đồ án tự động hóa Thiết kế điều khiển tự động dây chuyền đóng bao nhà máy xi măng Bút Sơn

ỏn tt nghip GVHD: PGS.TS inh Cụng
M
SVTH: Phm S Quõn
Ngun Tin Hựng Lớp: 818 _C in t
1
Lời cảm ơn
Trong suốt 4 năm học tập và nghiên cứu tại khoa : Cơ Điện _
Điện Tử em đã đ(ợc sự dạy dỗ chỉ bảo ân cần của các thầy giáo cô giáo
trong bộ môn và sự giúp đỡ của bạn bè, đồng thời trong quá trình học tập,
nghiên cứu và tu d(ỡng em đã trang bị cho mình một vốn kiến thức đã
học tập đ(ợc để b(ớc vào ng(ỡng cửa cuộc đời đầy gian nan và thử thách.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn của mình tới tất cả các thầy giáo cô giáo đã
dìu dắt em, truyền đạt lại cho rm những kiến thức quý báu của mình
trong suốt 4 năm học qua.
Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành nhất
tới thầy giáo PGS.TS Đinh Công Mễ đã h(ớng dẫn rất chi tiết và nhiệt
tình giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội: 11. 2005
Sinh viên thực hiện
Phạm sĩ quân_nguyễn tiến hùng
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Lời nói đầu
Sự phát triển của nền công nghiệp cùng với hệ thống máy tính với các hệ
thống truyền thông đã tạo ra một sự chuyển biến mạnh mẽ trong vấn đề tổ chức
khai thác các tiến bộ của khoa học công nghệ. Trên bước đường tiến tới thời đại
công nghệ thông tin nh ngày nay, cùng với sự phát triển của xă hội, nền sản xuất
công nghiệp không còn những công việc thủ công nữa. Thay thế vào đó là nhứng
máy móc hiện đại với công nghệ tự động hoá cao. Do vậy việc đưa các thiết bị
công nghiệp công nghệ cao và trong sản xuất là rất cần thiết.
Chiếc máy tính đa năng, tiện lợi và hiệu quả cùng với hệ thống PLC sẽ

giỳp chỳng giám sát và điều khiển được toàn bộ dây chuyền trong sản xuất.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó em đã chọn đề tài : “Thiết kế điều
khiển tự động dây chuyền đóng bao nhà máy xi măng Bót
Sơn” cho đồ án tốt nghiệp của mình.


SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
2
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
MỤC LỤC
Trang
Lời cảm ơn……………………………………………………………………………….1
Lời nói đầu ………………………………………………………………………… …2
Mục lục………………………………………………………………………………… 3
Chương 1: GIỚI THIỆI TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG
NGHỆ CỦA NHÀ MÁY.
1.1. Giới thiệu chung về nhà máy xi măng Bót Sơn ………………………………… 6
1.1.1. Lịch sử hình thành và vị trí địa lý của nhà máy ……………………… 6
1.1 2. Ưu nhược điểm của nhà máy…………………………………………… 7
1.1.3. Tổ chức của nhà mỏy………………………………………………… 7
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Bót Sơn …………… ……. 9
1.2.1. Phân loại các quá trình sản xuất ……………………………… 9
1.2.2. Đặc điểm dây chuyền công nghệ của nhà máy xi măng Bót
Sơn……………………………………………………………………… 9
1. 2.3. Tình hình sản xuất của nhà máy ……………………………………… 12
Chương 2: CÔNG NGHỆ ĐÓNG BAO XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG BểT
SƠN
2.1. Sơ đồ công nghệ đóng bao của nhà máy xi măng Bót Sơn …………………… 13

2.2. Tổng quan về cân điện tử ……………………………………………… 18
2 2.1.Hệ thống cân điện tử và một số ứng dụng…………………… ………….18
2.2.2. Cảm biến loadcell………………………………………………… 19
2.2.3. Cảm biến tốc độ ……………………………………………………….22
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
3
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
2.3. Hệ thống cân định lượng trong dây chuyền đóng bao của nhà
mỏy…………………………………………………………………………………… 24
2.3.1. Giới thiệu chức năng của MEC………………………………… 24
2.3.2. Các chức năng của MEC……………………………………………… 25
Chương 3: GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ LOGIC KHẢ TRèNH SIMATIC PLC S7-300
3.1. Các module của PLC S7-300…………………………………………………… 39
3.1.1. Module CPU……………………………………… ………… 39
3.1.2. Module mở rộng……………………………………… …… ……….40
3.2. Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ……….……….……………………………….41
3.2.1. Kiểu dữ
liệu……………………………………………………………….41
3.2.2. Cấu trúc bộ nhớ của CPU ………… ………………………………… 41
3.2.3. Vùng chứa các khối dữ liệu…………………………………………… 42
3.3. Vũng quột chương trỡnh……………………………………………………………
43
3.4. Cấu trúc chương
trỡnh…………………………………………………………… 45
3.4.1. Lập trình tuyến tớnh………………………………………………………
45
3.4.2. Lập trình có cấu trỳc…………………………………………………… 45
3.5. Ngôn ngữ lập trình STL………………………………………………………… 48

