Đồ án Tự động hóa (Ứng dụng thiết bị điều khiển khả trình đề tự động hóa hệ thống cân bằng định lượng nhà máy xi măng)

Trng i hc M - a cht

T ng húa

Mục lục
Lời nói đầu.................................................................................................................... 1
Phần mở đầu................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài..........................................................................................1
2. Mục đích.......................................................................................................1
3. Nội dung thực hiện.......................................................................................1
4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn......................................................................1
5. Hớng phát triển của đề tài............................................................................2
6. Phơng pháp thực hiện...................................................................................2
Phần nội dung..............................................................................................................3
Chơng 1......................................................................................................................... 3
công nghệ sản xuất xi măng........................................................................................3

1.1. Khái niệm chung...........................................................................................3
1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện nay.........................3
1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker.....................................4
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng.........................................................................6
1.2.1. Khai thác đá..........................................................................................6
1.2.2. Nghiền nguyên liệu................................................................................6
1.2.3. Đồng nhất liệu........................................................................................8
1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker....................................................................8
1.3. Bản chất của quá trình phối liệu.................................................................14
1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu..............................................................14
1.3.2. Chuẩn bị và hỗn hợp nguyên liệu........................................................16
Chơng 2....................................................................................................................... 18
Các thiết bị trong hệ thống cân băng ......................................................................18

định lợng..................................................................................................................... 18

2.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lợng................................................18
2.1.1. Nguyên lý hoạt động............................................................................19
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải.........................................20
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đo lờng của hệ thống cân băng định lợng..............22

2.1.2. Bộ điều chỉnh DISOCONT..................................................................23
Hình 2.4: Sơ đồ bộ điều khiển cục bộ VLG 20110 .........................................25
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG 20110:.....................25
Hình 2.5: Sơ đồ điều khiển khối VSE 20100...................................................26
Hình 2.6: Bộ điều khiển VLB20120...............................................................27

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Hình 2.7 : Sơ đồ bộ điều khiển VLB 20120:..................................................27
Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật b iu khin VLB 20120...............................28
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.........................................28

2.2. Các thông số kỹ thuật..................................................................................28
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung.................................................................28
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell......................................................29
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị phân.........................................29

Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đu ra nh phõn:..........................................29
Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật đầu vào tơng tự..................................................30
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật đu ra tng t :

..........................................30

Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của giao tiếp RS 232...................................31
Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.......................................31

2.3. Giới thiệu các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng........................34
2.3.1. Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens.................35
Hình 2.8: Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens...............35
Hình 2.9: Sơ đồ khối của biến tần Micromaster vector kiểu MM 440.............37
Bảng 2.12 : Thông số kỹ thuật của biến tần Micromaster Vector kiểu MM440
........................................................................................................................39

2.3.2. Các bộ cảm biến...................................................................................40
Hình 2.11: Mạch cầu Wheatstone...................................................................41
Hình 2.12: Cầu đo thực tế................................................................................44
Hình2.13: Giới thiệu hình ảnh một số loadcell có trong thực tế......................44
Hình 2.14: Loadcell VLC - 100 và chi tiết về kết cấu cơ khí...........................45
Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật của Loadcell VLC 100...............................45
VLC-100 SPECIFICATIONS:..................................................................................45

WIRING.............................................................................................................46
Hình 2.15: Cấu tạo bộ phận đo tốc độ quay Encoder .....................................47
Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver...........................................49

2.3.3. Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha................................49
Hình 2.17: Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lợng................50

Hình 2.18: Đặc tính phụ tải.............................................................................50
Bảng 2.14: Thông số kỹ thuật của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn.....51

2.3.4. Các bộ biến đổi DAC, ADC................................................................51
GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Hình 2.19: Sơ đồ bộ chuyển đổi AD9243........................................................52
Hình 2.20: Sơ đồ cấu tạo bộ chuyển đổi AD9243...........................................52
Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243 ............................52
Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển đổi AD9243............................53

2.3.5. Đầu cân.................................................................................................54
Hỡnh 2.21: Gii thiu hỡnh nh mt s loi u cõn cú trong thc t.......55

Trong hệ thống cân băng định lợng sử dụng đầu cân BDI - 9302:...............55
2.3.6. Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lợng...............55
Chơng 3....................................................................................................................... 56
Giới thiệu hệ thống dcs tại nhà máy xi măng..........................................................56

3.1. Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá..........................56
3.1.1. Điều khiển tập trung............................................................................56
Hinh 3.1: Cấu trúc tập trung............................................................................57

3.1.2. Điều khiển phân quyền........................................................................57
................................................................................................................................... 57
Hình 3.2: Cấu trúc phân quyền........................................................................58

3.1.3. Điều khiển phân tán.............................................................................58
Hình 3.3: Một số giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều khiển phân tán..........59

3.2. Giới thiệu hệ thống DCS.............................................................................60
3.2.1. Định nghĩa DCS:
...................................................................60
3.2.2. Tổng quan về các hệ thống điều khiển phân tán DCS.......................61
Hình 3.4 : Mô hình phân cấp..........................................................................62
Hình 3.5 : Cấu trúc chung của hệ thống DCS..................................................64

3.3. Hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB...........................................65
3.3.1. Tổ chức của hệ thống DCS của hãng ABB..........................................65
Hinh 3.6 : Cấu trúc phân cấp của hệ điều khiển tự động hoá...........................65
Hình 3.8 : Cấu trúc tiêu biểu của hệ thống DCS (ABB)...................................67

3.3.2. Cấu hình phần cứng.............................................................................67
3.3.3. Các bộ điều khiển quá trình.................................................................68
Hình 3.9 : Cấu hình của bộ điều khiển quá trình AC450.................................69
Hình 3.10 : Giao diện chức năng của AC110..................................................74

3.3.4. Các modul vào/ra điển hình.................................................................75
3.3.5. Thông tin liên lạc.................................................................................77
Hình 3.12 : Cấu trúc của mạng Master Net.....................................................77

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Hình 3.13 : Cấu hình của AF100 dùng phơng tiện dự phòng..........................80
Chơng 4....................................................................................................................... 84
Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng ( PLC)..........84

4.1. Đặc điểm......................................................................................................84
Hình 4.1: Sơ đồ khối bên trong........................................................................84

4.2. Cấu trúc phần cứng......................................................................................85
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC..........................................................86

4.2.1. Bộ xử lý trung tâm CPU.......................................................................87
4.2.2. Bộ nhớ và các bộ phận khác................................................................87
4.2.3. Khối vào ra...........................................................................................88
4.2.4. Thiết bị lập trình...................................................................................89
4.3. Ngôn ngữ lập trình.....................................................................................89
4.4. Giới thiệu về thiết bị khả trình S7 - 300.....................................................90
4.4.1 Cấu hình cứng. .....................................................................................90
4.4.2. Các module của S7-300......................................................................90
Hình 4.3: Cấu hình một thanh rack của một trạm PLC S7- 300.......................90
Hỡnh 4.3: Mt s CPU ca PLC S7-300........................................................91
Hỡnh 4.4: Mt s module m rng ca PLC S7-300.....................................93

