Đồ án tốt nghiệp công nghệ sản xuất xi măng và hệ thống điều khiển của nhà máy tam điệp

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NÓI ĐẦU
Trong quá trình thực tập tại nhà máy xi măng Tam Điệp em đã có dịp tìm
hiểu về công nghệ sản xuất xi măng, cũng như hệ thống điều khiển tại nhà máy,
đặc biệt là ứng dụng của PLC trong hệ thống điều khiển. Trong đồ án này em được
PGS.TS Phan Xuân Minh giao nhiệm vụ tìm hiểu toàn bộ công nghệ sản xuất xi
măng, đặc biệt là đi sâu nghiên cứu về Precalciner của nhà máy. Em đã xây dựng
hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ cho Precalciner bằng cách sử dụng thiết
bị khả trình PLC S7 – 300 thuộc họ Simatic của hăng Siemens. Ý tưởng này được
xuất phát từ một số ưu điểm của PLC S7 – 300:
- Thuận lợi trong việc sửa chữa và thay thế.
- Dễ dàng tìm mua các thiết bị trên thị trường.
- Ngôn ngữ lập trình dễ sử dụng và kiểm tra.
- Khả năng kết nối truyền thông cao.
- Dễ dàng giám sát và điều khiển khi sử dụng WinCC.
Tuy đã cố gắng hết sức nhưng do lần đầu tiên bắt tay vào thiết kế một hệ thống
điều khiển phức tạp trong nhà máy và thời gian không có nhiều, nên đồ án không
thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em mong sẽ nhận nhiều sự chỉ bảo của các
thầy cô để đồ án của em sẽ được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi.
Đồ án của em được hoàn thành ngoài sự cố gắng của bản thân, em còn nhận
được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là PGS.TS
Phan Xuân Minh, cùng các cán bộ kỹ sư trong xưởng Điện – Điện Tử của nhà máy
xi măng Tam Điệp.
Em xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ đó.

Công nghệ sản xuất xi măng

1

Đồ án tốt nghiệp

PHẦN I
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI
MĂNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN CỦA NHÀ MÁY

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

Công nghệ sản xuất xi măng

2


Đồ án tốt nghiệp

1.1 Giới thiệu chung về nhà máy:
Công ty xi măng Tam Điệp được đặt tại xã Quang Sơn thị xã Tam Điệp tỉnh
Ninh Bình, nằm gần quốc lộ 1 và đường sắt Bắc Nam nên rất thuận tiện cho việc
giao thông vận tải.
Công ty đã bắt đầu chạy thử đầu năm 2004 và đến đầu năm 2005 bao xi
măng đầu tiên đã được bán ra thị trường. Dây chuyền sản xuất của công ty theo
phương pháp khô với các thiết bị thuộc thế hệ mới, tiên tiến nhất trên thế giới. Mức
độ cơ giới hóa và tự động hóa cao, định mức tiêu hao nhiên liệu thấp. Toàn bộ dây
chuyển sản xuất của nhà máy từ khâu tiếp nhận nguyên vật liệu tới khâu xuất sản
phẩm cho khách hàng đều được điều khiển tự động từ phòng điều khiển trung tâm
thông qua hệ thống máy tính và hệ thống các tủ PLC của hãng Allen-Bradley ( Hoa
Kỳ ). Việc thiết kế cung cấp thiết bị và phần mềm giám sát do các chuyên gia Đan
Mạch đảm nhiệm. Ngoài ra công ty còn được trang bị hệ thống lọc bụi, xử lý nước
thải và chống ồn hiện đại của thê giới.

Công ty có nguồn nguyên liệu phong phú với chất lượng cao và ổn định rất
phù hợp với việc sản xuất xi măng, kết hợp với dây chuyền thiết bị hiện đại, hệ
thống phân tích nhanh bằng tia X quang, chương trình tối ưu hóa thành phần phối
liệu và hệ thống điều khiển tự động với hàng nghìn các đầu đo, đảm bảo quá trình
giám sát và điều khiển liên tục toàn bộ quá trình sản xuất, duy trì ổn đình chất
lượng sản phẩm ở mức cao nhất.
Các loại sản phẩm chính của công ty xi măng Tam Điệp là: PCB30, PCB40
và PCB50. Sản phẩm của công ty được đóng gói trong bao có 5 lớp giấy Karll
hoặc bao phức hợp KPK, đảm bảo chất lượng xi măng tốt nhất khi đến tay người
tiêu dùng. Tuy nhiên do dây chuyển mới được đưa vào hoạt động nên sảm phẩm xi
măng của công ty chưa tìm được thị trường thích hợp vì vậy sản phẩm chính mà
công ty bán vẫn là Clinker.
Hiện nay với nhu cầu xây dựng mạnh mẽ của đất nước thì thị trường của
sản phẩm xi măng vẫn còn rất rộng lớn, trong một ngày gân đây xi măng Tam Điệp
sẽ là sản phẩm không thể thiếu được của mỗi công trình.

