khiển mờ với các đối tượng như lò, máy nghiền.
+ Lập báo cáo tự động.
Các thiết bị chính:
+ Tại phòng điều khiển, giám sát chính (Control Room) có 5 trạm:
- 3 trạm vận hành, giám sát các công đoạn ECS Client OPStation.
- 1 trạm điều khiển mờ cho lò và máy nghiền Fuzzy Expert OPStation.
- 1 trạm vận hành giám sát vỏ lò Cemscanner CEM Scanner OPStation được nối với máy
quét nhiệt KILNSHELL Scaner để theo dõi nhiệt độ trên bề mặt vỏ lò.
+ Tại phòng lập trình có đặt một số máy tính để thực hiện các công việc:
- 2 máy chủ ECS Server thực hiện lưu trữ toàn bộ thông tin của các quá trình. Các thông
tin này được lưu trữ để phục vụ công tác đối chiếu, kiểm tra khi cần thiết. Dữ liệu trong
máy hiện nay được lưu trữ trong vòng một tháng.
- 2 máy SMART OPStation có quyền truy nhập cao nhất tới hệ thống mạng, trong đó có
một máy tính xách tay chuyên thực hiện việc download chương trình xuống các thiết bị
và máy tính để bàn dùng để lập trình, cấu hình hệ thống.
- 1 máy ENG OPStation có chức năng gần giống như máy SMART OPStation.
+ Tại phòng thí nghiệm có đặt một máy chủ và một máy khách theo dõi quá trình
phân tích thành phần của xi măng bằng tia X là QCX Server và QCX Client.
Máy phân tích thành phần khoáng ARL có thể phân tích được 11 thành phần được
nối với QCX Client và được máy tính này điều khiển, nhận dữ liệu quá trình phân tích
thành phần. Máy chủ có cài đặt phần mềm điều khiển QCX Expert Blended chuyên dùng
để điều khiển các hệ thống cân băng định lượng.
Ngoài ra, một hệ thống đồng bộ gồm 1 camera giám sát zone nung, 1 camera giám
sát các ghi của cooler và các camera khác được sử dụng cho việc giám sát 4 công đoạn
đập đá vôi, nghiền liệu, nghiền xi măng và đóng bao.
Cơ chế hoạt động và ghép nối:
Toàn bộ hệ thống máy tính được sử dụng hệ điều hành của Microsoft là Win 2000
Server, Win2000 Professional và phần mềm điều khiển giám sát ECS (Expert Control
System - hệ thống điều khiển chuyên gia).

Hệ thống điều khiển có thể hoạt động an toàn và tin cậy 24/24 giờ nhờ chế độ sao
lưu (backup) dữ liệu. Hệ thống có khả năng sửa chữa, cài đặt, thêm bớt, bảo dưỡng, vận
hành tại phòng lập trình và phòng điều khiển trung tâm.
Các trạm làm việc không nắm giữ dữ liệu mà toàn bộ dữ liệu quá trình hầu như
được quản lý bởi 2 server hoạt động với tính năng dự phòng nóng, chúng luôn chạy đồng
thời và thực hiện các tác vụ giống hệt nhau.
Tất cả các thay đổi với sơ đồ hoặc cơ sở dữ liệu đều có thể thực hiện trực tuyến
mà không cần bất cứ sự dừng hoặc gián đoạn của hệ thống, những thay đổi trên một
server sẽ được tự động cập nhật trên server còn lại. Nếu vì lý do nào đó một server bị
ngắt khỏi hệ thống thì khi khởi động trở lại nó có thể đồng bộ hoàn toàn với server còn
lại.
Tất cả các máy tính và trạm tại các công đoạn được kết nối với nhau bằng giao
thức mạng Ethernet với môi trường truyền dẫn là cáp đôi dây xoắn và cáp quang qua 2
Switch quang điện thông minh có khả năng định hướng.
2.2.2. Cấp điều khiển:
Chức năng:
+ Điều khiển PID cho các quá trình liên tục.
13
+ Điều khiển trình tự khởi động, liên động các công đoạn.
+ Phát hiện lỗi vận hành và xử lý báo động.
+ Lưu trữ, cập nhật tín hiệu tương tự, số tại các điểm đo…
+ Truyền thông với các trạm vận hành ECS/Opstation.
+ Truyền thông với các PLC khác.
Các thiết bị chính:
Trong dây truyền nhà máy, thực hiện nhiệm vụ này là các bộ điều khiển PLC S7-
400 của Siemens được cài đặt tại các trạm. Mỗi PLC kiểm soát một công đoạn riêng. Có
11 bộ PLC tương ứng với các công đoạn, quá trình :
+ Đập đá vôi (131CS001A01)
+ Đập sét và phụ gia (132CS001A01)
+ Nghiền liệu (341CS001A01)

