Thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch của “Công ty cổ phần gạch men Thăng Long Viglacera”

CHƯƠNG I
Giới thiệu chung về công nghệ sản xuất gạch
1.1 Gới thiệu chung về công ty cổ phần gạch Thạch Bàn
Công ty Cổ phần gạch men Thạch Bàn là công ty Gốm xây dựng. Tuy là
một doanh nghiệp trẻ trong lĩnh vực sản xuất gạch men, nhưng nhờ có đội ngũ cán
bộ giàu kinh nghiệm và tài năng nên sản phẩm của Công ty luôn có chất lượng ổn
định, từng bước chiếm lĩnh thị trường trong nước và quốc tế. Công ty đã thiết lập
và xây dựng cho mình một mạng lưới tiêu thụ rộng khắp với hơn 100 tổng đại lý
và hơn 1.000 cửa hàng tiêu thụ trên 64 tỉnh ,thành cả nước. Bên cạnh các mạng
lưới tiêu thụ trong nước, Công ty còn thiết lập được một số kênh phân phối sản
phẩn ra thị trường thế giới thông qua gần 10 công ty thương mại
Ngành nghề kinh doanh chính là sản xuất và mua bán các sản phẩm gạch
Ceramic và các loại vật liệu xây dựng khác, ngoài ra công ty còn tham gia vào các
linh vực như:Đầu tư hạ tầng, xây lắp, trang trí nội thất các công trình công nghiệp
và dân dụng, tư vấn, thiết kế, chuyển giao công nghệ sản xuất vật liệu xây dựng…
1.2 Công nghệ sản xuất gạch
a, Nguyên liệu sản xuất gạch
Nguyên liệu trong sản xuất gạch có nguyên liệu chính và chất phụ gia
Nguyên liệu chính để sản xuất xương gạch nát nền, ốp tường cao cấp là các
loại đất sét và cao lanh ( còn gọi là nguyên liệu dẻo), các loại quas ( thạch anh),
trường thạch (fenpat), hoạt thạch (còn gọi là nguyên liệu gầy).
Các loại phụ gia: NO5 PO10 (Sodim tripoly photphat), Na2OmSiO2 ( Silicat
sodium), BaCl2 , BaCO3 .
b, Sơ chế nguyên liệu
Trong công nghệ sản xuất gạch thì gia công và phối nguyên liệu giữ vai trò
rất quan trọng
Phối nguyên liệu là quá trình cân đo các loại nguyên liệu trước khi đưa
nguyên liệu vào nghiền.
Cân và nạp nguyên liệu và các phụ gia theo bài phối liệu
Sau khi nguyên liệu được cân và phối liệu ở cân định lượng nó sẽ được đưa
tới máy nghiền bằng hệ thống băng tải

1


Nghiền nguyên liệu là quá trình làm cho nguyên liệu được nghiền nhỏ ra và
nguyên liệu sẽ được trộn đều với nhau
Nguyên liệu được nghiền bằng máy nghiền QMP 340, nguyên liệu được
nghiền ướt sau khi nguyên liệu nghiền song nguyên liệu ở dạng hồ có độ mịn cao.
Sau khi nguyên liệu được nghiền song hồ liệu được đưa tới bể chứa hồ để phục vụ
cho quá trình sấy phun.
c, Sấy phun
Sấy phun là quá trình tách nước và bột phối liệu ra khỏi hỗn hợp hồ , quá
trình bốc hơi của chất lỏng theo các định luật vật lý. Bắt đầu khi hỗn hợp bị đốt
nóng và kết thúc khi bột sấy phun đã được tách nước theo yêu cầu, hay nói cách
khác là sau khi sấy phun là các hạt tròn có kích thước to nhỏ khác nhau và độ ẩm
theo yêu cầu sản xuất.
Sau khi nguyên liệu được sấy song thi nguyên liệu được đưa xuống băng tải
đi vào các silô chứa để phục vụ cho quá trình ép tạo hình.

d, Ép tạo hình
Trong dây truyền sản xuất gạch, công đoạn ép tạo hình đóng vai trò rất
quan trọng. Nó quyết định đến độ bền cơ học của gạch mộc và là nhân tố ảnh
hưởng lớn đến kích thước hình học của gạch thành phẩm.
Trên khu vực ép tạo hình ta thấy bột ép đã được ủ trên các silô với độ ẩm từ
5 đến 6% . Bột được các băng tải BT1A, BT1B đưa tới sàng rung A, B tại dây bột
được đồng nhất và loại ra những hạt bột to quá cỡ. Sau đó bột được chuyển tiếp tới
các băng tải và đổ vào các silô chứa liệu của các máy ép để phục vụ cho quá trình
ép tạo hình viên gạch.
Máy ép gạch sử dụng là máy ép thuỷ lực 1500 tấn, máy ép làm việc theo
chu kì hoạt động tự động ép ra những viên gạch có kích thước tối đa 300 x 450.

Gạch mộc được chuyển đi nhờ máy đỡ gạch và đảo gạch, tại đây gạch được đảo
mặt và đi tiếp nhờ hệ thống con lăn đến máy xếp gạch. Máy xếp gạch phân phối
cho lò sấy.