Chương 4: ỨNG DỤNG PLC S7-300 ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DÂY CHUYỀN
ĐÓNG BAO NHÀ MÁY XI MĂNG BểT SƠN
4.1. Quá trình điều khiển dây chuyền máy đóng bao……………………………… 50
4.1.1. Quá trình mở mỏy……………………………………………………… 50
4.1.2. Các lưu đồ thuật toán điều khiển của dây chuyền máy đóng bao……… 50
4.2. Chương trình điều khiển dây chuyền máy đóng bao………………………… 58
Chương 5: TRUYỀN THÔNG
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
4
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
5.1. Ngôn ngữ sử dông cho tuyền thụng………………………………………………85
5.1.1. Lùa chọn ngôn ngữ sử dông cho truyền thụng………………………… 85
5.1.2. Giới thiệu về phần mềm ProTool/Pro…………………………………….85
5.1.3 Khái quát về phần mềm và một số khối chức năng của chương
trình…………………………………………………………………………… 85
5.2. Lập trình truyền thụng……………………………………………………………92
5.2.1 Giao diện truyền thụng……………………………………………………93
5.2.2. Giao diện truyền thông mô phỏng và giỏm sỏt………………………… 94
5.2.3. Hoạt động của chương trình mô phỏng………………………………… 94
KẾT LUẬN …96
TÀI LIỆU THAM KHẢO …97
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Chương 1
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG

NGHỆ CỦA NHÀ MÁY CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG BểT SƠN
1.1 Giới thiệu chung về nhà máy xi măng Bót Sơn:
1.1.1 Lịch sử hình thành và vị trí địa lí của nhà máy:
Nhà máy xi măng Bót Sơn được khởi công xây dựng ngày 27/05/1995 tại
xã Thanh Sơn- huyện Kim Bảng - tỉnh Hà Nam với công suất thiết kế 4.000 tấn
clinker/ ngày tương đương 1,4 triệu tấn xi măng/năm. Số vốn đầu tư 195.832 triệu
USD, được đầu tư hoàn toàn trong nước.
Nhà máy xi măng Bót Sơn có vị trí địa lý rất thuận lợi từ nhập nguyên liệu
đến xuất sản phẩm. Nhà máy gần cỏc sụng như: sông Đỏy, sông Nhuệ, sụng Chõu
Giang.
Giao thông chủ yếu bằng đường bộ và đường sắt, ngoài ra đường thuỷ cũng góp
phần không nhỏ vào quá trình vận tải nguyên, nhiên liệu và suất sản phẩm cho nhà
máy.
Ngày 28/08/1998 nhà máy bắt đầu đi vào sản xuất thử. Đến tháng 11/1998
nhà máy đưa dây chuyền vào hoạt động ổn định. Tháng 4/1999 nhà máy tự tiếp
quản, tự vận hành dây chuyền sản xuất thay thế toàn bộ chuyên gia. Đến năm 2002
nhà máy bắt đầu có lãi.
Với dây chuyền sản xuất ckinker lò quay, sản phẩm xi măng của nhà máy
đã đạt được tiêu chuẩn ISO 9001-2000. Phần lớn các thiết bị của nhà mỏydo cỏc
nước tây Âu chế tạo, thuộc loại tiên tiến nhất thời bấy giê.
Toàn bộ dây chuyền sản xuất từ tiếp nhận vật liệu đến xuất xưởng sản
phẩm đều được điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm thông qua hệ thống máy
tính với PLC của hãng Siemens- cộng hoà liên bang Đức. Với phần mềm Simatic
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
6
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
S5- version 3. Việc thiết kế, cung cấp thiết bị, giám sát lắp đặt hãng Technipcle của
Pháp thực hiện.

Ngoài ra công ty cũn cú thiết bị xử lý môi trường nh : nước thải, lọc bụi…
tốt nhất thời đó, phù hợp tiêu chuẩn châu Âu. Số lượng bụi còn sau khi lọc
50mmg/m
3
không khí.
Vớ dô nh:
+ Sè lọc bụi tay ỏo(lọc bụi tói) nhà máy có: 85 chiếc.
+ Sè lọc bụi điện: nhà máy có 4 chiếc. Trong đó cho các phân xưởng: nghiền
liệu, cooler clinker, nghiền than, nghiền xi măng.
1.1.2 Ưu nhược điểm của nhà máy:
- Ưu điểm: Nhà máy xi măng Bót Sơn là một nhà máy hiện đại, được vận
hành và điều khiển từ xa bằng các màn hình máy tính với các máy móc thiết bị
hiện đại do hóng TechnipCle(Phỏp) thiết kế và cung cấp. Trờn cỏc băng tải, máy
nghiền, tháp trao đổi nhiệt, lò nung…đều có các cảm biến theo dõi mọi trạng thái
hoạt động của máy móc thiết bị, tham gia vào thành phần Input trong phương pháp
lập trình hướng đối tượng của PLC.
- Nhược điểm: Là một nhà máy hiện đại, các thiết bị của nhà máy thuộc loại
tiên tiến, đạt tiêu chuẩn châu Âu. Cho nên có rất nhiều loại thiết bị của nhà máy mà
trong nước ta chưa sản xuất được, phải đặt mua từ nước ngoài nên giá thành cao.
Về kỹ thuật, trong hệ thống lò và canciler của nhà máy, nhà máy không có vòi dầu
trong canciler mà chỉ có vòi dầu mồi trong lò. Do vậy để calxi hoá đá vôi sẽ cần
nhiều năng lượng hơn.
1.1.3 Tổ chức của nhà máy:
Tù động hoá trong ngành sản xuất xi măng mang tính rời rạc, mỗi công
đoạn là một quá trình. Công đoạn là một quá trình tạo trong lập trình thành một
Sequence. Mỗi công đoạn này được điều khiển tự động bằng một tủ PLC. Trong
quá trình hoạt động của mỗi công đoạn, phòng điều khiển trung tâm có thể can
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
7