+ Silo đồng nhất bột liệu (361KF210A01)
+ Lò nung (431CS001A01)
+ Máy làm lạnh (441CS001A01)
+ Nghiền than (461CS001A01)
+ Nghiền phụ gia (531CS001A01) ( Hiện nay không sử dụng)
+ Nghiền xi măng (541CS001A01)
+ Silo xi măng (621CS001A01)
+ Đóng bao xi măng (641CS001A01)
+ Trạm điện chính (811CS001A01) (Hiện nay không sử dụng)
Tại một số công đoạn chính có đặt các máy tính kết nối với các PLC S7 400 để theo dõi
toàn bộ công đoạn:
+ ECS Client 4 điều khiển, giám sát công đoạn chuẩn bị đá vôi
+ ECS Client 5 và 6 điều khiển, giám sát công đoạn đá sét và phụ gia
+ ECS Client 7 điều khiển, giám sát công đoạn chứa xi măng
+ ECS Client 8 điều khiển, giám sát công đoạn đóng bao, xuất hàng .
Cơ chế hoạt động và ghép nối:
Kết nối giữa các PLC S7 400 với cấp điều khiển giám sát thông qua mạng chuẩn
Ethernet công nghiệp tốc độ cao sử dụng cáp quang tốc độ truyền tối đa 100Mps. Các
PLC này đều có hai module Ethernet nối tới hai Switch quang điện ở phòng điều khiển
trung tâm thông với đường truyền bằng cáp quang. Các PLC có thể liên kết với nhau
thông qua đường truyền này. Phương thức truy nhập bus là Token Passing.
Để nối với các thiết bị ở cấp dưới, các PLC này sử dụng mạng Profibus DP với đường
truyền là cáp đôi dây xoắn với các thiết bị gần và cáp quang với các thiết bị ở xa hơn.
Các thiết bị cấp trường trao đổi dữ liệu với các PLC này theo cơ chế Master/ Slave sử
dụng cả dữ liệu tuần hoàn (các dữ liệu, thông số quá trình - quy định sẵn khi thiết lập cấu
hình phần cứng mạng) và dữ liệu không tuần hoàn (các dữ liệu về thiết lập và chuẩn đoán
hệ thống).
Tất cả các PLC S7 400 đều được cấu hình một cách tương tự nhau, bao gồm một
số khối chính như:
+ Khối nguồn SITOP 10 A, có pin dự phòng.