2


e, lò sấy
Tại đây gạch được sấy nóng bằng nhiệt được đốt từ khí gas do lò khí phát
sinh từ đốt than tới độ ẩm 1% với chu kì sấy. Tuỳ theo chu kì của máy ép gạch ra
lò có nhiệt độ khoảng 90 – 100 0C được đưa ra tráng men nhờ máy rỡ tải.
f, Tráng men, in lưới
Giai đoạn tráng men in lưới là tạo ra một hoặc nhiều lớp men, hoa văn để
làm cho bề mặt của viên gạch có thể ngăn nước và đẹp về mặt thẩm mỹ.
Men là một lớp thuỷ tinh có chiều dày 0,1 – 0,4 mm phủ bên ngoài mặt
xương của sản phẩm. Lớp thuỷ tinh hình thành trong quá trình nung và có tác
dụng làm cho bề mặt sản phẩm trở thành đặc sít, nhẵn, bóng. Nhờ vậy men có ảnh
hưởng rõ rệt về việc tăng độ bền hoá. bền cơ của sản phẩm đồng thời nó còn có ý
nghĩa lớn với việc trang trí sản phẩm.
g, Lò nung
Đây giai đoạn rất quan trọng trong sản xuất gạch nó quyết định tới độ bền
cơ của sản phẩm, và chất lượng của sản phẩm.
Quy trình nung sản phẩm được chia làm 4 giai đoạn như sau:
• Giai đoạn 1: từ nhiệt độ môi trường tăng dần đến khoảng 850 0C
(vùng đầu lò – vùng sấy).Vùng này có vai trò loại bỏ toàn bộ hơi
nước và các tạp chất hữu cơ, các hợp chất các bon.
• Giai đoạn 2: vùng nung sơ bộ (vùng tiền nung) nhiệt độ được tiếp
tục tăng từ 850 độ lên tới cận điểm của nhiệt độ nung. Giai đoạn này
thực hiện quá trình cháy các hợp chất hữu cơ, bắt đầu cho quá trình
thuỷ tinh hoá.

• Giai đoạn 3: vùng nung là vùng có nhiệt độ cao nhất , thời gian lưu
sản phẩm nung ở vùng này khoảng 3 – 4 phút. Nhiệt độ nung tuỳ
theo bài men, bài xương. Giai đoạn này thực hiện quy trình thuỷ tinh
hoá nóng chảy của men xẩy ra 1170 0C.
• Giai đoạn 4: là giai đoạn làm nguội sản phẩm nung, giai đoạn này
được chia ra các giai đoạn nhỏ sau:
 Làm nguội nhanh: nhằm giảm nhiệt độ nung xuống 600 0C.
 Làm nguội từ từ: vùng nay làm giảm nhiệt độ từ 600 0C
xuống 500 0C.

3


 Làm lạnh cuối cùng: làm gảm nhiệt độ từ 500 0C xuống dần
nhiệt độ môi trường.
 Hoàn tất quy trình nung sản phẩm.
h ,Phân loại và đóng gói sản phẩm.
Phân loại sản phẩm là công đoạn cuối cùng của dây truyền sản xuất gạch.
Công đoạn này không làm cho chất lượng viên gạch tốt hơn được nhưng nó lại rất
quan trọng. Nếu viên gạch sau khi đã ra lò đạt tiêu chuẩn loại 1 nhưng công đoạn
này làm không tốt dẫn đến hạ xuống loại 2, 3… như vậy, sẽ gây lãng phí ảnh
hưởng tới kinh tế của công ty. Trong trường hợp viên gạch kém chất lượng mà
được xếp vào loại có chất lượng tốt hơn thì dẫn đến khách hàng phàn nàn làm ảnh
hưởng tới uy tín của công ty.
Công việc đánh giá phân loại sản phẩm được thực hiện qua 2 công đoạn là:
• Công nhân ngồi bàn phân loại căn cứ vào các khuyết tật trên bề mặt
viên gạch so sánh với các tiêu chuẩn đưa ra để đánh giá loại gạch.
• Thực hiện phân loại bằng máy phân loại (kích thước - mặt phẳng cảm quang).
Sau khi gạch được phân loại xong thì gạch được đưa vào đóng gói và đưa
vào kho kết thúc quá trình sản xuất gạch.

CHƯƠNG II:
PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ CỦA HỆ THỐNG CẤP LIỆU CHO DÂY
TRUYỀN MÁY ÉP GẠCH
2.1 Tổng quan về xưởng ép - tạo hình
2.1.1 Các thiết bị trong xưởng ép - tạo hình
Trong dây truyền sản xuất gạch, công đoạn ép tạo hình đóng vai trò rất
quan trọng. Nó quyết định đến độ bền cơ học của gạch mộc và là nhân tố ảnh
hưởng lớn đến kích thước hình học của gạch thành phẩm.
Thiết bị trong xưởng ép - tạo hình gồm có:
• Máy ép thuỷ lực PH 1500 : 3 chiếc trên 2dây truyền
• Hệ thống băng tải cấp liệu : 7 chiếc
• Gầu nâng: 2 chiếc

4


• Sàng rung bột : 2 chiếc
• Máy cấp bột đồng nhất ALM ( phễu liệu): 3 chiếc
• Máy đỡ và đảo gạch RDR-902: 3 chiếc
• Máy xếp và đỡ gạch EEO: 6 chiếc
• Máy đỡ gạch ra dây chuyền NUE-902: 3 chiếc
• Máy lạnh làm mát dầu: 3 chiếc
• Máy hút bụi : 1chiếc
2.1.2 Quá trình công nghệ của xưởng ép - tạo hình
Nhìn trên khu vực công nghệ trong xưởng ép ta thấy bột ép ta thấy bột ép
đã được ủ trên các silô với độ ẩm từ 5 – 6%. Bột được băng tải 1A và băng tải 1B
chuyển tới sàng rung A và B qua 2 gầu nâng A và B. Tại đây bột được đồng nhất
và loại ra những hạt bột to quá cỡ hoặc bị kết khối trong kho ủ ở silô ra ngoài. Bột
được chuyển tiếp qua băng tải 2 , 3 và băng tải 4 quay ngược đổ bột vào silô máy