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
thiệp vào hoạt động của mỗi máy trong công đoạn đó. Bộ phận sản xuất của nhà
máy chia ra làm 9 xưởng . Trong đó mỗi xưởng phụ trách một phần công việc
trong quá trình sản xuất ra xi măng.
1. Xưởng mỏ:
Phần công việc xưởng mỏ làm là khai thác đá vôi và đá sét từ mỏ đưa tới
kho đồng nhất để đồng nhất nguyên vật liệu.
2. Xưởng nghiền liệu:
Xưởng nguyên liệu sẽ lấy đá vôi và đất sét từ kho đồng nhất qua máy cán,
qua các thiết bị xử lý để đưa tới silo đồng nhất trước khi vào lò nung.
3. Xưởng lò:
Trong xưởng lò ngoài công việc nung clinker, xưởng lò sẽ cung cấp khí nén
cho cỏc mỏy như máy nghiền than,lũ….
4. Xưởng nghiền đóng bao:
Đảm nhận công việc, nhân sự từ các silo clinker đến khi xuất ra các sản
phẩm xi măng
Clinker sau khi ra lò được ủ và làm nguội, sau đó clinker sẽ được nghiền
cùng với các loại phụ gia và đổ vào các silo chứa xi măng. Xi măng từ các silo này
sẽ được rót ra để đóng bao hoặc xuất xi măng rời.
5. Xưởng Điện- Tự Động Hoá:
Xưởng điện tự động hoá sẽ phụ trách toàn bộ mạng điện của nhà máy, từ
trạm 110KV đến cỏc mỏy công tác. Ngoài ra cũn có các thiết bị đo lường,cỏc
nguồn UPS, toàn bộ PLC của nhà máy …
6. Xưởng xe máy:
Xưởng xe máy quản lý toàn bộ máy móc, ô tô phục vụ cho sản xuất.
7. Xưởng cơ khí: toàn bộ phần cơ khí của nhà máy đều do xưởng này đảm
nhiệm( nh phần cơ khí của máy đóng bao, máy nghiền )
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử

8
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
8. Xưởng nước: Ngoài công việc cung cấp nước sinh hoạt cho cán bộ công
nhân viên, xưởng nước còn cung cấp nước cho sản xuất. Như trong quá trình làm
nguội clinker, nghiền xi măng
9. Xưởng phụ
1.2 Công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Bót Sơn.
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng công ty xi măng Bót Sơn.
1.2.1 Phân loại các quá trình sản xuất:
Do đặc điểm nguyờn liệu,trỡnh độ công nghệ, khả năng tài chính của mỗi
địa phương, mỗi quốc gia, người ta dựng cỏc phương pháp khác nhau để sản xuất
xi măng. Căn cứ vào giai đoạn phối liệu và quá trình nung người ta phân loại: sản
xuất xi măng theo phương pháp ướt, khô; lò đứng, lò quay.
1.2.2 Đặc điểm dây chuyền công nghệ của nhà máy xi măng Bót Sơn:
Dây chuyền sản xuất xi măng của công ty xi măng Bót Sơn là dây chuyền
sản xuất theo phương pháp khô với các trang thiết bị hiện đại do hãng Technip
Cle( Pháp) thiết kế và cung cấp. Toàn bộ dây chuyền sản xuất chính và các công
đoạn phụ trợ đều được cơ khí hoá và tự động hoá ở mức cao.
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Dưới đây là một số nột chớnh của dây chuyền:
a-Chuẩn bị nguyên liệu:
Các nguyên liệu chớnh dựng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất sét. Ngoài
ra còn sử dụng xỷ Pyrite và đá silic làm các nguyên liệu điều chỉnh.
- Đá vôi khai thác ở mỏ Hồng Sơn cách nhà máy 0.6 km bằng phương pháp
nổ mìn. Đá vôi sẽ được xúc bốc lên cỏc ụtụ có tải trọng lớn để vận chuyển tới máy

đập đá vôi. Máy đập đá vôi loại IMPACT APPR 1822, có năng suất trung bình là
600 tấn/ giê. Loại máy này có thể đập được các cục đá vụi cú kích thước tới 1 mét
và cho ra sản phẩm cú kớch thước70 mm. Sau khi được đập nhỏ, đá vôi sẽ được
cân và vận chuyển bằng băng tải cao su về kho đồng nhất sơ bộ. Trong kho đồng
nhất sơ bộ đá vôi được rải thành hai đống, mỗi đống 16.000 tấn, theo phương pháp
rải đống CHEVRON và có mức độ đồng nhất là 8:1. Trong kho đồng nhất sơ bộ cú
mỏy đánh đống loại BAH 17,3- 1,0- 600 với năng suất rải là 600 tấn/ giê và hệ
thống băng cào loại BAK 30.01.600 có năng suất từ 35-350 tấn/giờ.
- Đất sét khai thác ở mỏ Khả Phong cách nhà máy 9,5 km sẽ được vận
chuyển bằng ô tô tới máy cán răng 2 trục có năng suất 250 tấn/ giê. Loại máy này
cho phép cán được nhứng cục đất sột cú kích thước đến 800 mm, độ Èm tới 15%
và cho ra sản phẩm có kích thước 70 mm. Sau đó, đất sét được cân và vận chuyển
tới kho đồng nhất sơ bộ và rải thành hai đống, mỗi đống 7000 tấn, theo phương
pháp rải WINDROW với mức độ đồng nhất là 8:1. Hệ thống cầu rải BEDECHI
trong kho có năng rải 250 tấn/ giê và hệ thống cầu xúc loại BEL C150/14 có năng
suất từ 15- 150 tấn/ giê.
- Đá silic khai thác ở mỏ Khe non cách nhà máy 20 km.
- Xỷ pyrite: dùng xỷ pyrite của nhà máy Supe phốt phát Lâm Thao, qua
Công ty Vật tư- Vận tải xi măng cung ứng.
- Thạch cao: sẽ mua thạch cao Lào hoặc thạch cao Thái Lan qua Công ty
kinh doanh thạch cao xi măng cung ứng hoặc thạch cao Trung Quốc.
b- Nghiền nguyên liệu và đồng nhất:
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Các gầu xúc đá vôi, đất sét, xỷ và đá silic có nhiệm vụ cấp liệu vào cỏc kột
chứa của máy nghiền. Từ đó, qua hệ thống cân định lượng liệu được cấp vào máy
nghiền. Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghiền con lăn trục đứng PFEIFER