1.2 Giới thiệu về công nghệ nhà máy:
1.2.1 Khu nghiền liệu:

Công nghệ sản xuất xi măng

3


Đồ án tốt nghiệp

Đá vôi được khai thác bằng phương pháp nổ mìn và vận chuyển về trạm đập
bằng xe ô tô. Tại đây đá được đưa vào máy đập đê làm nhỏ kích thước, máy đập đá
là loại máy va đập trực tiếp một rô to có gắn các thanh đập. Đá sau khi đập có kích
thước khoảng 150mm và được vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ bằng hệ thống

băng tải. Máy rải đá vôi (Stacker) có năng suất bình quân 600t/h rải đá vôi thành 2
đống trong kho.
Đất sét được khai thác bằng phương pháp bốc xúc trực tiếp và vận chuyển
về trạm chứa của nhà máy. Máy đập sét là loại máy đập 2 trục có răng, năng suất
đập 250t/h. Đất sét sau khi đập cũng được vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ
bằng hệ thống băng tải. Kho sét được trang bị 2 máy rải ( Stacker ) rải sét thành 2
Công nghệ sản xuất xi măng

4


Đồ án tốt nghiệp
đống dọc kho theo phương pháp đánh luồng. Năng suất rải của mỗi stacker bình
quân là 280t/h.
Thạch cao ở dạng cục, có thể chứa tại bãi ngoài trời gần với kho chứa tổng
hợp. Trước khi đưa vào kho đồng nhất sơ bộ thạch cao cục được đập qua máy đập
có năng suất 120t/h. Khối lượng mỗi loại trong kho là:
+ Than cám : 2 đông x 7500t
+ Thạch cao : 1 đống x 800t
+ Xỷ quặng : 1 đống x 5000t
Kho chứa đá vôi được lắp đặt một máy cào ( Reclaimer ) kiểu 2 mái bừa,
cắt ngang đống, xúc đá vôi vào băng tải ( 151.300 ) chạy dọc kho. Sau đó đổ vào
băng (151.320 ) vận chuyển lên két chứa đá vôi ( 331.010 ) . Tốc độ của reclaimer
được điều khiển tự động nhằm giữ két chứa ở một độ đầy nhất định ( đã đặt trước )
nhờ sự chỉ báo của tế bào trọng lượng gắn trên két chứa.
Kho chứa đất sét cũng được trang bị một reclaimer ( 153.300 ) kiểu cào
ngược, cắt ngang luống đưa sét vào băng tải chạy dọc kho sau đó đổ vào băng tải
( 153.340 ) có găn thiết bị định lượng ( 153.345 ) vận chuyển đất trực tiếp vào máy
nghiền liệu.
Quặng sắt và nguyên liệu giàu SiO 2 cũng được reclaimer kiểu cần cẩu cào

vào băng ( 224.700 ) chạy dọc kho đồng nhất và đưa vào các két chứa riêng biệt.
Tôc độ của reclaimer ( 224.700 ) sẽ được điều khiển để giữ cho két chứa ở
một độ đầy nhất định nhờ sự chỉ báo của các tế bào trọng lượng gắn trên két chứa.
Trừ đất sét ( được định lượng qua băng 153.340 ), đá vôi, quặng sắt và nguyên liệu
giàu SiO2 để được định lượng nhờ các băng cân trước khi đưa vào máy nghiền liệu.
Máy nghiền đứng con lăn Atox được trang bị cho nghiền và sấy hỗn hợp
nguyên liệu. Máy phân ly động ( 341. 021 ) được lắp liền trên máy nghiền liệu để
phân loại bột liệu. Những hạt quá cỡ sẽ được quay lại bàn nghiền, những hạt thô
văng ra khỏi bàn nghiền được cấp liệu rung ( 314.030 ) đưa vào hệ thống tuần hoàn
vật liệu. Gồm băng tải ( 331.150 ) và gầu nâng ( 331.140 ) đưa trở lại máy nghiền.
Trước khi vào máy nghiền, các kim loại lẫn trong nguyên liệu được tách ra
bằng các thiết bị chi tách ( 331.110 ) và ( 331.120 ).
Nguồn nhiệt cho sấy được sử dụng chủ yếu là khí thải lò nung sau quạt
preheatr. Nhiệt độ khí thải lò nung được điều chỉnh bằng phương pháp phun nước