4.4.3 Lắp đặt phần cứng.................................................................................93

Hình 4.5: Vị trí các module.............................................................................94

4.4.4. Định địa chỉ các modul .......................................................................94
4.4.5. Thao tác trên phần mềm lập trình STEP 7 V5.4.................................95
4.4.5.2. Giới thiệu phần mềm lập trình STEP 7............................................97
Hình 4.6: Các bớc để thiết kế một dự án Step 7...............................................98

4.4.5.5. Tạo khối logic chơng trình.............................................................104
Sau khi lập trình xong, tiến hành mô phỏng chơng trình............................104
Từ thanh công cụ trên cửa sổ giao diện SIMATIC Manager chọn nh hình vẽ.
......................................................................................................................104
4.4.6. Cổng truyền thông:............................................................................105
Hình 4.5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông.................................................106

4.4.7. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:.........................................106
4.4.8. Chỉnh định tơng tự:............................................................................107
4.5. Chơng trình điều khiển.............................................................................107
4.5.1. Lu đồ thuật toán.................................................................................107
4.5.2. Bảng phân công đầu vào/ đầu ra........................................................108
4.5.3. Chơng trình điều khiển......................................................................109
Kết luận.................................................................................................................... 119
Tài liệu tham khảo...................................................................................................120

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trường Đại học Mỏ - Địa chất

GVHD : TS. Nguyễn Chí Tình

Tự động hóa

SVTH : Nguyễn Xuân Quỳnh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Danh Mục hình

Lời nói đầu.................................................................................................................... 1
Phần mở đầu................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài..........................................................................................1
2. Mục đích.......................................................................................................1
3. Nội dung thực hiện.......................................................................................1
4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn......................................................................1
5. Hớng phát triển của đề tài............................................................................2
6. Phơng pháp thực hiện...................................................................................2
Phần nội dung..............................................................................................................3
Chơng 1......................................................................................................................... 3
công nghệ sản xuất xi măng........................................................................................3

1.1. Khái niệm chung...........................................................................................3
1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện nay.........................3
1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker.....................................4
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng.........................................................................6

1.2.1. Khai thác đá..........................................................................................6
1.2.2. Nghiền nguyên liệu................................................................................6
1.2.3. Đồng nhất liệu........................................................................................8
1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker....................................................................8
1.3. Bản chất của quá trình phối liệu.................................................................14
1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu..............................................................14
1.3.2. Chuẩn bị và hỗn hợp nguyên liệu........................................................16
Chơng 2....................................................................................................................... 18
Các thiết bị trong hệ thống cân băng ......................................................................18
định lợng..................................................................................................................... 18

2.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lợng................................................18
2.1.1. Nguyên lý hoạt động............................................................................19
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải.........................................20
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đo lờng của hệ thống cân băng định lợng..............22

2.1.2. Bộ điều chỉnh DISOCONT..................................................................23
Hình 2.4: Sơ đồ bộ điều khiển cục bộ VLG 20110 .........................................25
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG 20110:.....................25
Hình 2.5: Sơ đồ điều khiển khối VSE 20100...................................................26
Hình 2.6: Bộ điều khiển VLB20120...............................................................27
Hình 2.7 : Sơ đồ bộ điều khiển VLB 20120:..................................................27

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật b iu khin VLB 20120...............................28
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.........................................28

2.2. Các thông số kỹ thuật..................................................................................28
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung.................................................................28
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell......................................................29
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị phân.........................................29
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đu ra nh phõn:..........................................29
Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật đầu vào tơng tự..................................................30
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật đu ra tng t :

..........................................30

Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của giao tiếp RS 232...................................31
Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.......................................31

2.3. Giới thiệu các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng........................34
2.3.1. Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens.................35
Hình 2.8: Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens...............35
Hình 2.9: Sơ đồ khối của biến tần Micromaster vector kiểu MM 440.............37
Bảng 2.12 : Thông số kỹ thuật của biến tần Micromaster Vector kiểu MM440
........................................................................................................................39

2.3.2. Các bộ cảm biến...................................................................................40
Hình 2.11: Mạch cầu Wheatstone...................................................................41
Hình 2.12: Cầu đo thực tế................................................................................44
Hình2.13: Giới thiệu hình ảnh một số loadcell có trong thực tế......................44
Hình 2.14: Loadcell VLC - 100 và chi tiết về kết cấu cơ khí...........................45

Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật của Loadcell VLC 100...............................45
VLC-100 SPECIFICATIONS:..................................................................................45

WIRING.............................................................................................................46
Hình 2.15: Cấu tạo bộ phận đo tốc độ quay Encoder .....................................47
Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver...........................................49

2.3.3. Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha................................49
Hình 2.17: Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lợng................50
Hình 2.18: Đặc tính phụ tải.............................................................................50
Bảng 2.14: Thông số kỹ thuật của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn.....51

2.3.4. Các bộ biến đổi DAC, ADC................................................................51
Hình 2.19: Sơ đồ bộ chuyển đổi AD9243........................................................52

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Hình 2.20: Sơ đồ cấu tạo bộ chuyển đổi AD9243...........................................52
Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243 ............................52
Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển đổi AD9243............................53

2.3.5. Đầu cân.................................................................................................54
Hỡnh 2.21: Gii thiu hỡnh nh mt s loi u cõn cú trong thc t.......55

Trong hệ thống cân băng định lợng sử dụng đầu cân BDI - 9302:...............55
2.3.6. Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lợng...............55
Chơng 3....................................................................................................................... 56
Giới thiệu hệ thống dcs tại nhà máy xi măng..........................................................56

3.1. Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá..........................56
3.1.1. Điều khiển tập trung............................................................................56
Hinh 3.1: Cấu trúc tập trung............................................................................57

3.1.2. Điều khiển phân quyền........................................................................57
................................................................................................................................... 57
Hình 3.2: Cấu trúc phân quyền........................................................................58

3.1.3. Điều khiển phân tán.............................................................................58
Hình 3.3: Một số giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều khiển phân tán..........59

3.2. Giới thiệu hệ thống DCS.............................................................................60
3.2.1. Định nghĩa DCS:
...................................................................60
3.2.2. Tổng quan về các hệ thống điều khiển phân tán DCS.......................61
Hình 3.4 : Mô hình phân cấp..........................................................................62
Hình 3.5 : Cấu trúc chung của hệ thống DCS..................................................64