ép 3. Tiếp đó băng tải 4 và băng tải 5 đổ bột vào silô máy ép 2 và máy ép 1. Toàn
bộ hệ thống này được gọi là hệ thống cấp liệu cho silô máy ép.
Máy ép thuỷ lực PH 1500 hoạt động được là do bột được cung cấp từ hệ
thống cấp liệu cho silô máy ép và hệ thống máy lạnh và các đường ống dẫn làm
mát dầu thuỷ lực cho máy ép. Máy ép làm việc theo chu kỳ hoạt động tự động ép
ra những viên gạch mộc có kích thước tối đa là 300 x 450 mm. Gạch mộc được
chuyển đi nhờ máy dỡ và đảo gạch . Tại đây gạch được đảo mặt và đi tiếp nhờ hệ
thống con lăn đến máy xếp gạch . Máy xếp phân phối gạch cho lò xấy. tại đây
gạch được sấy nóng bằng nhiệt được đốt từ khí gas do lò phát sinh khí than tạo ra.
Toàn bộ bụi trong quá trình làm việc của các thiết bị được thu hồi bằng
thiết bị hút và khử bụi. đảm bảo cho khu vực đạt được mức độ cho phép về nồng
độ bụi.
2.2 Hệ thống cấp liệu cho silô máy ép gạch
2.2.1 Giới thiệu công nghệ
a, Sơ đồ công nghệ.
Hệ thống cấp liệu cho silô máy ép lấy nguyên liệu từ các silô chứa với độ
ẩm từ 5 – 6%. Có 2 tuyến nguyên liệu: tuyến 1A gồm các silô chứa 1, 2, 3 ,4.
tuyến 1B gồm các silô chứa 5, 6, 7, 8. Tuyến 1A thường được cấp cho silô máy
ép 1, tuyến 1B thường được cấp cho silô máy ép 2 và 3.

5


Khi cấp liệu cho silô máy ép 1 thì các động cơ sẽ được khởi động theo
trình tự như sau: Động cơ băng tải 5 quay thuận đổ bột vào silô máy ép 1, sau 1
thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận, sau 1 thời gian động cơ băng tải 3
khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2 khởi động cùng lúc đó động cơ gầu
nâng A và động cơ sàng rung A khởi động, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1A
khởi động cấp liệu cho silô máy ép 1. Khi dừng cấp liệu cho máy ép 1 thì các
động cơ cũng dừng theo trình tự ngược với quá trình khởi động.

Khi cấp liệu cho silô máy ép 2 thì các động cơ sẽ được khởi động theo
trình tự như sau. Động cơ băng tải 5 quay ngược đổ bột vào silô máy ép 2, sau 1
thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận, sau 1 thời gian động cơ băng tải 3
khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2 khởi động cùng lúc đó động cơ gầu
nâng B và động cơ sàng rung B khởi động, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1B
khởi động cấp liệu cho silô máy ép 2. Khi dừng cấp liệu cho máy ép 2 thì các
động cơ cũng dừng theo trình tự ngược với quá trình khởi động.
Khi cấp liệu cho silô máy ép 3 thì các động cơ sẽ được khởi động theo
trình tự như sau. Động cơ băng tải 4 quay ngược đổ bột vào silô máy ép 3, sau 1
thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2 khởi
động cùng lúc đó động cơ gầu nâng B và động cơ sàng rung B khởi động, sau 1
thời gian thì động cơ băng tải 1B khởi động cấp liệu cho silô máy ép 3.
Khi dừng cấp liệu cho máy ép 3 thì các động cơ cũng dừng theo trình tự
ngược với quá trình khởi động.

6


Sơ đồ công nghệ của hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch
405A
Silo 1

Silo 2

Silo 3

Silo 4

406A
SRA

van 1

van 2

van 3

van 4
404A
BT2
GNA
405B

Silo 5

Silo 6

Silo 7

406B

Silo 8

SRB
407
van 5

van 6

van 7

BT3

408

BT4

van 8

409

BT5

410

404B
BT1B

S5
GNB
S6
Silo
MF3

S3

S1

S4

S2

Silo
MF2

Hình 2.1: Sơ đồ công nghệ của hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch
Trong đó:
• BT1A, BT1B, BT2, BT3, BT4, BT5: là các băng tải vận chuyển
nguyên liệu
• Silô 1 ,silô2, silô 3, silô 4, silô 5, silô 6, silô 7, silô 8: là những silô
chứa nguyên liệu
• 404A, 404B, 407, 408, 409, 410: là các động cơ kéo các băng tải
• 405A, 405B: là các động cơ gầu nâng A và B
• 406A, 406B: là các động cơ sàng rung A và B
• Silo MF1, silo MF2, silo MF3: là các silo chứa nguyên liệu của các
máy ép
• S1, S3, S5: là các cảm biến báo mức cao của các silo MF1, silo
MF2, silo MF3

7

Silo
MF1


• S2, S4, S6: là các cảm biến báo mức thấp của các silo MF1, silo
MF2, silo MF3
• Van 1, van 2, van 3, van 4, van 5, van 6, van 7, van 8: là các van
dùng để xả bột từ các silô chứa nguyên liệu xuống băng tải
b, Sơ đồ giám sát hệ thống

Hệ thống được giám sát bằng các đèn led đuợc gắn trên sơ đồ. Nó thể hiện
trạng thái hoạt động của các thiết bị.
Sơ đồ giám sát hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch

BT3

BT1A

404A

405A

409B

407

408 BT4

410B

409A

BT5

410A

S5

S3

S1

S6

S4

S2

SILO F2

SILO F1

406A
GNA

SRA

SILO F3

BT2

BT1B

404B

405B
406B
SRB
GNB

Hình 2.2. Sơ đồ giám sát hệ thống cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch

2.2.2 Cấu tạo và nhiệm vụ của hệ thống cấp liệu
a , Hệ thống băng tải
Hệ thống băng tải cấp liệu cho dây truyền máy ép gồm 7 băng tải có kết cấu
tương tự nhau, khung U120 các con lăn phía trên chữ V phía dưới hình trụ. Băng
tải cao su với độ dài riêng biệt, phụ thuộc vào nhiêm vụ riêng của nó. Quả lô kéo,
quả lô căn chỉnh băng tải, động cơ, hộp giảm tốc và xích truyền động.
Các thông số cơ bản của các băng tải bao gồm:
• Bề rộng băng tải: 500 mm