Công nghệ sản xuất xi măng

5


Đồ án tốt nghiệp
trong tháp điều hòa khí thải GCT để giữ cho nhiệt độ ra khỏi máy nghiền liệu
không đổi ( ở mức đặt trước, khoảng 94 0C ). Khí nóng từ lò nung không đủ nhiệt
độ để sấy liệu bên trong máy nghiền thì một máy phát nhiệt ( Generator ) sẽ được
khởi động cấp khí nóng bổ sung cho quá trình sấy vật liệu trong máy nghiền.
Tỷ lệ phần trăm pha trộn của các loại vật liệu ( đá vôi, đất sét, xỷ, quặng và
nguyên liệu giàu SiO2 ) được tính toán cân đối tự động bằng hệ thống điều chỉnh
cân đối bột liệu trên cơ sở các hệt số chế tạo do phòng KTSX đưa ra phù hợp với
quá trình nung luyện và chất lượng Clinker theo yêu cầu ( chế độ trực tuyến :
online mode ). Tỷ lệ trên cũng có thể đặt trực tiếp nếu người vận hành chuyển sang

chế độ ngoại tuyến ( off line mode ).
Quá trình khởi động hệ thống vận chuyển nguyên liệu tới máy nghiền liệu
Reclaimer ( 153.300 ) phải khởi động trước cùng với các băng tải để đất sét có thời
gian tới các két chứa đá vôi, xỷ, quặng, nguyên liệu giàu SiO 2. Có nghĩa là các
băng cân ( 331.020, 331.060, 331.100 ) phải khởi động trễ một thời gian ( đã tính
toán trước ) kể từ khi Reclaimer ( 153.300 ) bắt đầu khởi động.
Trường hợp sau khi dừng khẩn cấp máy nghiền, vật liệu thô vẫn còn trong
băng tải, khi khởi động lại thì người vận hành CCR có thể khởi động bình thường
toàn bộ hệ thống vận chuyển mà không cần có thời gian trễ. Bột liệu sau khi được
tập trung tai 4 cyclon được vận chuyển bằng máng khí động đưa vào xilô đồng
nhất ( 361.040 ). Tốc độ của máy phân ly được điều chỉnh bởi kết quả phân tích độ
min sản phẩm của phòng thí nghiệm. Lộ trình vận chuyển bột liệu qua gầu nâng
( 361.010 ) hoặc gầu nâng ( 361.100 ) được chọn bởi người vận hành CCR trước
khi khởi động nhóm thiết bị vận chuyển. Khí và bụi sau cyclon lắng, được tuần
hoàn lại máy nghiền liệu hoặc đưa qua lọc bụi tĩnh điện ( 341.390 ) ra ống khói
nhờ quạt máy nghiền ( 341.090 ) và quạt khí thải ( 341.400 ). Có 5 vòng điều khiển
cho quá trình nghiền liệu.

1.2.2 Khu vực lò nung:

Công nghệ sản xuất xi măng

6


Đồ án tốt nghiệp

Xilô bột liệu được chế tạo bằng bê tông cốt thép có sức chứa 20.000 tấn bột
liệu. Đáy xilô được bố trí 7 cửa xả liệu ứng với 7 khoang tròn hình nón và được
sục khí bởi hệ thống 3 quạt thổi pít tông quay ( 361.BL.01- 03 ) nhằm đạt tới hiệu

quả đồng nhất cao. Hệ thống đường ống cấp khí sục phức tạp và các hộp khí đặt tại
đáy xilô tạo lên "tầng sôi"
bột liệu xả qua 7 cửa tháo đáy theo chương trình. Mỗi lần xả gồm 3 cửa đáy tương
ứng với 3 múi tam giác trong 42 múi tại đáy xilô. Mỗi chu ky bằng 60 giây. Trong
chu kỳ xả đáy 12 phút, mỗi chu kỳ được sục đáy một lần. Quá trình suc khí xilô và
xả đáy được điều khiển bởi 1 bộ PLC lắp đặt trong một hệ thống vi xử lý.
Có 7 cửa tháo tại đáy xilô (361.040 ) mỗi cửa được lắp 2 van, một van vận
hành bằng tay một van vận hành bằng khí nén. Sau khi bột liệu tập trung tại phễu
nhận và theo chu kỳ xả tại các cửa tháo tương ứng. Sau khi tập trung tại phễu bột
liệu qua van vận hành khí nén (361.050 ) vào cân cấp liệu lò nung. Việc tháo xả
bột liệu từ cân cấp liệu lò nung nhờ van vận hành mô tơ ( 361.FG11 ). Bột đã qua
cân được đưa vào preheater 2 nhánh 5 tầng nhờ máng khí động học ( 361.090 ),các
van quay (361.120) và các đối trọng ( Flap Value ) (361.125) và vị trí ống nối giữa
cyclone số 2 và cyclone số 1 của 2 nhánh A và B. Vị trí van phân chia liệu
(361.095) được điều khiển để tình trạng khí giữa 2 nhánh là như nhau. Do có sức
hút của quạt preheater khí nóng từ lò và calciner cuốn bột liệu vào cyclone. Tại
cyclone quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa bột liệu và khí nóng, bột liệu tăng dần
nhiệt độ và xảy ra các phản ứng mất nước, phản ứng phân hủy khoáng sét. Quá
trình canxi hóa xảy ra mãnh liệt khi bột liệu được đưa vào calciner. Trước khi vào
lò nung mức độ canxi hóa đạt 90% - 95%, nhiệt độ bột liệu vào khoảng 860 –