+ CPU 416 – 2 DP.
+ Module CP443 -1 kết nối Ethernet.
+ Module CP 443 – 5 kết nối Profibus.
+ Module vào ra phân tán ET200 của S7 300…
Một số quy ước chung cho các PLC S7 400 về các kết nối với các thiết bị:
+ Cổng DP thứ nhất thực hiện truyền thông Profibus tới các module ET200.
14
+ Cổng DP thứ 2 trở lên thực hiện truyền thông Profibus tới các PLC S7 300 của
các máy hay bộ phận trong công đoạn.
+ CP 443 – 5 – module Profibus DP - truyền thông đến các biến tần, thiết bị phân
phối điện SIPROTEC, thiết bị điều khiển và bảo vệ động cơ SIMOCODE …
+ CP 443 – 1 thực hiện kết nối Ethernet với máy chủ ở trung tâm và máy điều khiển
công đoạn đặt tại trạm (nếu có)
2.2.3. Cấp hiện trường:
Chức năng:
+ Đo hoặc chuyển đổi các đại lượng đo để các cấp điều khiển cao hơn giám sát
hoạt động và điều khiển an toàn.
+ Điều khiển riêng lẽ các máy công cụ theo qui trình định trước.
+ Điều khiển truyền động các động cơ, cơ cấu chấp hành khác.
Các thiết bị chính:
+ Các thiết bị đo, cảm biến:
- Cảm biến tốc độ giám sát tốc độ của băng tải, máy nghiền, động cơ lò …
- Cảm biến áp suất của khí và dầu máy nén, túi lọc bụi, đường ống khí, dầu.
- Cảm biến mức kiểu sóng vô tuyến để đo mức tại các silo chứa.
- Load Cell trong các cân băng định lượng, cân theo dõi khối lượng vật liệu có trong
silo…
- Cảm biến nhiệt độ trong lò, máy nghiền, đường ống khí …
- Các biến dòng, biến áp, đo công suất, điện năng tiêu thụ, hệ số công suất …
+ Các cơ cấu chấp hành :
- Động cơ điện trong các máy công cụ, truyền động băng tải …

- Van điện – khí nén đóng cắt ON/OFF hoặc mở tỷ lệ điều khiển đường ống khí, đường
vận chuyển vật liệu.
- Các bộ gia nhiệt cho động cơ, bộ mồi cho các vòi đốt …
+ Các bộ điều khiển tại chỗ :
- PLC S7 300 điều khiển các máy công cụ như máy rải liệu, máy cào liệu, cẩu.
- Các bộ điều khiển tại chỗ các cân băng định lượng, lấy mẫu tự động.
- Biến tần điều khiển cơ cấu nhập liệu, động cơ cẩu, máy phân ly …
- SIPROTEC điều khiển cấp nguồn cho các tủ phân phối.
- SIMOCODE điều khiển cấp nguồn cho các mạch lực riêng lẻ.

CHƯƠNG 3 : TÌM HIỂU VỀ HỆ THỐNG CÂN BĂNG ĐỊNH LƯỢNG
3.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lượng
15
Hình 3.1. Sơ đồ cấu trúc điều khiển hệ thống cân băng định lượng nhà máy xi
măng
Hải Phòng
Cân băng định lượng là loại cân được điều khiển tự động được dùng trong nhiều
ngành công nghiệp như sản xuất xi-măng,hóa chất,xây dựng…Cân băng định lượng dùng
trong nhà máy xi măng,nó là thiết bị cung cấp kiểu trọng lượng vật liệu được chuyên chở
trên băng tải mà tốc độ của nó được điều chỉnh để nhận được lưu lượng vật liệu ứng với
giá trị do người vận hành đặt trước.
Ở nhà máy xi-măng Hải Phòng sử dụng 4 hệ thống cân băng định lượng (Feeder 1-4)
cho 4 loại nguyên liệu đầu vào là đá vôi,quặng sắt,sét,silic.
Truyền động của băng tải được một động cơ xoay chiều 3 pha cung cấp thông qua hộp
giảm tốc. Để thay đổi tốc độ băng tải ta trang bị bộ truyền động “ động cơ điện xoay
chiều và biến tần’’. Biến tần cho phép ta điều chỉnh chính xác và trơn tốc độ động cơ trên
dải rộng.Khi cần điều chỉnh tốc độ băng tải ta chỉ việc gửi tín hiệu điều khiển tới biến tần
16
Vật liệu được băng tải vận chuyển nên ở những thời điểm khác nhau sẽ có trọng lượng
khác nhau. Để kiểm soát nó ta dùng một cảm biến trọng lượng gọi là Load cell liên tục