3.3. Hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB...........................................65
3.3.1. Tổ chức của hệ thống DCS của hãng ABB..........................................65
Hinh 3.6 : Cấu trúc phân cấp của hệ điều khiển tự động hoá...........................65
Hình 3.8 : Cấu trúc tiêu biểu của hệ thống DCS (ABB)...................................67

3.3.2. Cấu hình phần cứng.............................................................................67

3.3.3. Các bộ điều khiển quá trình.................................................................68
Hình 3.9 : Cấu hình của bộ điều khiển quá trình AC450.................................69
Hình 3.10 : Giao diện chức năng của AC110..................................................74

3.3.4. Các modul vào/ra điển hình.................................................................75
3.3.5. Thông tin liên lạc.................................................................................77
Hình 3.12 : Cấu trúc của mạng Master Net.....................................................77
Hình 3.13 : Cấu hình của AF100 dùng phơng tiện dự phòng..........................80

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Chơng 4....................................................................................................................... 84
Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng ( PLC)..........84

4.1. Đặc điểm......................................................................................................84
Hình 4.1: Sơ đồ khối bên trong........................................................................84

4.2. Cấu trúc phần cứng......................................................................................85
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC..........................................................86

4.2.1. Bộ xử lý trung tâm CPU.......................................................................87
4.2.2. Bộ nhớ và các bộ phận khác................................................................87
4.2.3. Khối vào ra...........................................................................................88

4.2.4. Thiết bị lập trình...................................................................................89
4.3. Ngôn ngữ lập trình.....................................................................................89
4.4. Giới thiệu về thiết bị khả trình S7 - 300.....................................................90
4.4.1 Cấu hình cứng. .....................................................................................90
4.4.2. Các module của S7-300......................................................................90
Hình 4.3: Cấu hình một thanh rack của một trạm PLC S7- 300.......................90
Hỡnh 4.3: Mt s CPU ca PLC S7-300........................................................91
Hỡnh 4.4: Mt s module m rng ca PLC S7-300.....................................93

4.4.3 Lắp đặt phần cứng.................................................................................93
Hình 4.5: Vị trí các module.............................................................................94

4.4.4. Định địa chỉ các modul .......................................................................94
4.4.5. Thao tác trên phần mềm lập trình STEP 7 V5.4.................................95
4.4.5.2. Giới thiệu phần mềm lập trình STEP 7............................................97
Hình 4.6: Các bớc để thiết kế một dự án Step 7...............................................98

4.4.5.5. Tạo khối logic chơng trình.............................................................104
Sau khi lập trình xong, tiến hành mô phỏng chơng trình............................104
Từ thanh công cụ trên cửa sổ giao diện SIMATIC Manager chọn nh hình vẽ.
......................................................................................................................104
4.4.6. Cổng truyền thông:............................................................................105
Hình 4.5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông.................................................106

4.4.7. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:.........................................106
4.4.8. Chỉnh định tơng tự:............................................................................107
4.5. Chơng trình điều khiển.............................................................................107
4.5.1. Lu đồ thuật toán.................................................................................107
4.5.2. Bảng phân công đầu vào/ đầu ra........................................................108
4.5.3. Chơng trình điều khiển......................................................................109

Kết luận.................................................................................................................... 119
Tài liệu tham khảo...................................................................................................120

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Danh Mục bảng

Lời nói đầu.................................................................................................................... 1
Phần mở đầu................................................................................................................1

1. Lý do chọn đề tài..........................................................................................1
2. Mục đích.......................................................................................................1
3. Nội dung thực hiện.......................................................................................1
4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn......................................................................1
5. Hớng phát triển của đề tài............................................................................2
6. Phơng pháp thực hiện...................................................................................2
Phần nội dung..............................................................................................................3
Chơng 1......................................................................................................................... 3
công nghệ sản xuất xi măng........................................................................................3

1.1. Khái niệm chung...........................................................................................3
1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện nay.........................3
1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker.....................................4

1.2. Công nghệ sản xuất xi măng.........................................................................6
1.2.1. Khai thác đá..........................................................................................6
1.2.2. Nghiền nguyên liệu................................................................................6
1.2.3. Đồng nhất liệu........................................................................................8
1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker....................................................................8
1.3. Bản chất của quá trình phối liệu.................................................................14
1.3.1. Tỷ lệ của thành phần bột liệu..............................................................14
1.3.2. Chuẩn bị và hỗn hợp nguyên liệu........................................................16
Chơng 2....................................................................................................................... 18
Các thiết bị trong hệ thống cân băng ......................................................................18
định lợng..................................................................................................................... 18

2.1. Giới thiệu về hệ thống cân băng định lợng................................................18
2.1.1. Nguyên lý hoạt động............................................................................19
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ điều khiển cân băng tải.........................................20
Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý đo lờng của hệ thống cân băng định lợng..............22

2.1.2. Bộ điều chỉnh DISOCONT..................................................................23
Hình 2.4: Sơ đồ bộ điều khiển cục bộ VLG 20110 .........................................25
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật bộ điều khiển cục bộ VLG 20110:.....................25
Hình 2.5: Sơ đồ điều khiển khối VSE 20100...................................................26
Hình 2.6: Bộ điều khiển VLB20120...............................................................27
Hình 2.7 : Sơ đồ bộ điều khiển VLB 20120:..................................................27

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật b iu khin VLB 20120...............................28
Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.........................................28

2.2. Các thông số kỹ thuật..................................................................................28
Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật chung.................................................................28
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Loadcell......................................................29
Bảng 2.6: Thông số kỹ thuật của đầu vào nhị phân.........................................29
Bảng 2.7: Thông số kỹ thuật của đu ra nh phõn:..........................................29
Bảng 2.8: Thông số kỹ thuật đầu vào tơng tự..................................................30
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật đu ra tng t :

..........................................30

Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật của giao tiếp RS 232...................................31
Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật của thanh dẫn cục bộ.......................................31

2.3. Giới thiệu các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng........................34
2.3.1. Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens.................35
Hình 2.8: Biến tần Micromaster Vector kiểu MM 440 của Siemens...............35
Hình 2.9: Sơ đồ khối của biến tần Micromaster vector kiểu MM 440.............37
Bảng 2.12 : Thông số kỹ thuật của biến tần Micromaster Vector kiểu MM440
........................................................................................................................39

2.3.2. Các bộ cảm biến...................................................................................40
Hình 2.11: Mạch cầu Wheatstone...................................................................41
Hình 2.12: Cầu đo thực tế................................................................................44
Hình2.13: Giới thiệu hình ảnh một số loadcell có trong thực tế......................44

Hình 2.14: Loadcell VLC - 100 và chi tiết về kết cấu cơ khí...........................45
Bảng 2.13 : Thông số kỹ thuật của Loadcell VLC 100...............................45
VLC-100 SPECIFICATIONS:..................................................................................45