Công nghệ sản xuất xi măng

7


Đồ án tốt nghiệp
8750C. Do có độ dốc và chuyển động quay của lò nung bột liệu được vận chuyển
từ đầu lò tới máy làm lạnh clinker trên chiều dài 71m của lò. Khi ra khỏi lò nung
bột liệu có nhiệt độ vào khoảng 13500C được rơi vào máy làm lạnh clinker kiểu ghi

để làm nguội. Hệ thống điều khiển lò nung có 11 vòng điều chỉnh. Than cám 4A
được reclaimer cào vào băng tải chạy dọc kho và được đưa tới két chứa nhờ hệ
thống băng tải. Trước khi vào két chứa kim loại trong than được chia tách thải bỏ
nhờ hai thiết bị phát hiện kim loại. Sau đó than được tháo từ két chứa vào máy
nghiền, máy nghiền than là loại máy nghiền Atox kiểu 3 con lăn được lắp đặt cùng
máy phân ly động kiểu RAKM. Có 4 mạch điều khiển được lắp đặt cho máy
nghiền than. Sau khi nghiền, than mịn được đưa tới các vòi phun nhờ khí từ các
quạt thổi cung cấp cho vòi phun calciner và vòi phun chính của lò. Dầu MFO được
một thiết bị gia nhiệt hâm sấy tới nhiệt độ 120 – 130 0C và được bơm tới vòi phun
cho giai đoạn sấy và khởi động lò nung. Ngoài ra dầu còn được cung cấp tới các
generator phát nhiệt cho sấy máy nghiền liệu và máy nghiền than.
1.2.3 Khu vực nghiền – đóng bao:

Xi măng thành phẩm được hệ thống vít tải, gầu nâng và mang khí động học
vận chuyển vào 4 xilô chứa. Để đồng nhất và tháo xi măng ra khỏi xilô, hệ thống
các quạt thổi được lắp đặt để sục khí vào khoang trộn. Xi măng được tháo ra tại
đáy duy nhất cho mỗi xilô bên trong khoang trộn rồi qua các van điều khiển lưu
lượng vào hệ thống máng khí động học và gầu nâng đến két chứa cho các máy
đóng bao. Máng khí động học xả xi măng rời trực tiếp ra các xe ô tô.

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA NHÀ MÁY
2.1 Hệ thống điều khiển:

Công nghệ sản xuất xi măng

8


Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống điều khiển của nhà máy gồm có 12 bộ PLC lắp đặt cho các công

đoạn sau:
+ Đập đá vôi, đập đất sét
+ Kho đá vôi, đất sét
+ Nghiền liệu
+ Cấp liệu lò nung
+ Nung Clinker
+ Nghiền than
+ Nghiền sơ bộ
+ Đập phụ gia, thạch cao
+ Nghiền xi măng
+ Đóng bao 1
+ Đóng bao 2
PLC là bộ điều khiển logic khả trình có những chức năng quan trọng nhất
để điều khiển hoạt động toàn nhà máy:
+ Điều khiển đóng mạch PID
+ Điều khiển trình tự động cơ
+ Phát hiện sai lỗi vận hành
+ Xử lý báo động
+ Quét tín hiệu analog, tín hiệu số
+ Thông tin với hệ thống ECS/OP Station
+ Thông tin với các PLC khác
Các bộ cáp cho kết nối mạng của hệ thống bao gồm:
+ 1 bộ 500m cáp Ethernet cho kết nối mạng tại vị trí kỹ thuật vận hành
+ 1 bộ 12km cáp Ethernet cho mạng PLC kể cả phạm vi kết nối giữa
phòng điều khiển trung tâm và phòng điều khiển tại chỗ
+ 1 bộ 4km cáp Device Net cho mạng cáp từ hệ thống PLC đến các
thiết bị được điều khiển từ xa hoặc tại chỗ.
+ Một modul kỹ thuật FLS – ACE/PLC nhãn hiệu FLSA
+ Một modul tài liệu FLS – ACE/PLC nhãn hiệu FLSA