8


• Bề dài băng tải: tuỳ theo yêu cầu nhiệm vụ
• Động cơ: 2.2 kw, vòng quay: 1430 v/p
• Hộp giảm tốc tỷ số truyền: 1/3
• Bộ xích truyền: bước xích 5/8, tỷ số 1/2,5
Các băng tải làm nhiêm vụ vận chuyển bột từ silô chứa đến silô máy ép.
b, Gầu nâng
Hệ thống gầu nâng gồm có: hệ thống gầu xúc, động cơ quay gầu 5 kw và hệ
thống hộp chống bụi.Gầu nâng dùng để nâng bột từ băng tải 1A và 1B lên sàng
rung bột.
c , Sàng rung
Sàng rung gồm có: khung đỡ, khung sàng,mặt sàng lỗ vuông 4 ly, động cơ
rung 0.75 kw, lò xo giảm giật. Sàng rung dùng để loại ra những hạt bột to quá cỡ
hoặc bị kết khối trong quá trình ủ ở silô chứa.
d , Silô chứa bột máy ép
Silô chứa bột ép gồm có: silô chứa, xi lanh đóng mở của bột liệu, các cảm
biến báo mức bột trong silô máy ép. Các silô chứa được các băng tải cấp bột đổ

vào để chứa cho máy ép sử dụng. Đáy silô có cửa xả xuống ống dẫn dẫn xuống bộ
cấp liệu đồng nhất của máy. Đáy phễu được đóng mở nhờ xi lanh cấp bột cho máy
ép. Khi bột trong silô đầy hoặc hết thì cảm biến báo mức sẽ báo cho công nhân
cấp liệu biết.
2.2.3 Phân tích công nghệ của hệ thống cấp liệu cho silô máy ép
a , Yêu cầu công nghệ
Do máy ép gạch hoạt động tự động với chu kỳ liên tục nên yêu cầu lượng
bột cấp cho máy ép cũng phải đảm bảo liên tục, không được để hết bột ở các silô
chứa bột máy ép dẫn tới máy ép ngừng hoạt động làm ngưng trệ sản xuất gây thiệt
hại về kinh tế cho công ty.
Các silô chứa bột ép được lắp 2 cảm biến báo mức cao và mức thấp trong
silô. Khi cảm biến báo mức thấp báo thì sau 5 phút máy ép gạch sẽ ngừng họat
động. Khi cảm biến báo mức cao báo thi sau 1 phút silô chứa bột mới đầy.
Trong phân xưởng ép tạo hình có 3 máy ép đều hoạt động liên tục, trong đó
máy ép 1 ép ra loại gạch có kích thước 300 x 450 mm, với chu kỳ hoạt động của
máy ép là 9 lần trên 1 phút, máy ép 1 cấp gạch cho dây truyền 1. Máy ép 2 và máy
ép 3 ép ra loại gạch với kích thước 250 x 400 mm, với chu kì hoạt động của máy

9


ép là 8 lần trên 1 phút và 2 máy ép này cấp gạch cho dây truyền 2. Do vậy máy ép
1 cần lượng bột nhiều hơn máy ép 2 và 3.
Nguyên liệu bột được lấy từ 2 băng tải BT1A và BT1B. Băng tải BT1A lấy
bột từ các silô chứa 1, 2, 3, 4 chứa loại bột TL09 sẽ được cấp cho máy ép 1. Băng
tải BT1B lấy bột từ silô chứa 5, 6, 7, 8 chứa loại bột TL10 sẽ được cấp cho máy ép
2 và máy ép 3.. Vì vậy không được để lẫn bột của các máy ép 2,3 và máy ép 1 với
nhau nếu lẫn vào nhau thì sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm gây thiệt hại
cho công ty. Do vậy sau mỗi lần cấp liệu cho mỗi máy ép không được để bột còn ở
trên băng tải. Vì thế yêu cầu khi dừng cấp liệu cho máy ép phải dừng theo trình tự

từ băng tải 1 đến băng tải 2 …. đến băng tải 5.
Để tránh bột bị ứ đọng tại các băng tải làm quá tải các động cơ kéo băng tải
, lẫn bột giữa các máy ép và có thể làm bột bị tràn ra ngoài gây lãng phí nguyên
liệu của công ty . Khi khởi động cấp liệu cho các silô máy ép yêu cầu các băng tải
khởi động theo trình tự ngược chiều vận chuyển của nguyên liệu.
Khi gặp sự cố quá tải của các động cơ thi hệ thống phải dừng lại và báo
hiệu bằng đèn và còi cho người vận hành biết để có biện pháp xử lý.
Khi cấp liệu cho các máy ép được 2 phút mà không có bột vào trong silô
máy ép thì dừng hệ thống lại và báo hiêu bằng đèn và còi.
Khi cả 3 silô máy ép đều báo ở mức thấp trong 1 phút thì dừng hệ thống và
báo hiệu bằng đèn và còi.
b , Phân tích công nghệ hiện tại của hệ thống cấp liệu cho silô máy ép hiện tại.
Hiện tại hệ thống cấp liệu cho máy ép được điều khiển bằng cách ghép nối
mạch rơle trung gian, rơle thời gian và công tắc tơ để điều khiển các động cơ.
Quá trình khởi động và dừng hệ thống cấp liệu cho silô máy ép được thực
hiện như sau.
Để khởi động hệ thống cấp liệu cho silô máy ép 1, ta ấn nút START-F1.
Hệ thống sẽ được khởi động theo trình tự như sau: Động cơ băng tải 5 quay
thuận đổ bột vào silô máy ép 1, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận,
sau 1 thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2
khởi động cùng lúc đó động cơ gầu nâng A và động cơ sàng rung A khởi động,
sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1A khởi động cấp liệu cho silô máy ép 1. Khi
dừng cấp liệu cho máy ép 1 thì ta ấn n út STOP-F1 các động cơ cũng dừng theo
trình tự ngược với quá trình khởi động.