WIRING.............................................................................................................46
Hình 2.15: Cấu tạo bộ phận đo tốc độ quay Encoder .....................................47
Hình 2.16: Sơ đồ nguyên lý máy đo góc Resolver...........................................49

2.3.3. Động cơ điện không đồng bộ xoay chiều ba pha................................49
Hình 2.17: Sơ đồ động học của hệ truyền động cân băng định lợng................50
Hình 2.18: Đặc tính phụ tải.............................................................................50
Bảng 2.14: Thông số kỹ thuật của động cơ không đồng bộ rotor dây quấn.....51

2.3.4. Các bộ biến đổi DAC, ADC................................................................51
Hình 2.19: Sơ đồ bộ chuyển đổi AD9243........................................................52

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Hình 2.20: Sơ đồ cấu tạo bộ chuyển đổi AD9243...........................................52
Bảng 2.15: Thông số kỹ thuật của bộ chuyển đổi AD9243 ............................52
Bảng 2.16: Chú thích các chân của bộ chuyển đổi AD9243............................53

2.3.5. Đầu cân.................................................................................................54

Hỡnh 2.21: Gii thiu hỡnh nh mt s loi u cõn cú trong thc t.......55

Trong hệ thống cân băng định lợng sử dụng đầu cân BDI - 9302:...............55
2.3.6. Bộ lập trình PLC điều khiển hệ thống cân băng định lợng...............55
Chơng 3....................................................................................................................... 56
Giới thiệu hệ thống dcs tại nhà máy xi măng..........................................................56

3.1. Cấu trúc điều khiển điển hình của hệ thống tự động hoá..........................56
3.1.1. Điều khiển tập trung............................................................................56
Hinh 3.1: Cấu trúc tập trung............................................................................57

3.1.2. Điều khiển phân quyền........................................................................57
................................................................................................................................... 57
Hình 3.2: Cấu trúc phân quyền........................................................................58

3.1.3. Điều khiển phân tán.............................................................................58
Hình 3.3: Một số giải pháp tiêu biểu trong một hệ điều khiển phân tán..........59

3.2. Giới thiệu hệ thống DCS.............................................................................60
3.2.1. Định nghĩa DCS:
...................................................................60
3.2.2. Tổng quan về các hệ thống điều khiển phân tán DCS.......................61
Hình 3.4 : Mô hình phân cấp..........................................................................62
Hình 3.5 : Cấu trúc chung của hệ thống DCS..................................................64

3.3. Hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB...........................................65
3.3.1. Tổ chức của hệ thống DCS của hãng ABB..........................................65
Hinh 3.6 : Cấu trúc phân cấp của hệ điều khiển tự động hoá...........................65
Hình 3.8 : Cấu trúc tiêu biểu của hệ thống DCS (ABB)...................................67

3.3.2. Cấu hình phần cứng.............................................................................67
3.3.3. Các bộ điều khiển quá trình.................................................................68
Hình 3.9 : Cấu hình của bộ điều khiển quá trình AC450.................................69
Hình 3.10 : Giao diện chức năng của AC110..................................................74

3.3.4. Các modul vào/ra điển hình.................................................................75
3.3.5. Thông tin liên lạc.................................................................................77
Hình 3.12 : Cấu trúc của mạng Master Net.....................................................77
Hình 3.13 : Cấu hình của AF100 dùng phơng tiện dự phòng..........................80

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Chơng 4....................................................................................................................... 84
Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng ( PLC)..........84

4.1. Đặc điểm......................................................................................................84
Hình 4.1: Sơ đồ khối bên trong........................................................................84

4.2. Cấu trúc phần cứng......................................................................................85
Hình 4.2: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC..........................................................86

4.2.1. Bộ xử lý trung tâm CPU.......................................................................87
4.2.2. Bộ nhớ và các bộ phận khác................................................................87

4.2.3. Khối vào ra...........................................................................................88
4.2.4. Thiết bị lập trình...................................................................................89
4.3. Ngôn ngữ lập trình.....................................................................................89
4.4. Giới thiệu về thiết bị khả trình S7 - 300.....................................................90
4.4.1 Cấu hình cứng. .....................................................................................90
4.4.2. Các module của S7-300......................................................................90
Hình 4.3: Cấu hình một thanh rack của một trạm PLC S7- 300.......................90
Hỡnh 4.3: Mt s CPU ca PLC S7-300........................................................91
Hỡnh 4.4: Mt s module m rng ca PLC S7-300.....................................93

4.4.3 Lắp đặt phần cứng.................................................................................93
Hình 4.5: Vị trí các module.............................................................................94

4.4.4. Định địa chỉ các modul .......................................................................94
4.4.5. Thao tác trên phần mềm lập trình STEP 7 V5.4.................................95
4.4.5.2. Giới thiệu phần mềm lập trình STEP 7............................................97
Hình 4.6: Các bớc để thiết kế một dự án Step 7...............................................98

4.4.5.5. Tạo khối logic chơng trình.............................................................104
Sau khi lập trình xong, tiến hành mô phỏng chơng trình............................104
Từ thanh công cụ trên cửa sổ giao diện SIMATIC Manager chọn nh hình vẽ.
......................................................................................................................104
4.4.6. Cổng truyền thông:............................................................................105
Hình 4.5: Sơ đồ chân của cổng truyền thông.................................................106

4.4.7. Công tắc chọn chế độ làm việc cho PLC:.........................................106
4.4.8. Chỉnh định tơng tự:............................................................................107
4.5. Chơng trình điều khiển.............................................................................107
4.5.1. Lu đồ thuật toán.................................................................................107
4.5.2. Bảng phân công đầu vào/ đầu ra........................................................108

4.5.3. Chơng trình điều khiển......................................................................109
Kết luận.................................................................................................................... 119
Tài liệu tham khảo...................................................................................................120