2.2 Các vị trí vận hành:
a. Tại phòng điều khiển trung tâm:
Gồm 6 vị trí:
- 5 giao diện vận hành gồm máy tính, chuột, bàn phím để điều khiển quá
trình. Trong đó có 2 máy tính chủ có dung tích ổ cứng và bộ nhớ gấp đôi máy tính
Công nghệ sản xuất xi măng

9


Đồ án tốt nghiệp
thường, cùng các thiết bị phụ để bảo vệ máy tính chủ. Máy in cho phép in các báo
động, máy in lazer cho báo cáo, máy in mầu để copy các màn hình cần thiết.
- Một vị trí kỹ thuật lập trình gồm 1 máy tính chủ 32 phần mềm PC
AnyWhere: phần mềm chương trình PLC AutoCAC Light; Microsoft Office For
Window, phần mềm ECS/Op Station cho giao diện HMI
b. Tại phòng điều khiển tại chỗ:
Có 4 phòng điều khiển tại chỗ cho các công đoạn sau:
- Đập đá vôi
- Đập đất sét
- Đập thạch cao
- Đóng bao xi măng
Thiết bị điều khiển tại mỗi phòng điều khiển tại chỗ gồm:
- 1 máy tính chủ màn hình 21 inch, chuột bàn phím
- Giá đỡ và các thiết bị đầu nối
Ngoài hệ thống điều khiển còn được trang bị các modul:
- Modul phần mềm FLS - SDR cho thu nhận dữ liệu, báo động, ghi
chép báo cáo và các chức năng khác.
- Modul phần mềm FLS - ECS/Op Station hiệu FLSA
- Một modul kỹ thuật FLS - ACE cho hệ thống các giao diện vận

hành, hiệu FLSA

2.3 Chức năng của hệ thống:
Việc đánh giá hệ thống tự động điều khiển quá trình dựa trên cơ sở khái
niệm về hệ thống FLS - ACE/System (Adaptable Control Engineering )
bao gồm các giao diện vận hành cho người và thiết bị dựa trên hệ thống FLS ECS/Op Station và các bộ điều khiển logic khả lập trình cho việc điều khiển và thu
nhận dữ liệu quá trình dựa trên hệ thống FLS - ACE Allen Bradley PLS System.
Hệ thống điều khiển các quá trình chính bao gồm việc giám sát và điều
khiển các công đoạn sau:
- Nghiền liệu
- Cấp liệu lò nung
- Lò nung
- Máy làm nguội
- Nghiền than
- Nghiền sơ bộ xi măng
- Nghiền xi măng
Công nghệ sản xuất xi măng

10


Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống điều khiển các quá trình chính dựa trên cơ sở hệ thống máy tính
tại vị trí vận hành trung tâm cho giao diện HMI. Các PLC phân tán và các Modules
I/O ( lắp đặt trong các trạm ) cho việc điều khiển môtơ, xử lý báo động và điều
khiển vòng. Thông tin giữa các vị trí vần hành trung tâm và hệ thống PLC phân tán
sẽ được thưc hiện thông qua hệ thống mạng Ethernet tốc độ cao.
Hệ thống điều khiển tại chỗ bao gồm:
- Đập đá vôi
- Đập đất sét

- Đập thạch cao
- 2 xưởng đóng bao
Các hệ thống điều khiển tại chỗ này dựa trên cơ sở vị trí vận hành tại chỗ
cho giám sát và điều khiển, hệ thống PLC và các Modul I/O cho điều khiển môtơ,
xử lý báo động và các vòng điều khiển. Các phòng điều khiển tại chỗ được kết nối
tới hệ thống điều khiển quá trình chính thông qua hệ thống mạng Ethernet. Người
vận hành hệ thống điều khiển quá trình chính ( tại phòng điều khiển trung tâm ) có
thể theo dõi, giám sát tình trạng có liên quan tới các công đoạn vận hành tại chỗ.
Cho mỗi công đoạn các màn hình sau đây được xác định:
a. Hiển thị Mimic ( Mimic display ):
- Trong Mimic các phần của công đoạn được đại diện bằng các hình thể tiếp
nối với các loại vật liệu và lưu lượng khí.
- Mỗi mô tơ, van mở hay ngắt được hiển thị thông tin về 256 tình trạng khác
nhau như: chạy, dừng, báo lỗi, tại chỗ, bình thường, mở, ngắt
- Mỗi thông tin trạng thái được hiển thị mầu được mô tả nguyên văn trên vị
trí vận hành.
- Các giá trị analog được hiển thị cùng với các mầu khác nhau tương ứng
với các mức báo động bằng số hoặc bằng mô hình các thanh.
- Các đường cong hướng cho các giá trị kiểm soát có thể được đưa vào hình
ảnh mimic.
b. Hiển thị start - up ( Start - up display ):
- Các mimic đăc biệt được thiết kế để khởi động, dừng các nhóm thiết bị
qua các chương trình điều khiển PLC cùng các thông tin về báo động, khoá liên
động cho các nhóm dừng và khởi động.
c. Hiển thị vòng PID ( PID loop display ):
- Việc điều khiển vòng cùng với thưc đơn bộ điều khiển và hình ảnh
đường cong điều khiển dựa trên 3 chế độ vận hành:
+ Chế độ Auto
Công nghệ sản xuất xi măng