chuyển đổi tín hiệu trọng lượng thành tín hiệu điện.
Bộ điều khiển PLC đóng vai trò như một bộ điều khiển trung gian nó thực hiện chức
năng thu tín hiệu trọng lượng và tốc độ băng tải sau đó truyền về máy tính PC và nhận
lệnh điều khiển từ máy tính PC để khống chế các biến tần chạy theo yêu cầu từ máy tính
PC.
Máy tính PC đóng vai trò như một bộ điều khiển trung tâm, điều khiển hoạt động của
toàn hệ thống cân băng định lượng, nó thực hiện tính toán sản lượng và so sánh với các
giá trị đặt và tự động khống chế tốc độ từng băng tải sao cho đảm bảo thành phần phối
liệu đúng như yêu cầu.
3.2. Nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống
3.2.1. Nhiệm vụ:
- Điều chỉnh tỉ lệ thành phần hóa học trong hỗn hợp liệu trước khi đưa vào máy
nghiền. Tùy thuộc vào từng mác xi-măng mà ta có tỉ lệ khác nhau.
- Điều chỉnh sản lượng xi-măng (tấn/h) phục vụ việc bám sát kế hoạch đề ra của toàn
nhà máy.
3.2.2. Yêu cầu của hệ thống
- Làm việc ở chế độ dài hạn
- Động cơ không có yêu cầu đảo chiều
- Điều chỉnh tốc độ êm,sai lệch điều chỉnh thấp
3.3. Mô tả hệ thống :
17
Hình 3.2 Sơ đồ truyền động cho Động cơ quay đai chuyền và xích cào Feeder 1
3.3.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Hệ điều chỉnh cân băng cấp liệu điều chỉnh tự động tốc độ đai truyền của cân, từ đó ta
có được lưu lượng mong muốn theo lượng đặt
Với vai trò là một chức năng của hệ thống cân, bộ điều khiển có thể tự động so sánh
dựa trên việc đo lượng liệu đi ra khỏi silo chứa. Điều đó cho phép hệ thống hoạt động với
tốc độ chính xác cao,giảm sự sai lệch thành phần hóa học trong liệu từ đó tăng chất lượng
sản phẩm.
3.3.2. Các khối chính trong hệ thống cân băng định lượng

a. Đai truyền:
18
Một hoặc hai động cơ Roto lồng sóc được sử dụng để quay đai truyền (tùy thuộc vào
kiểu cân). Bên trong động cơ có một bộ Encoder dùng để xác định tốc độ thực của đai
truyền làm tín hiệu phản hồi phcuj vụ cho việc điều chỉnh tốc độ.
Encoder được kết nối với khối thu thập tín hiệu trong hộp điều khiển tại hiện trường.
b.Động cơ quay đai truyền Feeder 1-4
- Tên : DKF 112 MG Cast iron.
Thông số thiết kế : 4kW, 3x380 V, 50 Hz, 1500 vòng/phút.
Tiêu chuẩn làm mát : IC411.
Cấp cách điện : F.
- Tên : DKF LIB 100 Cast iron.
Thông số thiết kế : 3kW, 3x380 V, 50 Hz, 1500 vòng/phút.
Tiêu chuẩn làm mát : IC411.
Cấp cách điện : F.
- Tên : DKF 100 LIB Cast iron.
Thông số thiết kế : 1.1kW, 3x380 V, 50 Hz, 750 vòng/phút.
Tiêu chuẩn làm mát : IC411.
Cấp cách điện : F.
- Tên : DKF 100 LI Cast iron.
Thông số thiết kế : 0.75 kW, 3x380 V, 50 Hz, 750 vòng/phút.
Tiêu chuẩn làm mát : IC411.
Cấp cách điện : F.
c. Encoder
- Tên : SCANCON.
- Mã : 2RHI 50-N-14-64-06-S.
Nguồn cấp : 12 VDC

d.Cảm biến khối lượng
- Cảm biến khối lượng trên đai truyền ( loadcell):