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Lời nói đầu
Đối với một quốc gia nói chung và nớc ta nói riêng thì những ngành đóng
vai trò then chốt của nền kinh tế là: Điện, than, dầu khí... và ngành công nghiệp
xi măng cũng không nằm ngoài chiến lợc phát triển kinh tế. Công nghiệp xi
măng góp phần thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nớc, xây
dựng cơ sở hạ tầng phục vụ dân sinh.
Để nâng cao chất lợng, số lợng sản phẩm cũng nh hỗ trợ cho con ngời
những công việc phức tạp, ngành tự động hoá đã ra đời và mang lại hiệu quả rất
cao đáp ứng hoàn toàn những yêu cầu đó của con ngời.
Tự động hoá là một lĩnh vực đã đợc hình thành và phát triển rộng lớn trên
phạm vi toàn thế giới, nó đem lại một phần không nhỏ cho việc tạo ra các sản
phẩm có chất lợng và độ phức tạp cao phục vụ nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống.
ở nớc ta, lĩnh vực tự động hoá đã đợc Đảng và Nhà nớc quan tâm và đầu t rất
lớn, cùng với các lĩnh vực công nghiệp chuyển dịch nền kinh tế theo định hớng
công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nớc.
Nói đến tự động hoá ngày nay không thể không nhắc đến các thiết bị điều
khiển có lập trình. Trong đó PLC (Programmable Logic Controler) là một thiết

bị điển hình. Với những tính năng u việt nh dễ dàng lập trình thông qua nhiều
kiểu ngôn ngữ (LADDER, STL, FBD), có thể thay đổi chơng trình điều khiển
một cách đơn giản, khả năng truyền thông mạnh với môi trờng bên ngoài (với
PC, PLC...), gọn nhẹ, làm việc tin cậy trong môi trờng công nghiệp khắc
nghiệt ... đã làm cho mọi quá trình sản xuất trở nên đơn giản và hiệu quả. Tạo
nên mối liên kết giữa điều khiển quá trình sản xuất và quản lý kinh doanh (hệ
điều khiển giám sát thu thập số liệu - DCS).
Tại các nhà máy xi măng hầu hết các công đoạn chính trên dây chuyền
sản xuất đều dùng PLC Simatic S7 300 của Siemens, các công đoạn sau đây
có dùng PLC S7-300: Máy rút liệu trong các kho đá vôi, đá sét, phụ gia, kho

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

1

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

than, cụm đóng bao và cảng nhà máy. Đặc biệt là hệ thống cân băng định lợng
trong nhà máy xi măng.
Đợc sự đồng ý của nhà trờng, khoa Điện - Điện Tử, với sự hớng dẫn của
thy giáo Nguyn Chớ Tỡnh. Em đã nhận đề tài: ng dng thit b iu khin
kh trỡnh t ng húa h thng cõn bng nh lng nh mỏy xi mng.
Với thời gian và kiến thức có hạn chắc hẳn trong đồ án không tránh đợc
những sai sót rất mong đợc sự đóng góp ý kiến của thầy cô và các bạn để đồ án
của em đợc hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !
H Ni, ngày 07 tháng 05 năm 2016
Sinh viên thực hiện

Nguyn Xuõn Qunh

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

2

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Phần mở đầu
1. Lý do chọn đề tài.
Nền kinh tế nớc ta đang ngày càng phát triển, nhu cầu về xây dựng cơ sở
hạ tầng ngày càng cao để có thể đáp ứng đợc đòi hỏi của quá trình công nghiệp
hoá- hiện đại hoá. Để đáp ứng đợc điều đó thì hàng loạt các nhà máy xi măng đã
đợc xây dựng và để đảm bảo chất lợng của xi măng thì việc xác định chính xác
tỷ lệ của các thành phần để sản xuất xi măng là việc rất quan trọng chính vì vậy
hệ thống cân băng định lợng đã đợc đa vào nhà máy. Chính vì vậy em chọn đề
tài này nhằm giúp em đánh giá đợc khả năng tích luỹ kiến thức bấy lâu trong nhà
trờng, cũng từ đó mà nắm vững đợc kiến thức chuyên ngành, áp dụng tốt linh
hoạt vào thực tiễn.
2. Mục đích.
Trong quá trình thực hiện đồ án chúng ta phải tìm tòi, trao đổi kiến thức,

tổng hợp nó để vận dụng vào thiết kế sao cho việc thiết kế hệ thống điều khiển
cho dây chuyền cân băng định lợng đảm bảo kỹ thuật, phù hợp với yêu cầu thực
tế.
3. Nội dung thực hiện.
Phạm vi nội dung đồ án tập trung vào các vấn đề sau:
- Công nghệ sản xuất xi măng.
- Các thiết bị trong hệ thống cân băng định lợng.
- Giới thiệu hệ thống DCS tại nhà máy.
- Phân tích thiết kế bộ điều khiển cho hệ thống cân băng định lợng.
4. ý nghĩa khoa học và thực tiễn.
Ngày nay lĩnh vực tự động hoá và tin học công nghiệp là mũi nhọn của kỹ
thuật hiện đại, nhiều hệ thống điều khiển tự động đã ra đời nhằm phục vụ nhiều
nhu cầu khác nhau của đời sống và đợc ứng dụng rất thành công đem lại hiệu
GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

1

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

quả công việc rất cao. Một trong những phơng án tốt nhất và đợc sử dụng rộng
rãi hiện nay là thay thế hệ thống đó bằng bộ điều khiển PLC. Vì vậy thiết kế hệ
thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lợng sử dụng thiết bị lập trình
điều khiển PLC làm nâng cao năng suất, chất lợng của xi măng là một điều tất
yếu hiện nay.
5. Hớng phát triển của đề tài.

Đề tài này cho ta nắm khái quát một hệ thống tự động, tuy nhiên trên thực
tế có nhiều hình thức cân định lợng, tuỳ theo nhu cầu công việc mà ta thiết kế
cho hợp lý. Từ những kiến thức tiếp thu đợc qua đề tài này ta có thể phát triển hệ
thống cân băng định lợng sang nhiều lĩnh vực khác nh trong sản xuất thực phẩm,
thức ăn gia súc,...
6. Phơng pháp thực hiện.
Trong quá trình làm đồ án thờng sử dụng những phơng pháp sau:
- Phơng pháp khảo sát thực tế.
- Phơng pháp xử lý tài liệu.
- Phơng pháp thống kê.

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

2

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Phần nội dung
Chơng 1
công nghệ sản xuất xi măng
1.1. Khái niệm chung.
Nh mỏy xi mng Lam Thch l doanh nghip trc thuc cụng ty c phn
xi mng v xõy dng Qung Ninh. Nh mỏy c khi cụng xõy dng ngy
09/9/1995 ti xó Phng Nam Huyn Uụng Bớ tnh Qung Ninh v khỏnh
thnh a vo hot ng t ngy 02/9/1997. Cỏch trung tõm th xó Uụng Bớ v

phớa tõy 10 km, ni cú nhiu m ỏ vụi l nguyờn liu chớnh phc v cho vic
sn xut xi mng, iu kin giao thụng thun li . Nh mỏy nm cnh con sụng
"ỏ bc " cú kh nng cung cp nc dựng cho sn xut v nm cnh quc l 10
cỏch quc l 18 l 3 km v phớa bc do ú rt thun li cho vic sn xut v kinh
doanh.
Nhim v ca nh mỏy xi mng Lam Thch l sn xut xi mng PC30 ,
PC40 v Clinker theo tiờu chun Vit Nam -6260.1997 .
Nh mỏy xi mng Lam Thch hot ng trờn nguyờn tc hoch toỏn kinh
t ni b, theo s ch o ca cụng ty v chu trỏch nhim v kt qu, cht lng
ca sn phm, thc hin nguyờn tc tp trung dõn ch, ch th trng trong
qun lý v iu hnh sn xut, phỏt huy quyn lm ch cho cỏn b cụng nhõn
viờn trong nh mỏy. Khụng ngng nõng cao nng sut v cht lng sn phm .
Cụng nhõn trong Nh mỏy gm 380 cỏn b cụng nhõn viờn, trong ú cú 42
k s, 70 trung cp, 250 cụng nhõn k thut a s l i ng cụng nhõn tr nng
ng, sỏng to.