11


Đồ án tốt nghiệp
+ Chế độ Manual
+ Chế độ Force down
- Việc điều khiển vòng được thực hiện từ các cửa sổ Pop – up
( PID Faceplate ) sử dụng chuột cùng với các hình thể trong PID Facepiate.
Facepiate hiển thị điểm đặt, đầu vào quá trình, đầu ra bộ điều khiển và có thể nhập
vào sơ đồ mimic.
d. Xem xet báo động:
- Các thông tin về báo động quá trình và hệ thống có thể xảy ra cùng.
với thời gian xuất hiện
- Mỗi tín hiệu analog có thể có trên 10 mức khác nhau. Mỗi mức đại
.
diện cho 1 mức báo động
- Trong PLC, mỗi báo động được đánh dấu thời gian tại thời điểm
ghi và xoá, cho phép phân tích báo động các máy đơn hoặc phân
xưởng.
e. Các đường cong về hướng:
- Cung cấp thông tin về năng suất máy móc và quá trình trong thời
kỳ và so sánh sự phát triển các giá trị quá trình khác nhau cùng với các dữ liệu thực
tế và dữ liệu đã qua.
- Xác định các nhóm cùng với 4 đường cong dữ liệu kiểm soát.
- Các đường cong đã qua và đường cong tại thời điểm thực tế.
f. Các báo cáo:
- Các báo cáo quá trình chứa đựng 16 giá trị điểm khác nhau về giá
trị vận hành như sản phẩm, mức tiêu tốn nguyên, nhiên liệu... được báo cáo tự
động trong 24h.
- Báo cáo tháng hoặc giá trị trung bình ngày, báo cáo năm với tính

toán tháng hoặc giá trị trung bình tháng, số giờ làm việc liên tục của thiết bị.
- Các báo cáo về báo động
- Các báo cáo về sự việc xảy ra
- Báo cáo về hướng cùng với 4 đường cong

2.4 Giám sát và điều khiển FLF - ECS Expert:
a. Thiết bị tối ưu hoá quá trình bao gồm:
- 1 máy tính chủ với bộ nhớ 128Mbyte dung tích ổ cứng 10Gbyte
màn hình 21 inch chuột và bàn phím.
- 1 máy in lazer
b. Điều khiển lò nung:
- 1 modul điều khiển lò FLS - ECS/Fuggy Expert, hiệu FLSA: điều
Công nghệ sản xuất xi măng

12


Đồ án tốt nghiệp
khiển giám sát lò nung khi lò đã nạp tới 70% năng suất nhằm ổn định
lò nung, chất lượng Clinker, kinh tế về nguyên liệu và sản phẩm tối đa
dựa trên mức.
- Nhóm điều khiển zôn nung:
+ Xử lý tổn thất gạch chịu lửa
+ Ổn định vận hành
+ Chất lượng Clinker tốt
+ Sản phẩm tối đa
- Nhóm điều khiển quá trình cháy:
+ Mức CO đúng
+ Mức O2 đúng
+ Tiết kiệm về nhiên liệu với nhiệt độ khí gas thải ra là nhỏ

nhất.
- Nhóm điều khiển điểm đặt dẫn động:
+ Cấp liệu lò nung
+ Nhiên liệu tới lò
+ Tôc độ quạt khí thải
c. Điều khiển khởi động lò nung:
- Modul điều khiển khởi động lò FLS - ECS/Fuzzy Expert hiệu
FLSA: điều khiển và giám sát lò nung từ khi cấp liệu tới khi cấp liệu đạt 70% năng
suất.
- Nhóm điều khiển khởi động lò bao gồm các mục tiêu:
+ Làm tăng tốc độ lò và cấp liệu lò nung tới mức sản xuất
mong muốn.
+ Điều khiển tiêu tốn nhiệt trong phần nung theo chức năng.
+ Điều khiển điểm đặt nhiệt độ cho Calciner theo chức năng.
- Điều khiển điểm đặt cho dẫn động:
+ Tốc độ lò
+ Cấp liệu lò
+ Nhiên liệu cấp cho lò
d. Điều khiển máy làm nguội:
Modul phần mềm FLS - ECS/Fuzzy Expert điều khiển máy làm
nguội nhãn hiệu FLSA bao gồm:
- Nhóm điều khiển máy làm nguội clinker bao gồm những mục tiêu sau:
+ Điều khiển dòng chảy
Công nghệ sản xuất xi măng