10


Để khởi động hệ thống cấp liệu cho silô máy ép 2, ta ấn nút START-F2.
Hệ thống sẽ được khởi động theo trình tự như sau: Động cơ băng tải 5 quay

ngược đổ bột vào silô máy ép 2, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 4 quay thuận,
sau 1 thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau 1 thời gian động cơ băng tải 2
khởi động cùng lúc đó động cơ gầu nâng B và động cơ sàng rung B khởi động, sau
1 thời gian thì động cơ băng tải 1B khởi động cấp liệu cho silô máy ép 2. Khi
dừng cấp liệu cho máy ép 2 thì ta ấn n út STOP-F2 các động cơ cũng dừng theo
trình tự ngược với quá trình khởi động.
Để khởi động hệ thống cấp liệu cho silô máy ép 3, ta ấn nút START-F2.
Hệ thống sẽ được khởi động theo trình tự như sau: Động cơ băng tải 4 quay
ngược đổ bột vào silô máy ép 3, sau 1 thời gian động cơ băng tải 3 khởi động, sau
1 thời gian động cơ băng tải 2 khởi động cùng lúc đó động cơ gầu nâng B và động
cơ sàng rung B khởi động, sau 1 thời gian thì động cơ băng tải 1B khởi động cấp
liệu cho silô máy ép 3. Khi dừng cấp liệu cho máy ép 3 thì ta ấn nút STOP-F3 các
động cơ cũng dừng theo trình tự ngược với quá trình khởi động.
c, Ưu điểm và nhược điểm của hệ thống.
Ưu điểm:
• Hệ thống điều khiển đơn giản, chi phí đầu tư thấp
Nhược điểm:
• Hệ thống vận hành không ổn định phụ thuộc nhiều vào người công
nhân vận hành máy. Chính vì thế hệ thống hay xẩy ra sự cố hết bột
trong các silô, hay xẩy ra sự cố tắc và tràn nguyên liệu gây lãng phí
nguyên liệu ảnh hưởng đến lợi nhuận của toàn công ty.
• Hay xảy ra sự cố dừng dây truyền do độ tin cậy của các thiết bị trong
hệ thống không cao.
• Khi cần thay đổi công nghệ thì phải thay đổi cách ghép nối của mạch
nên dẫn đến hiệu quả kinh tế giảm sút, thời gian cải tạo kéo dài

 Chính vì những nhược điểm đó nên hệ thống làm việc không tin cậy, làm
giảm năng suất lao động, giảm chất lượng sản phẩm và gây lãng phí nguyên
liệu do vậy làm giảm sức canh tranh của sản phẩm và gây thiệt hại về kinh
tế cho công ty. Vì vậy việc thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây

truyền máy ép gạch là rất cần thiết.

11


2.3 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây truyền
máy ép gạch
2.3.1 Yêu cầu thiết kế
Để đáp ứng được yêu cầu công nghệ và nâng cao được năng suất lao động ,
nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm sức lao động của con người, và tiết kiệm
được nguyên liệu thì hệ thống tự động cấp liệu cho máy ép gạch cần phải thiết kế
làm việc ở cả 2 chế độ: chế độ tự động ,chế độ bằng tay. Và khi hệ thống xẩy ra sự
cố thì phải báo tín hiệu cho công nhân biết để có biện pháp xử lí kịp thời.
a, Chế độ bằng tay:
Các động cơ băng tải được làm việc độc lập bằng cách ấn các nút khởi động
và dừng của từng động cơ. Muốn khởi động động cơ băng tải 1A ta chọn chế độ
bằng tay và ấn nút START-BT1A, muốn dừng ta ấn nút STOP-BT1A, các động cơ
băng tải còn lại được khởi động và dừng tương tự.
b, Chế độ tự động:
Để cho hệ thống hoạt động ở chế độ tự động ta chuyển công tắc sang chế
độ AUTO và nhấn vào nút START hệ thống bắt đầu được đặt vào chế độ làm việc.
Đầu tiên hệ thống tiến hành thu thập và kiểm tra các tín hiệu của các cảm
biến báo mức thấp và mức cao của các silô máy ép để đưa ra những lệnh điều
khiển phù hợp với công nghệ.
Trường hợp 1: khi có tín hiệu báo mức thấp của một trong ba silô máy ép.

• Có tín hiệu báo mức thấp của silô máy ép 1, thì hệ thống sẽ tự động
cấp liệu cho silô máy ép 1.

• Có tín hiệu báo mức thấp của silô máy ép 2, thì hệ thống sẽ tự động

cấp liệu cho silô máy ép 2.

• Có tín hiệu báo mức thấp của silô máy ép 3, thì hệ thống sẽ tự động
cấp liệu cho silô máy ép 3.
Trường hợp 2: Khi có tín hiệu báo mức cao của các cảm biến báo mức cao
của các silô máy ép.
• Có tín hiệu báo mức cao của silô máy ép 1, thì dừng cấp liệu cho silô
máy ép 1.
• Có tín hiệu báo mức cao của silô máy ép 2, thì dừng cấp liệu cho silô
máy ép 2.

12


• Có tín hiệu báo mức cao của silô máy ép 3, thì dừng cấp liệu cho silô
máy ép 3
Trường hợp 3: Khi có tín hiệu báo mức thấp của 2 trong 3 silô máy ép.

• Hệ thống đang cấp liệu cho silô máy ép 1, mà có tín hiệu báo mức
thấp của silô máy ép 2 và 3. Thì hệ thống sẽ dừng cấp liệu cho silô
máy ép 1 và sau đó hệ thống sẽ ưu tiên cấp liệu cho silô máy ép 2 .
Sau khi silô máy ép 2 được cấp qua mức thấp thì dừng cấp liệu cho
silô máy ép 2 và chuyển sang cấp liệu cho silô máy ép 3.