1.1. Xi măng và các phơng pháp sản xuất xi măng hiện nay.
Nớc ta đã và đang bớc vào thời kỳ hiện đại hoá - công nghiệp hoá nhiều
công trình xây dựng cần đợc sửa chữa, xây mới. Để đáp ứng đợc nhu cầu đó ở
trong nớc cũng nh ở nớc ngoài, nhiều nhà máy xi măng nh: Bỉm Sơn, Bút Sơn,
Tam Điệp, Duyên Hà, Hoàng Thạch, Lam Thch,...đã đợc xây dựng với công
suất từ một đến vài triệu tấn/năm. Tuỳ thuộc vào dạng phối liệu đợc chuẩn bị trớc khi đa vào lò nung mà ngời ta phân ra các phơng pháp sản xuất khác nhau:
GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

3

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

- Công nghệ ớt: hỗn hợp nguyên liệu đợc khuấy đồng nhất trong nớc dới
dạng bùn lỏng trớc khi đa vào lò nung.
- Công nghệ bán khô: hỗn hợp bột nguyên liệu đợc trộn ít nớc và tạo thành
dạng viên trớc khi đa vào lò nung.
- Công nghệ khô: hỗn hợp bột nguyên liệu đợc đồng nhất dới dạng bột khô
hoàn toàn trớc khi đa vào lò nung.
Tơng ứng với các phơng pháp sản xuất khác nhau đó thì lại có các hệ
thống lò nung riêng:
- Công nghệ ớt: lò ống dài.
- Công nghệ bán khô: lò đứng.
- Công nghệ khô: lò ống dài công nghệ khô, lò ống làm nguội kiểu hành
trình, lò ống có cyclone trao đổi nhiệt, lò ống có tháp tiềm nung.
*) Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nớc và không khí đợc tạo
ra bởi việc nghiền Clinker với thạch cao và một số phụ gia khác. Các phụ gia và
thạch cao đợc lấy từ tự nhiên (các mỏ), còn clinker thì đợc tạo ra nhờ quá trình
nung luyện các chất nh đá vôi, đá sét, silicát, xỉ sắt. Chất lợng của clinker phụ
thuộc vào thành phần hoá học và thành phần khoáng của nó.
1.1.2 Quá trình lý hoá xảy ra khi nung luyện clinker.
Nung phối liệu đợc thực hiện chủ yếu trong lò quay. Nếu nguyên liệu
chuẩn bị theo phơng pháp khô có thể nung cả trong lò đứng.
Lò quay là ống trụ bằng thép đặt nghiêng 3 4 độ, trong lót bằng vật liệu
chịu lửa. Chiều dài lò 95 - 185 - 230 m, đờng kính 5 7 m.
Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngợc dòng. Hỗn hợp nguyên liệu đợc đa
vào đầu cao, khí nóng đợc phun lên từ đầu thấp.
Khi lò quay (1- 2 vòng/phút), phối liệu chuyển dần xuống và tiếp xúc với
các vùng nhiệt có nhiệt độ khác nhau, tạo ra những quá trình lý hoá phù hợp để
cuối cùng hình thành clinker. Phối liệu từ khi vào lò đến khi tạo thành clinker ra

khỏi lò lần lợt trải qua 6 vùng nhiệt độ:

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

4

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

- Tại vùng bay hơi (vùng sấy), với nhiệt độ 70 80 0C, nớc tự do bay hơi,
phối liệu đóng thành cục rồi vỡ vụn ra.
- Tại vùng đốt nóng, với khoảng nhiệt độ từ 200 đến 700 0C, làm cho chất
hữu cơ cháy, nớc hoá học bay hơi (ở 450 500 0C) tạo ra caolinit khan
(Al2o3.SiO2) và các liên kết khác. Trong phơng pháp ớt vùng đốt nóng chiếm đến
50 60 % chiều dài lò.
- Trong vùng canxi hoá (dài 20 30% chiều dài lò) với nhiệt độ từ 700
đến 11000 C, phản ứng phân giải canxit để sinh ra CaO và tách các khoáng sét
khan thành các oxít riêng biệt SiO2, Al2O3, Fe2O3. Do đó vùng này tiêu tốn nhiều
nhiệt lợng nhất. Các phản ứng ở trạng thái rắn để tạo thành 3CaO.Al2O3,
CaO.Al2O3 và một phần 2CaO.SiO2 cũng xảy ra.
- Tại vùng phóng nhiệt (1100 12500C) đã xảy ra các phản ứng ở pha rắn
để tạo ra 3CaO.Al2O3, 4CaO.Al2O3.Fe2O3 và 2CaO.SiO2. Tất cả các phản ứng đều
toả ra một nhiệt lợng lớn (100 Kcal/kg clinker), làm tăng nhanh nhiệt độ của vật
liệu trong vùng tơng đối ngắn (5- 7% chiều dài lò).
- Tại vùng kết khối (1300 1450 13000C) nhiệt độ lò nung đạt giá trị
cao nhất (14500C). ở giai đoạn đầu kết khối (13000C), một phần khoáng dễ chảy

nh 3CaO.Al2O3, 4CaO.Al2O3.Fe2O3, MgO và các tạp chất dễ chảy khác bị chảy
lỏng ra (20 30% thể tích hỗn hợp nung). Khi nhiệt độ đạt đến 1450 0C 2CaO.
SiO2 và CaO tan vào dung dịch clinker lỏng để hình thành Alit 3CaO.SiO 2
(khoáng cơ bản của clinker). Quá trình này tiếp tục đến khi liên kết hầu nh hoàn
toàn oxit canxi (trong clinker CaO tự do không lớn hơn 0.5 1%). Alit ít hoà
tan, nó đợc tách ra khỏi dung dịch nóng chảy ở dạng tinh thể mịn. Quá trình tạo
Alit diễn ra trong khoảng 15 20 phút (Chiếm 10 15% chiều dài lò). Ra
khỏi vùng kết khối (nhiệt độ giẩm từ 1450 xuống 1300 0C) từ dung dịch lỏng các
khoáng 3CaO.Al2O3, 4CaO.Al2O3.Fe2O3, MgO đợc kết tinh lại.
- Tại vùng làm nguội: nhiệt độ giảm từ 1300 xuống 1000 0C cấu trúc và
thành phần của clinker hoàn toàn đợc hình thành và hoàn thiện thêm. Clinker đa
ra khỏi lò nung ở dạng hạt màu xẫm hoặc vàng xanh đợc làm nguội từ 1000 0C
GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