MPS 4750 có năng suất 320 tấn/giờ. Bột liệu đạt yêu cầu sẽ được chuyển tới silo
đồng nhất bột liệu, silo này có sức chứa 20.000 tấn, bằng hệ thống máng khí động
và gầu nâng. Silo đồng nhất bột liệu làm việc theo nguyên tắc đồng nhất và thỏo
liờn tục. Việc đồng nhất bột liệu được thực hiện trong qua trỡnh thỏo bột liệu ra
khái silo. Mức độ đồng nhất của silo này là 10:1.
c-Hệ thống lò nung và thiết bị làm lạnh clinker:
Lò nung clinker của công ty xi măng Bót Sơn có đườn kính 4.5 mét, chiều
dài 72 mét, với hệ thống sấy sơ bộ hai nhánh 5 tầng cùng hệ thống calciner, buồng
trộn. Năng suất của lò là 4.000 tấn linker/ngày. Lò được thiết kế sử dông vòi đốt
than đa kênh ROTAFLAM đốt 100% than antraxit, trong đó đốt tại calciner là
55%-60%, phần còn lại đốt trong lò. Clinker sau khi ra lò được đổ vào thiết bị làm
nguội kiểu ghi BMH-SA được làm lạnh, đập sơ bộ. Clinker thu được sau thiết bị
làm lạnh được vận chuyển tới hai silo để chứa và ủ clinker, có tổng sức chứa là
2*20.000 tấn. Bột tả hoặc clinker phế phẩm được đổ vào silo bột tả có sức chứa
2.000 tấn.
d- Nhiên liệu:
Lò quay được thiết kế chạy 100% than antraxit, dầu MFO chỉ sử dụng
trong quá trình sấy lò và chạy ban đầu. Than được sử dụng trong lò là loại hỗn hợp
40% than cám 3 và 60% than cám 4a. Máy nghiền than là loại máy nghiền con lăn
trục đứng PFEIFER năng suất 30 tấn/giờ. Bột than mịn được chứa trong hai két
than mịn, 1 két để dùng cho lò, 1 két dùng cho calciner. Than mịn được cấp vào lò
và calciner qua hệ thống cân định lượng SCHENSK.
e- Nghiền sơ bộ clinker và nghiền xi măng:
Clinker, thạch cao và phô gia(nếu có) sẽ được vận chuyển lờn kột máy
nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng. Từ két máy nghiền, clinker và phụ gia
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ

sẽ được đưa qua máy nghiền sơ bộ CKP 200( là loại máy nghiền đứng) nhằm làm
giảm kích thước và làm nứt vỡ cấu trúc để phù hợp với điều kiện làm việc của máy
nghiền xi măng( là loại máy nghiền bi, kích thước bi lớn nhất trong máy nghiền bi
xi măng là70 mm). Sau đó, clinker, phô gia( đã qua nghiền sơ bé ) và thach cao sẽ
được cấp vào máy nghiền xi măng để nghiền mịn. Máy nghiền xi măng là loại máy
nghiền bi hai ngăn làm việc theo chu trình kớn cú phân ly trung gian kiểu O'SEPA.
Xi măng bột được vận chuyển tới 4 silo chứa xi măng bột, có tổng sức chứa là
4*10.000 tấn, bằng hệ thống máng khí động và gầu nâng.
f- Đóng bao và xuất xi măng:
Từ các silo chứa, qua hệ thống cửa tháo, xi măng sẽ được vận chuyển tới
cỏc kột chứa của các máy đóng bao hoặc các hệ thống xuất xi măng rời. Hệ thống
xuất xi măng rời gồm hai vòi xuất cho ô tô năng xuất 100 tấn/ giê và 1 vòi xuất cho
tàu hoả năng xuất 150 tấn/giờ. Hệ thống máy đóng bao gồm 4 chiếc, do hãng
HAVER sản xuất, kiểu quay, vòi với hệ thống cân điện tử, năng xuất mỗi máy là
100 tấn/giờ. Các bao xi măng qua hệ thống băng tải sẽ được vận chuyển tới cỏc
mỏng suất xi măng bao xuống tàu hoả và ô tô.
1.2.3 Tình hình sản xuất của nhà máy:
Tháng 04/1999 đội ngò ký sư, cán bộ, công nhân viên của nhà máy đã tự vận
hành toàn bộ thiết bị. Qua 6 năm hoạt động nhà máy đã xuất được hơn 6080218
tấn xi măng.
Sản lượng clinker và thời gian chạy lò trong 6 năm qua được thống kê ở
bảng sau:
Đơn vị 1999 2000 2001 2002 2003 2004
Sản lượng clinker Tấn 835800 1073500 1178212 1207390 1256590 1263818
Sản lượng xi măng
xuất
Ngàn
tÊn
461371 714800 793420 1257527 1385400 1467700
Thời gian chạy lò Ngày 250 282 308 305 313 317