• Hệ thống đang cấp liệu cho silô máy ép 2, mà có tín hiệu báo mức
thấp của silô máy ép 3 và 1. Thì hệ thống sẽ ưu tiên cấp liệu cho silô
máy ép 3 trước sau khi si lô máy ép 2 đựơc cấp qua mức thấp thì
chuyển sang cấp liệu cho silô máy ép 1

• Hệ thống đang cấp liệu cho silô máy ép 3, mà có tín hiệu báo mức

thấp của silô máy ép 1 và 2. Thì hệ thống sẽ ưu tiên cấp liệu cho silô
máy ép 1 sau khi silô máy ép 1 được cấp qua mức thấp thì chuyển
sang cấp liệu cho silô máy ép 2.
Trường hợp 4: Khi hệ thống xảy ra sự cố
• Cả 3 silô máy ép đều ở mức thấp trong 1 phút thì dừng hệ thống và
báo lỗi hệ thống bằng còi và đèn.
• Sau khi cấp liệu cho silô máy ép được 2 phút mà không có bột vào
silô máy ép thì dừng hệ thống và báo lỗi hệ thống bằng đèn và còi.
• Khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch của các động cơ thì dừng hệ
thống và báo lỗi hệ thống bằng còi và đèn.
2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế.
Để đáp ứng được yêu cầu thiết kế trên ta có thể sử dụng những phương án
sau.
Phương án 1: Thiết kế lại mạch điều khiển sử dụng rơle trung gian, rơle
thời gian, công tắc tơ…
Phương án 2: Thiết kế mạch điều khiển sử dụng PLC.
a, Phân tích phương án 1.Với phương án 1 ta chỉ cần thay đổi lại cách ghép nối
của mạch rơle, công tắc tơ để phù hợp với yêu cầu thiết kế.
Ưu điểm :

13


• Tận dụng được các thiết bị rơle trung gian rơle thời gian và các công
tắc tơ…
• Giá thành rẻ
Nhược điểm:
• Sơ đồ kết nối hệ thống phức tạp
• Chi phí vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng cao
• Khi cần thay đổi công nghệ thì thì phải thay đổi cách ghép nối giữa

các phần tử cho phù hợp với công nghệ mới. dẫn đến việc tay đổi,
cải tạo thiết bị kéo dài dẫn đến làm giảm hiệu quả kinh tế.
• Độ tin cậy không cao
b, Phân tích phương án 2. sử dụng PLC để điều khiển hệ thống
Ưu điểm:
• Sơ đồ kết nối hệ thống đơn giản
• Chi phí vận hành sửa chữa bảo dưỡng thấp
• Thay đổi công nghệ nhanh chóng linh hoạt mà không phải thay đổi
phần cứng
• Độ tin cậy cao
Nhược điểm :
• Vốn đầu tư ban đầu lớn hơn phương án 1.
• Cần phải có các cán bộ công nhân viên hiểu biết về PLC
c, Lựa chọn phương án
Phương án 1 có giá thành đầu tư ban đầu nhỏ hơn nhưng nó vẫn còn tồn tại
một số nhược điểm của hệ thống hiện tại.
Phương án 2 có vốn đầu tư ban đầu cao hơn nhưng chi phi vận hành sửa
chữa bảo dưỡng thấp hơn. Đồng thời khi cần thay đổi công nghệ dễ dàng, nhanh
chóng và độ tin cậy cao. Hệ thống điều khiển sử dụng PLC có khả năng tự chuẩn
đoán nên khắc phục sự cố và sửa chữa nhanh .
Chính vì vậy chọn phương án 2 là phương án thiết kế. Tuy nhiên hiện nay
trên thị trường có rất nhiều hãng sản suất PLC khác nhau như:SIEMEN, OMRON,
MISHUSHIBI… nhưng được sử dụng nhiều hơn cả tại Việt Nam là PLC của hãng
SIEMEN và PLC của hãng OMRON.

14


Với yêu cầu thiết kế như trên ta có thể sử dụng được cả PLC của SIEMEN
và PLC của OMRON. PLC của OMRON và PLC của SIEMEN có đặc tính kĩ

thuật và giá cả tương đương nhau . Nhưng hiện tại công ty đang được sử dụng
PLC của OMRON . Vì vậy để đồng bộ về thiết bị và thuận lợi cho việc thay thế ,
tận dụng các thiết bị hiện có nên ta chọn PLC của OMRON để thiết kế hệ thống tự
động cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch.
Dựa vào yêu cầu thiết kế hệ thống để điều khiển hệ thống tự động cấp liệu
cho dây truyền máy ép ta cần sử dụng PLC có tối thiểu 40 đầu vào ra. Nên ta sử
dụng PLC CPM1A -40CDT-A-V1 với 24 đầu vào và 16 đầu ra.

15


CHƯƠNG III:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP LIỆU CHO DÂY TRUYỀN
MÁY ÉP GẠCH
3.1 Giới thiệu về PLC CPM1A của hãng OMRON.
3.1.1 Cấu tạo của PLC CPM1A
a, Chi tiết các bộ phận của PLC CPM1A
Các bộ phận của PLC CPM1A được mô tả như trên hình 3-1

Hình 3.1: Cấu tạo của PLC CPM1A
Cấu tạo của PLC CPM1A gồm có:
1- Power supply input terminals ( các đầu nối nguồn nuôi).
Cấp nguồn vào cho PLC từ100 tới 240 VAC hoặc 24 VDC
2- Functional earth terminal (dây nối đất chống nhiễu).
Nối đất chống nhiễu cho PLC ( chỉ dùng với các bộ điều khiển dùng điện
AC ) để làm tăng khả năng chống nhiễu và và làm giảm nguy cơ gây giật điện.
3- Protective earth terminals (đầu nối đất bảo vệ).
Nối đất bảo vệ cho PLC để làm giảm nguy cơ gây giật điện.
4, Power supply output terminals (dây nối điện nguồn bên ngoài)
Các bộ điều khiển CPM1A được cung cấp các các dây điện nguồn 24VDC

để cấp điện nguồn cho các thiết bị đầu vào. ( chỉ dùng với các bộ điều khiển dùng
điện AC )
5- Input terminals (nối các thiết bị đầu vào)
Các thiết bị ngoại vi được nối vào đầu vào của PLC (cảm biến, nút ấn,

16


công tắc….)
6- Output terminals ( nối các thiết bi đầu ra)
Các đầu ra của PLC Được nối với các thiết bị ngoại vi ( rơle, công tắc tơ…)
7- PC stasus indicators (đèn hiển thi chế độ của PLC)
Các đèn
hiển thị
PWR
(màu xanh)

RUN
(màu xanh)

COMM
(màu vàng)

ERR/ALARM
( màu đỏ)