5

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

xuống đến 100 2000C trong các thiết bị làm nguội bằng không khí rồi đợc giữ
trong một kho 1 - 2 tuần.
1.2. Công nghệ sản xuất xi măng.
1.2.1. Khai thác đá.
*Đá vôi: đợc khai thác theo phơng pháp cắt tầng bằng nổ mìn sau đó dùng
xe ủi xuống chân núi. Dới chân núi , máy xúc có công suất lớn xúc đá lên xe tải,
băng tải xích chuyển về máy đập. Đá sau khi đợc đập có kích thớc cực đại cỡ

25mm, qua hệ thống băng tải cao su vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ. Bụi
sinh ra đợc lọc qua các ống tay áo lọc bụi.
* Đá sét và silicat: cũng giống nh đá vôi, đá sét có kích thớc <1000mm đợc máy xúc đổ lên xe Camac từ đó vận chuyển vào phễu tiếp liệu, nhờ băng tải
xích đá sét đi vào máy đập kiểu va đập đàn hồi đập sơ bộ xuống cỡ < 75 mm.
Sau đó đá sét đợc băng tải cao su vận chuyển tới máy cán hai trục để đập lần hai
xuống kích thớc còn < 25 mm. Sau khi cán đá sét đợc hệ thống băng tải cao su
vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ.
* Kho đồng nhất sơ bộ: Đá vôi và đá sét và silicat sau khi đập đợc
chuyển về kho xếp thành hai đống mỗi loại. Mỗi đống đá vôi là 1600 tấn, đá sét
là 7000 tấn. Đá vôi đợc đổ vào kho bởi 1 trong hai cầu rải liệu. Cầu rải sẽ rải liệu
thành từng luống ở cả lợt đi và lợt về. Có từ 8 đến 29 luống đợc rải 20 lớp theo
chiều cao. Trên các cầu rải liệu có đặt các cân điện tử. Khi xúc liệu sẽ đợc xúc
cắt qua tất cả các lớp từ dới lên nhằm tạo sự đồng nhất sơ bộ. Nguyên tắc làm
việc của kho là đống này đợc đổ thì đống kia đợc xúc. Đá sét cũng đợc rải và xúc
tơng tự nh đá vôi.
Ngoài ra còn có các kho thạch cao, đá Bazan, silicat, xỉ sắt, than,...
1.2.2. Nghiền nguyên liệu.
Đá vôi, đá sét, thạch cao và xỉ sắt từ các kho chứa đợc đa tới 4 Bunke tơng
ứng nhờ hệ thống băng tải. Các bunke chứa liệu đợc lắp đặt các sensor báo mức

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

6

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

và Loadcell để giám sát mức liệu có trong bunke. Tại đáy hình côn của mỗi
bunke đợc gắn thiết bị điều chỉnh lu lợng khi liệu đợc tháo ra. Từ 4 bunker, liệu
đợc tháo xuống hệ thống cân định lợng để xác định thành phần phần trăm các
chất theo tỷ lệ tiêu chuẩn. Tỷ lệ các chất đợc xác định nhờ hệ thống băng tải cấp
liệu tấm và thiết bị loadcell đặt trên hệ thống cân băng.Tỷ lệ của các loại nguyên
liệu có thể điều chỉnh bằng cách điều chỉnh tốc độ động cơ băng tải hoặc điều
chỉnh độ mở của van cấp liệu. Để giám sát tốc độ động cơ thì trên trục động cơ
đợc đặt thiết bị đo tốc độ Encoder để đa tín hiệu về thiết bị điều khiển.
Sau khi xác định tỷ lệ phần trăm của các chất, liệu đợc đa đến trạm
nghiền, trớc khi đến trạm nghiền thì hỗn hợp các chất sẽ đi qua hệ thống máy dò
và tách kim loại để loại bỏ các thành phần kim loại lẫn trong các chất ra khỏi
băng tải.
Trong máy nghiền, liệu đợc cung cấp ở dạng hỗn hợp và đợc sấy khô tới
1%. Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghiền con lăn trục đứng pfeiffer
mps 4785 có năng suất 320 tấn/h. Qua máy nghiền, liệu đợc tán nhỏ nhờ hai cơ
cấu con lăn và bàn nghiền. Để sấy khô bột liệu đồng thời thì trong quá trình
nghiền, khí nóng đợc dẫn đến từ tháp trao đổi nhiệt của lò nung. Lợng khí nóng
cung cấp cho máy nghiền phụ thuộc vào độ ẩm của hỗn hợp phối liệu trong máy.
Máy tính của quá trình sẽ nhận tín hiệu từ các thiết bị phân tích độ ẩm của hỗn
hợp phối liệu có trong máy, từ đó điều chỉnh lu lợng và nhiệt độ của hỗn hợp
phối liệu ra khỏi máy nghiền đạt 900C, độ ẩm không quá 1%.
Trong máy nghiền, khí thải sẽ mang bột liệu đến thiết bị phân ly động.
Trong bộ phân ly, các hạt có kích thớc lớn đợc tách ra và đa trở lại bàn nghiền,
các hạt có độ mịn đạt yêu cầu đợc đa về 4 cyclone lắng hiệu suất cao. Thông qua
các van gió quay, liệu đợc tháo ra theo máng khí động đến silo đồng nhất để
chuẩn bị đa vào lò nung.