Loadcell có nhiệm vụ đo khối lượng liệu trên đai truyền.Tín hiệu phản hồi từ loadcell
dùng để điều chỉnh tốc độ đai truyền.Ở công ty xi măng Hải Phòng có 2 loại can băng
+ Loại cân Dosimat : load cell được bố trí ở khung, được nối với đai truyền
bằng dây nối
+ Loại cân Dosat : load cell được bố trí bên dưới trục quay đai truyền.
- Thông số cụ thể : + HLCAC3-1760, giá trị max : 1760 kg
+ HLCAC3-2200, giá trị max : 2200 kg
+ Z6SC3-50, giá trị max : 50 kg
19
- Cảm biến khối lượng ở cilo ( Bin loadcell):
Bin loadcell có nhiệm vụ đo khối lượng liệu bên trong cilo chứa. Tín hiệu phản
hồi khối lượng liệu được dùng cho việc tự động kiểm tra khối lượng và điều chỉnh
mức liệu trong cilo.
- Thông số + LA50-753, giá trị max : 75 tấn
+ LA50-503, giá trị max : 50 tấn
+ T30-104, giá trị max : 100 tấn
ÐC
Cilo chua
lieu
load cell cilo
load cell dai chuyen
Tin hieu phan hoi
ÐC
Khoi dieu khien
FEEDER
ttruyen thong den
cabin dieu khien
Bien tan
Hình 3.3. Sơ đồ cấu trúc điều khiển thiết bị cân băng định lượng
e. Xích cào liệu

Động cơ quay xích cào liệu được lắp đặt trên hệ thống cân với nhiệm vụ thu thập liệu
rơi vãi khỏi đai truyền trong quá trình làm việc.
Có thể chạy cùng lúc với động cơ chính của hệ thống.
Thông số : + DT 80N 4, 0.75 kW, 3x380 V, 50Hz, 1500 vòng/phút.
+ DT 80N 4, 0.37 kW, 3x415 V, 50Hz, 1500 vòng/phút.
3.3.3. Cabin điều khiển
Là một khối kết cấu các thiết bị điều khiển trong đó chúng được xác định một cách
rõ ràng. Mỗi một Feeder có một khối cabin điều khiển.
a. Bộ điều khiển :
Mỗi một Feeder có một bộ điều khiển gồm vi xử lý trung tâm CSC và bộ điều khiển
logic CPI với nhiệm vụ thu nhận tín hiệu bên trong hệ thống và gửi đi tín hiệu điều khiển.
Bộ điều khiển được lập trình cho phù hợp với các thông số của thiết bị chấp hành.
Chương trình điều khiển gồm các thông số đo lường chuẩn và các file logic được lập
trình theo mẫu của hãng (FL Smitdh)
b.Các tín hiệu vào/ra bộ điều khiển :
• Tín hiệu đầu vào :
20
- Tín hiệu sẵn sàng :
Tín hiệu này được kích hoạt khi Feeder sẵn sàng làm việc ở chế độ tự động.
- Tín hiệu tiền cảnh báo :
Tín hiệu này không kích hoạt khi có một lỗi nhỏ trong cơ cấu điều khiển. Ví dụ
như khối lượng liệu quá tải/non tải,lỗi ở xích cào liệu (kẹt)… với những lỗi này
Feeder có thể vẫn hoạt động.
- Tín hiệu phản hồi :
Tín hiệu này được kích hoạt khi Feeder hoạt động.
- Tín hiệu thông báo hoạt động ở chế độ hiện trường (local) :
Tín hiệu này xác nhận đã cho phép hệ thống hoạt động ở chế độ hiện trường.
- Tín hiệu Pulse :
Tín hiệu dạng xung đưa về hệ thống mỗi đơn vị khối lượng liệu được nhận. Với đá
vôi và đất sét là 100kg, silic và quặng sắt là 10kg.