Sản lượng clinker
tháng cao nhất
Tấn 115200 165600 123497 128000 129750
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
12
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Qua 6 năm đi vào hoạt động sản xuất, sản lượng clinker và xi măng của nhà
máy không ngừng tăng. Thời gian chạy lò năm sau cao hơn năm trước.
Hiện nay nhà máy đang có dự án dây chuyền 2 với công suất 1.4 triệu
tấn/năm. Các thiết bị công nghệ của dây chuyền 2 này sẽ hiện đại hơn cùng với hệ
thống máy tính và PLC S7-300 và PLC S7-400. Dự kiến dây chuyền 2 của nhà
máy sẽ đi vào hoạt động vào cuối năm 2007.
Chương 2
CễNG NGHỆ ĐểNG BAO XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG
BểT SƠN
2.1 Sơ đồ công nghệ máy đóng bao của nhà máy xi măng Bót Sơn.
Xi măng từ 4 silo(mỗi silo chứa được 10.000 tấn) của nhà máy được đưa về
két tĩnh 1746 hoặc 1747( mỗi két có thể tích 50m
3
) bằng hệ thống cỏc mỏng khí
động và gầu nâng. Mỗi silo xi măng của nhà máy chứa được 10.000 tấn. Mỗi kột
cú hai đường tháo xi măng. Mỗi đường thỏo cú hai quạt sục khí làm cho xi măng
trong két được linh động hơn. Mỗi lần tháo chỉ có một quạt sục chạy, quạt còn lại
để dự phòng(dự phòng nóng). Đó là các quạt 1746M1, 1746M4. Sau mỗi quạt cú
cỏc van 1746EV2 và 1746EV1 để điều chỉnh lượng khí sục vào két.
Xi măng từ két 1746 này được đưa tới hai phễu 1760 và 1761. Mỗi phễu này
có thể tích 4m
3

. Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp này ta chỉ đề cập đến phễu 1760
và máy đóng bao 1764.
Xi măng từ két tĩnh được đưa tới phễu 1760 bằng máng khí động 1750. Lưu
lượng xi măng qua phễu 1760 ở mức tối đa đạt 10 tấn/giờ. Xi măng từ phễu 1760
sau khi qua hệ thống van 1760EV1(đóng mở bằng tay) và van 1760EV2 (đóng mở
bằng khí nén) được đưa xuống máy đóng bao 1764. Máy đóng bao 1764 là loại
máy 8RS- MEC có năng suất 100 tấn/giờ, do hãng HAVER sản xuất. Máy đóng
bao có 8 vòi xả xi măng. Khối lượng bao đóng được đặt trên bảng điều khiển cân
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
điện tử, tuỳ thuộc vào yêu cầu(từ 25kgữ50kg). Sai số khối lượng của bao đóng +/-
500g.
Bao sau khi đóng được đưa qua hai băng tải vận chuyển. Trờn cỏc hệ thống
băng tải vận chuyển, ngoài cỏc mỏng khí động còn có lắp đặt các lọc bụi tay áo(lọc
bụi túi) nhằm làm sạch môi trường, đồng thời thu lại lượng bụi(xi măng) thất thoát.
Bao sau khi đóng sẽ được làm sạch, ở đây dùng một lọc bụi tay áo do động cơ
1764M5 dẫn động.
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
14
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ máy đóng bao.
Khi qua máy làm sạch bao, nếu bao không đủ cân sẽ không chạy qua được
rulo do động cơ 1764M4(1.1 Kw) dẫn động. Bao sẽ bị rơi xuống mỏy xộ bao. Mỏy
xộ bao gồm hai động cơ 1764M6( 3 kw) và 1764M7( 3kw) dẫn động hai lưỡi cắt.
Bao không đạt tiêu chuẩn sau khi bị phá rơi xuống lồng sàng do động cơ

1764M8( 1.5 kw) dẫn động. Vỏ bao sẽ được đẩy ra ngoài còn xi măng sẽ được đưa
xuống vít tải do động cơ 1764M9( 2.2kw) dẫn động. Vít tải này có 3 vị trí nạp xi
vào và một vị trí xả xi ra. Ba vị trí này bao gồm: vị trí dưới máy đóng bao, vị trí
phía dưới hai băng tải luân chuyển sau máy đóng bao, vị trí dưới mỏy phỏ bao. Xi
măng từ vít tải này được đưa xuống vít tải 1768A. Vít tải 1768A do hóng MBM
France sản xuất. VÝt tải 1768A có lưu lượng định mức là 6 tấn/giờ, lưu lượng tối
đa là 8 tấn/giờ. Xi măng từ vít tải 1768A được đưa xuống vít tải 1769 sau đó được
đưa tới gầu nâng hồi lưu về hai két tĩnh 1746 và 1747.
Bao xi măng đủ cân được đưa qua hai băng tải luân chuyển và đưa ra băng
tải 1775. Băng tải 1775 là băng tải cao su do hóng HAVER sản xuất.
Những bao xi măng từ băng tải 1775 được đưa xuống băng tải cao su
1777A.
Xi măng bao từ băng tải 1777A được đưa xuống băng tải đảo chiều 1778.
Sau đó xi măng bao được đưa xuống hai băng tải gạt loại MSR để xuất ra ô tô.
Nếu khi ta chọn xuất ra tàu thì từ băng tải 1775 bao sẽ được chuyển xuống
băng tải 1776. Sau đó những bao xi măng này được đưa xuống băng tải đảo chiều
1781 và được đưa xuống các băng tải gạt để xuất ra tàu hoả.
Mỗi máy đóng bao có thể xuất ra ô tô hoặc tàu hoả tuỳ theo lùa chọn của
trung tâm điều khiển( CCR)
Bao xi măng xuất ra tàu hoả hoặc ô tô đều được tự động hoá hoàn toàn,
không cần sự can thiệp của người vận hành.
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Bảng 2.1: Thông sè kỹ thuật máng khí động 1750
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật máy đóng bao
Hãng sản xuất HAVER
Ký hiệu 8RS - MEC