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

7

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

1.2.3. Đồng nhất liệu
Liệu sau khi đợc gom lại ở 4 cyclone lắng (hiệu suất đạt 90%), qua các
van gió kiểu quay theo máng khí động đến gầu nâng. Tại đầu vào gầu nâng, bột
liệu sẽ đợc lấy mẫu nhờ thiết bị lấy mẫu tự động với tần suất lấy mẫu 1 lần/h.
Mẫu sẽ đợc phân tích các thành phần hoá học và so sánh với giá trị đặt trớc. Nếu
không thoả mãn giá trị đặt trớc thì các chất sẽ đợc điều chỉnh nhờ hệ thống cân
băng định lợng. Bột liệu sau khi nghiền có độ mịn đạt yêu cầu sẽ đợc vận chuyển
bằng gầu tải theo máng khí động vào silo chứa qua hệ thống phân phối song
song, silo có sức chứa 20000 tấn. Silo đồng nhất bột liệu làm việc theo nguyên
tắc đồng nhất và tháo liên tục. Việc đồng nhất bột liệu đợc thực hiện trong quá
trình tháo bột liệu ra khỏi silo. Mức độ đồng nhất của silo là 10:1. Đáy silo có hệ
thống khí nén, khí đợc sục vào trong silo để đồng nhất phối liệu và tạo ra sự linh
động cho phối liệu khi tháo đợc dễ dàng.
Buồng trộn và cửa tháo của silo đợc liên thông với nhau để đảm bảo liệu
từ silo nạp vào buồng trộn diễn ra đồng thời với nhau bằng dòng khí nén áp suất
cao theo cụm thiết bị tháo và máng khí động. Liệu sau khi đợc tháo từ buồng
trộn đa xuống gầu nâng để đến tháp trao đổi nhiệt. Để phân tích thành phần hoá
học và chất lợng của hỗn hợp phối liệu sau khi đồng nhất, thiết bị lấy mẫu tự
động đợc đặt ở đáy gầu nâng, tần suất lấy mẫu ở công đoạn này đợc quy định cụ
thể trong quá trình vận hành và sản xuất. Dòng liệu theo máng khí động xuống
van gió kiểu quay và cửa tấm lật vào tháp trao đổi nhiệt theo hai luồng riêng biệt.

1.2.4. Nhiên liệu để nung clinker.
1. Than.
Than nhập phải phù hợp với các đặc tính kỹ thuật cho phép nh:
Độ ẩm : W < 11.5%
Kích thớc hạt : từ (0 - 15)mm
Chất bốc : (5 - 8)%

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

8

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Hàm lợng S < 0.6%
Nhiệt trị từ (6600 - 7480)Kcal/kg
Độ cứng từ 35 - 70
Than thô thông thờng đợc nghiền, sấy trong các máy nghiền sấy liên hợp.
Dù nghiền trong máy nghiền đứng hoặc nghiền bi, bột than phải đạt các chỉ tiêu
về độ mịn.
Than mịn đợc đa vào đốt ở canciner và trong lò nung. Cháy trong
canciner thì nhiệt lợng toả ra khi đốt đợc bột liệu hấp thụ ngay trong phản ứng:
Nhiệt + CaCO3 -> CaO + CO2. Nhiệt độ tạm thời chỉ vợt quá nhiệt độ cân bằng
điển hình 8500c - 9000c, ở nhiệt độ thấp này than khó cháy hết nhanh, để than ở
đây cháy nhanh thì bột than cần mịn hơn hoặc cần tạo ra một khu vực có nhiệt
độ cao hơn nhiệt độ cân bằng. Đây chính là lý do tại sao đốt ở canciner dễ bị sự

cố hơn ở lò nung. ở lò nung thờng đợc trang bị với vòi đốt nhiều kênh, hiện đại
để dễ điều chỉnh ngọn lửa, ít sự cố, trong lò nhiệt độ nung cao than dễ cháy hết
nh mong muốn.
2. Dầu năng:
Dầu đợc dự trữ trong các bể chứa và đợc bơm tới các bể tiếp liệu, đợc
bơm với áp lực cao tới tháp trao đổi nhiệt và trạm vòi đốt đến các vòi đốt.
Nhiệt hâm sấy dầu có thể thực hiện bằng: hơi nớc, điện, và truyền nhiệt
thông qua dầu. Khi xử lý dầu không cần đề phòng đặc biệt vì điểm bốc cháy của
nó cao tới 1100c, tuy nhiên nhiệt độ sấy không đợc quá cao. Khi đốt dầu cần phải
xử lý nh sau :
Làm nóng tới nhiệt độ không đổi và độ nhớt mong muốn.
Tạo áp lực cần thiết để phun mù.
Điều chỉnh lu lợng dầu thích hợp cho vòi đốt .
Chỉnh góc phun dầu thích hợp.
3. Nung Clinker.
* Nạp liệu cho lò:

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

9

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh


Trng i hc M - a cht

T ng húa

Liệu từ silo đồng nhất có dung tích 22000 tấn đợc đa qua máng đổ xuống
gầu nâng để đa lên máng khí động. Liệu từ máng khí động đợc đổ vào két cân

(feedbin) có khả năng chứa đợc 130 tấn liệu, đợc cân trọng lợng bằng Loadcell.
Khi liệu trong két cân đầy sẽ đợc tháo ra theo hai đờng van, đờng van chính và đờng van phụ ( by pass). ở điều kiện bình thờng, liệu cấp cho lò từ van đợc đổ
xuống cân băng định lợng rồi xuống hai máng khí động rồi đổ vào hai gầu nâng
để đa lên hai máng khí động. Hai máng này đợc hợp với nhau ở 1 đầu nên liệu từ
hai máng theo một đờng cùng đổ xuống hai máng khí động tiếp để đổ vào các
cyclone nung sơ bộ. Đờng by pass đợc sử dụng khi thử cân hay khi xảy ra sự cố
đờng van chính còn bình thờng thì đờng này không sử dụng.
* Tháp trao đổi nhiệt và lò nung:
Tháp trao đổi nhiệt gồm có 5 cyclone và 1 canxiner. Bột liệu nạp vào
nhánh cyclone qua van quay vào vị trí ống giữa C2 và C1 (sấy 5 tầng). Liệu có
thể sấy 4 tầng (bỏ qua C1) hoặc tầng 5 tuỳ theo yêu cầu về nhiệt. Liệu đi từ trên
xuống còn khí thải lò nung đi từ dới lên giúp cho quá trình trao đổi nhiệt diễn ra
dễ dàng và đồng thời liệu còn đợc đồng nhất thêm một lần nữa. Sau khi đợc
Canxi hoá trong RSP Precanxiner khoảng 90% đến 95% và đạt đợc nhiệt độ
khoảng 870 9000C thì liệu đợc đa qua C5 vào lò nung để quá trình clinker hoá
xảy ra hoàn toàn. Trong lò quay liệu đợc clinker hoá ở nhiệt độ 14300C sau đó
đổ vào hệ thống làm mát kiểu tấm ghi (grate cooler).
* Hệ thống làm mát clinker kiểu tấm ghi (grate cooler) 1440:
Có 3 tấm ghi chuyển động với vận tốc stroke/phút, công suất 62 tấn/h đợc
truyền động bằng 3 động cơ xoay chiều 380V, 50Hz. Các tấm ghi này có tác
dụng nh sàng. Chúng sàng các hạt clinker to để da tới búa đập (công suất
167tấn/h) đập nhỏ kích thớc xuống. Clinker đợc làm mát xuống nhiệt độ 1100C
nhờ không khí cấp vào grate cooler bằng các quạt hút theo chiều ngang và từ dới
lên. Các hạt clinker sau khi sàng, đập và làm mát đợc đổ xuống băng tải xích và

GVHD : TS. Nguyn Chớ Tỡnh

10

SVTH : Nguyn Xuõn Qunh