Chế độ

Ý nghĩa

ON

PLC đã được cấp điện nguồn

OFF

PLC chưa được cấp đIện

ON

PLC được chạy ở chế độ MONITOR hoặc chế
độ RUN

OFF

PLC đang chạy ở chế độ PROGRAM hoặc có
lỗi gây dừng

Đèn sáng

Đang truyền dữ liệu qua cổng ngoạI vi hoặc
cổng RS-232C

OFF

Không truyền dữ liệu qua cổng ngoạI vi hoặc
cổng RS-232C

Đèn sáng
Đèn nháy

sáng
OFF

Có lỗi gây dừng ( PLC ngừng chạy)
Không có lỗi gây dừng ( PLC vẫn tiếp tục
chạy )
PLC hoạt động bình thường

Bảng 3.1: Các đèn hiển thị chế độ của PLC
8- Input indicattors ( các đèn hiển thị đầu vào)
Các đèn hiển thị đầu vào sẽ sáng khi dây nối đầu vào tương ứng ở trạng thái
ON. Các đèn hiển thị sẽ sáng trong suốt quá trình nạp đIện lạI cho đầu vào/ra.
9- Output indicattors (các đèn hiển thị đầu ra)
Đèn hiển thị đầu ra sẽ sáng nếu các dây nối đầu ra tương ứng ở ON. Các

17


đèn này sẽ luôn sáng trong suốt quá trình cập nhật đầu vào/ra. Khi ta dùng các đầu
ra xung, đèn hiển thị sẽ sáng liên tục khi PLC đang cho ra các xung.
10- Analog volume controls (chiết áp điều khiển tương tự)
Ta xoay các chiết áp analog đIều khiển này để thay đổi các analog setting
( 0 tới 200 ) trong IR250 và IR251.
11- Peripheral port ( cổng ngoại vi)
Cổng này nối PLC với một thiết bị lập trình ( gồm bàn phím lập trình ), máy
tính chủ, màn hình điều khiển hoặc thiết bị tiêu chuẩn bên ngoài.
b, Thành phần cấu tạo bộ mở rộng đầu vào/ra
Bộ mở rộng có 20 đầu vào có cấu tao như hình 3.2.

1-Các đầu nối đầu vào

3 -Các đèn hiển thị đầu vào
5-Đầu cắm kết nối mở rộng
6-Các dèn hiển thị đầu ra
c,
Một
số

2 -Các đầu nối đầu ra

Hình 3.2: Bộ mở rộng có 20 đầu
vào/ ra
CPU và môdul mở rộng của PLC CPM1A – OMRON
PLC CPM1A-OMRON gồm có các loại sau:
CPU – CPM1A

Số đầu
vào

số đầu
ra

Nguồn
điện

CPU với 10 đầu
I/O
CPU với 20 đầu
I/O

6 đầu

4 đầu

AC

12 đầu

8 đầu

AC
DC

CPU với 30 đầu
I/O
CPU với 40 đầu

18 đầu

12 đầu

AC

24 đầu

16 đầu

AC

18

Model
Đầu ra rơle
Đầu ra
transistor
CPM1A10CDR-A-V1
CPM1A20CDR-A-V1
CPM1A20CDT-D-V1
CPM1A30CDR-A-V1
CPM1A-


I/O

40CDR-A-V1
DC

CPM1A40CDT-D-V1

Bảng 3.2: Một số loại PLC-CPM1A-OMRON
Một số modules mở rộng của PLC-CPM1A
Đặc tính
Các module I/O
Số đầu
mở rộng
vào
20 đầu I/O
12 đầu
40 đầu I/O
24 đầu
8 đầu vào

8 đầu
8 đầu ra

Số đầu
ra
8 đầu
16 đầu
8 đầu

Model
Đầu ra rơle
Đầu ra transistor
(NPN)
CPM1A-20EDR
CPM1A-20EDT
CPM1A-40EDR
CPM1A-40EDT
CPM1A-8ED
CPM1A-8ER
CPM1A-8ET

Bảng 3.3: Một số modules mở rộng của PLC-CPM1A
Một số loại CPU và module mở rộng của PLC-CPM1A được mô tả như hình 3.3.

Hình 3.3: Một số CPU và module mở rộng của PLC CPM1A
3.1.2 Các đặc tính kỹ thuật của PLC CPM1A-40CDT-A-V1

19

Đặc tính kĩ thuật của PLC CPM1A-40CDT-A-V1 được mô tả như trong
bảng 3.5
Mục
Nguồn cung cấp
Đầu vào số
Đầu ra số
Bộ nhớ chương trình
Backup bộ nhớ
Bộ đếm tốc độ cao
Khả năng mở rộng
Bit đầu vào
Bit đầu ra
Timer
Counter
Đầu ra xung

Đặc điểm
100-250 VAC, 50/60Hz
24
16 Transistor (sink)
2048 Words
Bộ nhớ flash
1 x 5 KHz
Tối đa 100 đầu vào/ ra
00000 đến 00915
01000 đến 01915
128
Từ 000 đến 127.
1 đầu 2 KHz

Bảng 3.4: Đặc tính kĩ thuật của PLC CPM1A-40CDT-A-V1
Các phụ kiện khác:
Bàn phím lập trình bằng tay: CQM1-PRO01-E, Phần mềm lập trình: CXProgrammer, SYWIN V3.3/3.4. Bộ chuyển đổi kết nới máy tính: CPM1-CIF01
(RS232); CPM1-CIF11 (RS422)
3.1.3 Các chế độ hoạt động của PLC CPM1A
CPU của bộ điều khiển lập trình CPM1A có 3 chế độ hoạt động:
PROGRAM, MONITOR và RUN.
a. Chế độ PROGRAM
Chương trình không thể được thực hiện ở chế độ PROGRAM. Chế độ này được
dùng để thực hiện các các bước chuẩn bị cho việc thực hiện chương trình như sau:
• Thay đổi các thông số ban đầu / thông số hoạt động như các thông số trong
PC Setup.
• Viết, nạp hoặc kiểm tra chương trình
• Kiểm tra việc đấu dây bằng force-setting và force-resetting các bit vào/ra.
b, Chế độ MONITOR
Quá trình thực hiện chương trình được thực hiện tại chế độ này và các hoạt động
có thể được thực hiện nhờ các công cụ lập trình. Nhìn chung, chế độ MONITOR
được sử dụng để tìm chỗ sai của chương trình, chạy thử và sửa lỗi.