- Tín hiệu chọn chế độ kiểm tra :
Tín hiệu báo đang ở chế độ kiểm tra khối lượng liệu trên đai truyền.
- Tín hiệu đang chạy chế độ kiểm tra.
- Tín hiệu kết thúc quá trình kiểm tra.
- Tín hiệu sai lệch lượng đặt :
Tín hiệu này không tác động khi sai lệch quá dải cho phép (± 10 %)
- Tín hiệu quy đổi giá trị khối lượng liệu thực tại trên đai truyền.
- Tín hiệu khối lượng liệu trong cilo.
- Tín hiệu sai lệch quy đổi sau khi kết thúc quá trình kiểm tra khối lượng.
• Tín hiệu đầu ra :
- Tín hiệu đặt :
Tín hiệu báo giá trị đặt (tấn/h) cho bộ điều khiển của Feeder.
- Tín hiệu khởi động :
Feeder chỉ bắt đầu hoạt động khi tín hiệu này được tác động. Khi Feeder dừng sự
cố,tín hiệu này được reset.
- Tín hiệu ra lệnh cho phép điều khiển tại hiện trường.
- Tín hiệu bắt đầu quá trình kiểm tra khối lượng.
- Tín hiệu chấp nhận kết quả kiểm tra.
- Tín hiệu hủy bỏ kết quả kiểm tra
c.Bảng điều khiển :
- Bảng điều khiển được dùng để hiển thị và lập trình cho Bộ điều khiển. Mỗi một hệ
thống cân có một đặc điểm riêng nên có một công tắc được bố trí bên cạnh bảng
điều khiển. Cabin được bố trí trong buồng tránh bụi tại hiện trường. Đằng trước
cabin để trống để thuận tiện cho việc thao tác,đằng sau để trống một khoảng ít
nhất 10 cm để điều hòa hoạt động (đối lưu không khí)
- Một lỗ trên cabin để luồn cáp vào trong,chiều dài tối đa của cáp từ cabin tới cân là
50m. Các thiết bị tại hiện trường phải được bố trí gần nhất với cân.
21
d. Biến tần và bộ lọc RFI:
Hình 3.4. Cấu trúc điều khiển của biến tần

Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý của biến tần
- Biến tần điều khiển tốc độ băng tải của cân, được lập trình theo thông số được ghi
trong catalog của động cơ.
- Tùy thuộc vào từng loại cân mà biến tần được cài đặt trong cabin hay tích hợp với
động cơ bên ngoài hiện trường. Nếu có hai động cơ trong hệ thống cân chúng sẽ
được điều khiển chung bởi một biến tần,thông số công suất cài đặt được gấp đôi.
- Biến tần cũng được dùng để hạn chế dòng,momen để bảo vệ thiết bị. Dòng điện
max trong động cơ tương ứng với trị số momen max của cơ cấu,nếu quá lớn có thể
làm hỏng hệ truyền động.
- Dây nối giữa biến tần với nguồn được gắn thêm bộ lọc RFI để khử nhiễu hay biến
động trong quá trình quá độ của thiết bị nguồn.
22
- Thông số (Siemens cung cấp) : + MDV750/3, 23.5 A, 3x380 V,50Hz
Bộ lọc 6ESE32 – 21 – 7DG50
Hình 3.6.Sơ đồ cấu trúc bên trong biến tần MDV
23
Hình 3.7. Sơ đồ tín hiệu điều khiển trên biến tần MDV
+ MMV750/3, 17.5 A, 3x380 V, 50Hz
Bộ lọc 6SE3290 – 0CA87 – 0FA4
+ MMV150/3, 4.1 A, 3x380 V, 50Hz
Bộ lọc 6SE3290 – 0DA87 – 0FA1
24
Hình 3.8. Sơ đồ cấu trúc bên trong biến tần MMV
25