Công suất (t/h) 100
Công suất động cơ(Kw) 0.75
Số vòi xả xi măng 8
Độ chính xác của cân /+/- 500g(kg/.g)
Phương pháp điều khiển vòi xả điều chỉnh- xử lý
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
Kí hiệu IBAU
Công suất(t/h) 120
Công suất động cơ quạt sục
khí(Kw)
3
Tốc độ động cơ quạt sục
khí(rpm)
3000
Lưu lượng khí của quạt(m
3
/h) 480
Mật độ xi măng trong
máng(t/m
3
)
1
Áp suất khí trong máng(mmH
2
O) 630
16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
SVTH: Phạm Sĩ Quân

Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
17
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật cỏc vớt tải
TT Tên
thiết
bị
Hãng
sản
xuất
P
đc
(Kw)
ω
đc
(rpm
)
ω
tv
(rpm
)
d
(mm)
l
(m)
Mật
độ xi
măng
(t/m

3
)
P
tb
(t/h)
P
max
(t/h)
1 1768A MBM
France
2.2 1500 53 250 6 1 6 8
2 1768B MBM
France
2.2 1500 53 250 6 1 6 8
3 1769 MBM
France
7.5 1500 53 315 8 1 11 13
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật các băng tải
TT Tên
thiết
bị
Hãng
SX
Loại Công
suất
(bao/
giờ)
P
đc
(Kw)

ω
đc
(rpm
)
v
băng
(m/s)
R
băng
(mm)
L
băng
(m)
1 1775 HAVE
R
Cao
su
2000 3 1500 1.5 650 29
2 1777
A
HAVE
R
MSR 2000 23 1500 1 650 20
3 1778 HAVE
R
MSR 2000 23 1500 1 650 2.5
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công

Mễ
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật các băng tải gạt
TT Tên
thiết bị
Hãng
SX
Loại Công
suất
băng
(bao/giờ)
P
đc
(Kw)
v
băng
(m/s)
Tốc
độ
chuyển
động
băng
tải
(m/s)
Tổng
chiều
dài
đổ
tải
(m)
1 1782A HAVER MSR 2000 23 1 0.15 12

2 1782B HAVER MSR 2000 23 1 0.15 12
Kết luận: Máy đóng bao của nhà máy xi măng Bót Sơn được tự động hoá
hoàn toàn và được điều khiển bởi bộ ET-200. Bộ diều khiển này quan hệ với PLC
của trung tâm theo quan hệ master-slaver. Điều đó có nghĩa là trung tâm điều khiển
chỉ nhận được một số tín hiệu cần thiết để ra lệnh điều khiển.
2.2Tổng quan về cân điện tử
2.2.1 Hệ thống cân điện tử và một số ứng dông:
Sơ đồ khối của một hệ thống cân điện tử như sau:
Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống cân điện tử
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Tuỳ theo yêu cầu và mục đích sử dụng, khối xử lý được dùng là vi xử lý
hoặc máy tính. Nếu bộ xử lý xử dụng vi xử lý thì có thể thêm khối dữ liệu truyền
về máy tính, có thể thêm khối in Ên hoặc không tuỳ vào mục đích sử dụng.
Dưới tác dụng của khối lượng đặt ở trên, loadcell sẽ chuyển thành tín hiệu
điện ở đầu ra. Tín hiệu điện này là rất nhỏ do đó nó phải được khuếch đại lên nhiều
lần trước khi đưa đến bộ biến đổi tương tự số A/D để chuyển thành tín hiệu số và
đưa về bộ xử lý để xử lý theo chương trình có sẵn và hiển thị hoặc cú thờm việc in
Ên. Bộ xử lý cần có thêm bộ nhớ để thêm dữ liệu. Bộ biến đổi A/D giữ vai trò
quan trọng vì thực chất nó xác định độ nhạy của bộ phận điện tử.
Do tính linh hoạt của bộ xử lý, tuỳ theo mục đích cụ thể mà chương trình
viết cho bộ xử lý khác nhau. Do hệ thống cân này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh
vực có liên quan đến việc đo khối lượng. Ngoài cân xi măng trên máy đóng bao
này, cân điện tử có thể ứng dụng trờn cỏc lĩnh vực như:
+ Cõn các vật liệu có khối lượng nhỏ như vàng.
+Cân khối lượng lớn như xe tải…
2.2.2 Cảm biến loadcell:

Thực chất của bộ cảm biến loadcell là bộ biến đổi áp lực của khối lượng
thành tín hiệu dòng điện thông qua sù thay đổi điện trở của các điện trở tenxo. Các
điện trở này là một phương tiện để biển đổi một biến dạng bé thành sự thay đổi
tương ứng trong điện trở. Có hai loại điện trở tenxo dùng làm cảm biến lực dịch
chuyển: loại liên kết và không liên kết.
Điện trở liên kết dùng để đo độ biến dạng ở một vị trí xác định trên bề mặt
của bộ phận đàn hồi. Điện trở này được gián trực tiếp vào điểm cần đo biến dạng
của vật đàn hồi. Biến dạng này được truyền trực tiếp vào tấm điện trở và nó làm
thay đổi giá trị điện trở tương ứng.
Cảm biến dùng loại điện trở không liên kết sử dụng để đo lượng di động
nhỏ. Một lượng di động do mối liên kết bằng cơ khí tạo nên sẽ làm thay đổi điện
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
trở làm cảm biến. Lượng di động cũng thường được tạo nên bằng lực tác động vào
bộ phận đàn hồi.
Vì thế tấm điện trở không liên kết sẽ đo toàn bộ lượng dịch chuyển của bộ
phận đàn hồi, còn tấm điện trở liên kết sẽ đo biến dạng tại một điểm xác định trên
bề mặt của bộ phận đàn hồi.
Để đo được sự thay đổi điện trở tương đối so với độ chính xác cần thiết,
người ta mắc 4 điện trở tenxo theo sơ đồ hình cầu. Đây là một phương pháp để đo
sự thay đổi nhỏ trong điện trở của một phần tử mà giá trị điện áp ra tỷ lệ với sự
thay đổi của điện trở khi có khối lượng hay lực đặt vào cảm biến, được ứng dụng
rộng rãi trong các loadcell thực tế. Việc gắn điện trở tenxo lên vật đo đảm bảo sao
cho hai điện trở giãn dài(làm tăng điện trở) còn hai điện trở khác co lại(làm giảm
điện trở). Các điện trở có sự thay đổi như nhau được mắc vào cỏc nhỏnh đối diện
của cầu.
Hình2.3: Mặt cắt của một đầu đo.

Hình 2.4: Sơ đồ mắc điện trở của cầu đo.
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
21
Khèi trßn
B¶o vÖ
qu¸ t¶i
DMS








+
−
+
=
41
1
33
2
RR
R
RR
R
UU
vr

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Giả sử các điện trở tenxo có giá trị như nhau:
R
1
=R
2
=R
3
=R
4
=R
0
Và
Bình thường khi không có tải người ta hiệu chỉnh cho cầu cân bằng có
U
r
=0 mV.
Điện áp lấy ra từ đường chéo của cầu tính theo công thức:
Khi có vật liệu tác dụng vào loadcell làm loadcell biến dạng trong phạm vi đàn
hồi( giả sử R1 và R3 nén lại R2 và R4 gión ra) khi đó ta có:
Thay vào công thức tính U
R
ta có:
Nếu trọng tải tác động vào loadcell càng lớn thì cầu điện trở mất cân bằng
càng lớn và do vậy điện áp ra càng lớn. Để nhận giá trị tín hiệu đo dễ dàng nên
chọn nguồn áp có giá trị cao nhưng cần phải chú ý đến khả năng mang tải của các
điện trở tenxo. Giá trị điện áp lớn nhất là 60 V.
Các thông số cơ bản của loadcell:
- Loadcell được nuôi bằng nguồn ổn định 5ữ15V.

- Tải cực đại 50ữ1000kg.
- Điện áp chênh lệch của đầu đo cửa ra cỡ 2mV/1V điện áp nguồn cung cấp.
Một sè loadcell thực tế:
Có nhiều loại loadcell do cỏc hóng sản xuất khác nhau nh KUBOTA( của
Nhật), Global Weglhing(Hàn Quốc), Inc….Mỗi loại loadcell được chế tạo cho một
yêu cầu riêng biệt theo tải trọng chịu đựng, chịu lực kéo hay nén.
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
22
321
R
∆
4
RRR
∆=∆==∆








+
−
+
=
dn
n
nd

d
Vñ
RR
R
RR
R
UU
41
1
32
2
444
222
RRR
RRR
d
d
∆+=
∆+=
111
333
RRR
RRR
n
n
∆+=
∆+=
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Có nhiều kiểu hình dạng loadcell cho những ứng dụng khác nhau. Do đó