20


• Online editing: Sửa chương trình trực tiếp khi đang chạy
• Giám sát bộ nhớ vào/ra trong quá trình hoạt động.
• Force-setting/ Force-resetting các bit vào/ra, thay đổi giá trị đặt vàthay đổi
các giá trị hiện tại trong suốt quá trình hoạt động.
c, Chế độ RUN
Chương trình được chạy với tốc độ bình thường ở chế độ này.Ta không thể tiến
hành các bước hoạt động như Online editing, force-setting/ force reseting các bit
vào/ra, thay đổi giá trị đặt hay các giá trị hiện tại nhưng vẫn có thể theo dõi được

tình trạng của các bit vào/ra.
3.1.4 Ngôn ngữ lập trình
PLC CPM1A của OMRON được lập trình bằng hai ngôn ngữ cơ bản là: ngôn ngữ
LAD ( Ladder) và ngôn ngữ STL (Statement list)
Ngôn ngữ Ladder là ngôn ngữ bậc thang, có dạng đồ hoạ, cho phép nhập
chương trình có dạng như một sơ đồ mạch điên logic, dùng các khí hiệu điện để
biểu diễn các công tắc logic ngõ vào và role ngõ ra.
Trong chương trình LAD , các phần tử cơ bản dùng để biểu diễn lệnh logic như
sau:
• Tiếp điểm: là biểu tượng mô tả tiếp điểm của rơle.
 Tiếp điểm thường mở:
 Tiếp điểm thường đóng:
• Cuộn dây(coil):
• Box : là biểu tượng để
mô tả chức năng khác
nhau như: bộ thời gian
bộ thuật toán…
Ngôn ngữ STL (Statement list) là ngôn ngữ lập trình PLC sử dụng bằng các
câu lệnh viết tắt bằng tiếng Anh dễ nhớ cho các phép toán logic như: AND, OR,
OUT, MOV…
3.1.5 Kết nối với thiết bị lập trình

21


Bộ CPU của PLC có thể nối với một bàn phím lập trình hoặc một máy tính
chạy chương trình phần mềm hỗ trợ như SSS, SYSMAC-CPT, SYSWIN V3.3/3.4,
CX-Programmer.
a, Kết nối bàn phím lập trình
Bộ CPU của PLC CPM1A có thể nối với một bàn phím lập trình

(Programming Console) mã hiệu C200H-PRO07-E bằng cáp kết nối tiêu chuẩn mã
hiệu C200H-CN222 (2m) hoặc C200H-CN422 (4 m). CPU này còn có thể nối với
CQM1-PRO01-E. Một cáp kết nối dài 2m đi kèm với CQM1-PRO01-E.
Kết nối với CQM1-PRO01-E

Kết nối với C200H-PRO27-E
CPM1A

CQM1-PRO01-E

CPM1A

Cổng ngoại vi

C200H-PRO27-E

Hình 3.4: Kết nối PLC CPM1A với bàn phím lập trình
Nối bàn phím lập trình với cổng ngoại vi của CPU; bàn phím lập trình
không thể nối được với cổng RS-232C. PLC sẽ tự động kết nối với bàn phím lập
trình ở chế độ bàn phím lập trình, không phụ thuộc vào chế độ truyền tin đã được
chọn ở Communications Switch.
b, Kết nối với máy tính lập trình
Một máy tính cá nhân chạy phần mềm hỗ trợ có thể nối với cổng ngoại vi
hoặc cổng RS-232C. Cổng ngoại vi có thể hoạt động ở các chế độ Peripheral bus
hoặc Host Link. Cổng RS-232C chỉ hoạt động ở chế độ Host Link.
Setting ở Communication Switch của CPU xác định cổng RS-232C hoạt động với
các setting truyền tin trong PC setup hay ở các setting chuẩn theo như bảng dưới
đây :
Switch
setting

Communications settings

22


Cổng ngoại vi

Cổng RS-232C

ON

Các setting chuẩn ( Các setting chuẩn và PC Setup default
settings là Host Link communications tại 9,600 bps với 1 start
bit, 7-bit data, 2 stop bit và parity là chẵn )

OFF

PC Setup settings trong DM PC Setup settings trong DM
6650 và DM 6651
6645 và DM 6646
Bảng 3.5 Cài đặt công tắc truyền tin
Một máy tính cá nhân có thể được nối với cổng ngoại vi của CPU bằng một

bộ CQM1-CIF02 hoặc CPM1-CIF01 RS232-C Adapter như hình 3.5 .

Hình 3.5. Kết nối PLC CPM1A với máy tính lập trình

Cáp kết nối RS-232C Adapter có cấu tạo như hình 3.6

23


Hình 3.6: Cáp kết nối RS-232C Adapter
Một máy tính có thề dùng để điểu khiển được tối đa 32 PLC khi dùng cáp
truyền RS-442 như hình 3.7.

Hình 3.7 Kết nối nhiều PLC CPM1A với máy tính lập trình
3.1.6 Phần mềm lập trình cho PLC CPM1A – OMRON

24


Phần mềm lập trình cho PLC CPM1A có thể cài được trên máy tính:
Loại chạy trên DOS: SYSMAC Support Software (SSS)
loại chạy trên Windows: SYSWIN V3.3/3.4 hoặc CX-Programmer
3.2 Thiết kế hệ thống tự động cấp liệu cho dây truyền máy ép gạch sử dụng
PLC CPM1A của OMRON
3.2.1 Lưu đồ thuật toán
Để đáp ứng được yêu cầu thiết kế của hệ thống tự động cấp liệu cho dây
truyền máy ép gạch ta thành lập được lưu đồ thuật toán sau:

Bắt đầu hệ thống
cấp liệu tự động

Chọn chế độ tự động

Chọn chế độ bằng tay

chế độ bằng tay

chế độ tự động

Hình 3.8: Lưu đồ thuật toán chọn chế độ hoạt động của hệ thống

25