cách kết nối loadcell vào hệ thống cũng khác nhau trong từng trường hợp.
Thụng sô kỹ thuật của từng loại loadcell được cho trong từng catalogue của
mỗi loại và thường cú cỏc thụng số nh: tải trọng định mức, điện áp định mức, tầm
nhiệt độ hoạt động, điện áp cung cấp, điện trở ngõ ra, mức độ chịu đựng quá tải…
2.2.3 Cảm biến tốc độ:
Trong công nghiệp, việc đo vận tốc, trong phần lớn các trường hợp, thường
là đo tốc độ quay của máy. Ở đõy muốn nói đến việc theo dõi tốc độ vì nguyên
nhân an toàn hoặc để khống chế các điều kiện đặt trước cho điều kiện hoạt động
của máy móc, thiết bị. Trong trường hợp chuyển động thẳng, việc đo vận tốc dài
cũng thường được chuyển sang đo tốc độ quay, bởi vậy các cảm biến đo vận tốc
góc chiếm vị trí ưu thế trong lĩnh vực đo tốc độ.
Khi một phần tử chuyển động tuần hoàn, thí dụ chuyển động quay, có thể
xác định vận tốc của nó bằng cách đo tần số. Thí dụ, một đĩa trờn nú cú bố trí một
phần trong suốt và một phần không trong suốt được gắn với trục quay. Cho chùm
ánh sáng chiếu qua đến một đầu thu quang. Xung điện lấy từ đầu thu có tần số tỷ lệ
với vận tốc quay cần đo. Tốc độ kế hoạt động theo nguyên lý vừa mô tả gọi là tốc
độ kế vòng loại xung.
Trong cảm biến này vật trung gian thường dùng là đĩa gắn liền với trục quay
cần đo tốc độ. Đĩa này có cấu tạo tuần hoàn: Bề mặt của đĩa được chia làm p phần
bằng nhau( chia theo ở gúc tõm), mỗi phần tử mang dấu hiệu đặc trưng như lỗ,
đường vát, răng.
Một cảm biến thích hợp được đặt đối diện với vật trung gian để ghi nhận
một cách ngắt quãng mỗi khi có một dấu hiệu đi qua và mỗi lần như vậy nã cung
cấp một tín hiệu xung. Biểu thức của tần số f của các tín hiệu xung này được viết
dưới dạng:
f= p.N(Hz)
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công

Mễ
trong đó f là tần số, p là số lượng dấu hiệu trên đĩa và N là số vòng quay của đĩa
trong một dây.
Việc lùa chọn loại cảm biến thích hợp để ghi nhận tín hiệu liên quan đến bản
chất của vật quay các dấu hiệu trên đó. Thí dụ:
- Cảm biến từ trở biến thiên khi vật quay là sắt từ.
- Cảm biến Hall hoặc cảm biến từ điện trở dùng trong trường hợp vật quay
là một hay nhiều nam châm, hoặc khi vật quay tạo thành màn chắn từ một
cách tuần hoàn giữa nam châm bất động và một cảm biến.
- Cảm biến quang cùng một nguồn sáng được dùng khi trên vật trung gian
quay cú cỏc lỗ, đường vát hoặc mặt phản xạ.
a. Tốc độ kế quang.
Tốc độ kế quang là cảm biến đo tốc độ đơn giản nhất, gồm một nguồn sáng
và một đầu thu quang.
Vật quay cú cỏc vựng phản xạ được bố trí tuần hoàn trên một hình tròn được
chiếu bằng tia sáng, hoặc là vật được gắn với một đĩa cú cỏc phần trong suốt xen
kẽ các phần chắn sáng đặt giữa nguồn sáng và phần thu quang.
Hình 2.5: Tốc độ kế quang
Khi đầu thu quang nhận được tín hiệu, nó sẽ phát tín hiệu có tần số tỷ lệ với
tốc độ quay nhưng biên độ của tín hiệu này không phụ thuộc vào tốc độ góc.
SVTH: Phạm Sĩ Quân
Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
24
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS.TS Đinh Công
Mễ
Phạm vi của tốc độ phụ thuộc vào hai yếu tố chính:
- Sè lượng lỗ trên đĩa quay.
- Dải thông của đầu thu quang và của mạch điện tử.
Để đo tốc độ nhỏ phải dùng đĩa có số lượng lỗ rất lớn (500ữ1000). Trong
trường hợp cần đo tốc độ lớn (cỡ 10

5
ữ10
6
vũng/ phót nh ở cỏc mỏy quay li tâm)
phải sử dụng đĩa quay chỉ có một lỗ, khi đú chớnh tần số ngắt của mạch điện là đại
lượng xác định tốc độ cực đại V
max
có thể đo được.
2.3 Hệ thống cân định lượng trong dõy chuyền đóng bao của nhà máy.
Hiện tại nhà máy xi măng Bót Sơn sử dụng hệ thống cân MEC do hãng
HAVER thiết kế và cung cấp
2.3.1 Giới thiệu chức năng của MEC.
Cân MEC là một sự phối hợp giữa hệ thống điều khiển và cõn, nú cung cấp
tất cả các chức năng của một vòi nạp xi măng. Một máy đóng bao đã được trang bị
cùng với MEC có một cái cõn trờn một cái vòi và một hộp điều khiển trên phần
quay.
Cân tự động này điều khiển tất cả các chức năng của vòi.
Có tới 31 loại khác nhau được định nghĩa thông qua bàn phím được tích hợp
và hiển thị trên màn hình LCD bằng các ngôn ngữ Anh ,Pháp, Đức và Tây Ban
Nha. Nguồn năng lượng vào được lưu giữ an toàn.
Khi chuyển từ chức năng này sang một loại chức năng khác có thể được
thực hiện băng hai hình thức trên hộp điều khiển và phần tĩnh. Sự hoạt động của
lùa chọn đó được quản ký trên hộp điều khiển bởi công tắc trong hoặc ngoài. máy
tự động đặt phần chuyên dụng và ngay lập tức sẵn sàng cho sự hoạt động trở lại
MEC+N là giai đoạn mở rộng tiếp theo, trong giain đoạn này tất cả các hệ
thống MEC của một chiếc máy được liên kết với nhau bởi một mạng lưới dữ liệu
dạng hình sao.
Thêm vào đó các đơn vị trung tâm đơn vị ra vào khác, đáp ứng, được liên
kết với mạng này.
SVTH: Phạm Sĩ Quân

Nguễn Tiến Hùng Líp: 818 _Cơ điện tử
25