13


Đồ án tốt nghiệp
+ Ổn định áp suất dưới ghi

+ Ổn định và tối đa lượng gió 2 và gió 3
+ Tối ưu hoá lượng gió làm mát
+ Những mục tiêu mới do khách hàng qui định
- Điều khiển điểm đặt cho đẫn động:
+ Áp suất ghi số 1.
+ Tốc độ các ghi
+ Lưu lượng gió của tất cả các quạt
e. Điều khiển máy nghiền xi măng:
- Modul phần mềm FLS - ECS/fuzzy Expert điều khiển máy nghiền
xi măng nhãn hiệu FLSA bao gồm: việc điều khiển máy phân ly trong giai đoạn
nghiền xi măng nhằm đạt chất lượng xi măng và sản lượng tối đa.
- Nhóm điều khiển máy nghiền xi măng gồm các mục đích sau:
+ Độ mịn tối ưu
+ Sản phẩm tối đa và phần quay lại máy nghiền là tối thiểu.
+ Những mục tiêu do khách hàng xác định.
- Điều khiển điểm đặt cho các dẫn động:
+ Tốc độ máy phân ly
+ Cấp liệu mới tới máy nghiền
f. Máy quét Scanner:
- Hệ thống được trang bị một máy quét nhiệt độ vỏ lò nung để giám
sát theo dõi nhiệt độ vỏ lò và gạch chịu lửa. Thiết bị scanner là một máy quét tia
hồng ngoại tốc độ cao để đo nhiệt độ vỏ lò nung. Cứ mỗi vòng quay của vỏ lò
nung, toàn bộ nhiệt độ vỏ lò được thu về với 1 hình chữ nhật 20 - 30cm trên màn
hình máy quét.
- Máy quét Scanner không chỉ là 1 thiết bị báo động đáng tin cậy mà
còn sử dụng để đánh giá tình hình gạch chịu lửa lát trong lò, tức là xác định mức
độ hao mòn lớp lót cũng như phát hiện và mức độ mảng nóng phát triển, độ dày
của lớp bảo vệ và hình dạng của vòng đỡ lò, mức độ vùng đốt, giúp cho người vận
hành tại phòng điều khiển trung tâm có giải pháp phù hợp nhằm tránh hư hại lớn
cho lớp lót và duy trì lo nung tiếp tục hoạt động dài ngày, có hiệu quả.

- Một máy tính chủ bộ nhớ 128Mbyte, dung tích ổ cứng 10Gbyte,
màn hình 21 inch, chuột, bàn phím và máy in màu được lắp đặt trong phòng điều
khiển trung tâm để theo dõi và giám sát nhiệt độ vỏ lò.

Công nghệ sản xuất xi măng

14


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG MẠNG ETHERNET TOÀN NHÀ MÁY
3.1 Giới thiệu chung:
3.1.1. Giới thiệu chung:
Hệ thống điều khiển tự động của nhà máy được kết nối bởi mô hình mạng
Ethernet, dựa trên mô hình 7 lớp OSI. Nguyên tắc đấu nối hình sao Star, điều khiển
logic kiểu Bus hoặc kiểu mạch vòng Token Ring. Phương pháp đường truyền bao
gồm : Control Net (CN), RS-232, RS485, Data Highway Plus (DH+), twisted Pair,
Fiber Optical.
Phần mềm quản lý mạng là WinNT4.0 Server, phần mềm điểu khiển và vận hành
là Plain Guide, OP Station và RSLogic5000.
Công nghệ sản xuất xi măng

15


Đồ án tốt nghiệp
Các trạm vận hành và hệ thống các tủ PLC được máy chủ quản lý bằng các địa chỉ
IP ( Internet Potcol), cấp phát nhờ dịch vụ DHCP của WinNT4.0Server
Hệ thống điều khiển tự động gồm 5 trạm vận hành trung tâm, 5 trạm điều khiển

cục bộ và 40 tủ PLC Cabinet.
3.1.2. Hệ thống máy tính quản lý mạng, điều khiển và vận hành:

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống máy tính quản lý mạng toàn nhà máy
3.1.3 Quản lý mạng Ethernet :
Bao gồm 2 máy chủ ECS được cấp phát địa chỉ IP1 và IP2. Mỗi máy chủ
đấu nối với 1 Ethernet Switch (bộ chuyển mạch mạng thượng tầng ), quản lý hệ
thống mạng bằng địa chỉ IP, qua Ethernet Switch. Một trong 2 máy chủ đóng vai
trò Back Up Server ( máy chủ sao lưu, dự phòng ). Chúng chạy song hành nhờ dịch
vụ đồng bộ dữ liệu của WinNT Server.
Ngoài ra còn có 4 bộ chuyển mạch Ethernet Switch khác phục vụ cho các trạm
điều khiển và vận hành cục bộ là 131, 133, 222, 641(1), 641(2).
3.1.4. Điều khiển và vận hành:

Công nghệ sản xuất xi măng

16


Đồ án tốt nghiệp
Bao gồm 5 trạm điều khiển vận hành trung tâm tại phòng điều khiển trung
tâm, 5 trạm điều khiển và vận hành cục bộ 131, 133, 222, 641(1), 641(2).Chúng
liên kết với nhau nhờ các bộ chuyển mạch Ethernet Switch và địa chỉ IP cấp phát
bởi máy chủ ECS.
3.1.5 Lập trịnh PLC và vận hành mô phỏng( lập trình mờ ):
Gồm 2 máy trạm lập trình PLC SMART STAION và 1 máy trạm vận hành
mô phỏng Fuzzy Epress.
Lập trình mờ- Hệ chuyên gia : kiến trúc điều khiển và vận hành giả định, mô
phỏng chạy thử và tối ưu hoá quy trình vận hành sản xuất.
3.1.6 Phòng thí nghiệm :

Gồm 1 hệ thống lấy mẫu tự động, 1 trạm phân tích quang phổ X-RAY và 1
trạm quản lý chất lượng QCX.
3.1.7 Hệ thống giám sát Cem-Scanner :
Gồm 1 trạm Cem-Scanner kết nối với 2 trạm giám sát độc lập LON WORK
tại lò nung và vi lò.
3.1.8 Phần còn lại :
Các máy in báo cáo quá trình vận hành và sản xuất thường nhật, thường kỳ,
tự động và cảnh báo “nóng ”. Chúng được được nối bởi bộ Print Server, liên kết
trực tiếp với tất cả các trạm thông qua các bộ chuyển mạch Ethernet Switch với IP
được cấp phát bởi máy chủ ECS.

3.2 Hệ thống mạng lưới đấu nối : gồm 5 phần
3.2.1 Điều khiển trung tâm:
Mọi thiết bị được đấu nối với Ethernet Switch U11.1 và U11.2 bằng truyền
thông cáp xoắn. Hai máy chủ ECS với địa chỉ IP1, IP2 được đấu nối với 2 Switch
U11.1 và u11.2.
05 trạm vận hành OP-Station được đánh địa chỉ IP11/12/13/14/15 cũng đấu
nối tới U11.1 và U11.2 với truyền thông cáp xoắn Ethernet. Các hoạt động của
chúng dựa trên cơ sở phân cấp và điều hành của WinNT4.0. Tuỳ theo sự phân cấp
của máy chủ ECS mà mỗi trạm vận hành có chức năng vận hành giống nhau hoặc
khác nhau. Một lệnh điều khiển hoặc vận hành từ OP-Station bất kỳ được máy chủ
ECS cập nhật, thông qua hệ thống mạng Ethernet chuyển tải xuống từng bộ phận
làm việc tương ứng.
02 trạm theo dõi tổng thể quá trình sản xuất của nhà máy là Plant Guide
được đánh địa chỉ IP31/IP32 và được đấu nối với U11.1. 2 trạm Plant Guide sử

Công nghệ sản xuất xi măng

17

Đồ án tốt nghiệp
dụng phần mềm Plant-Guide chạy trên nền hệ điều hành WinNT, đóng vai trò giám
sát chặt chẽ mọi hoạt động, phát hiện và cảnh báo sự cố.
02 trạm lập trình PLC Smart Station được đánh địa chỉ IP21/IP22 đấu nối
với U11.1 và U11.2 cho phép sửa đổi, thay đổi trực tiếp hoặc gián tiếp
(Online/Ofline) mọi vị trí trên dây chuyền sản xuất của nhà máy.
Hệ thống QCX, lấy mẫu tự động và X-RAY được đấu nối với U11.2 có địa chỉ
IP51/71 và 72.
Trạm lập trình mờ Fuzzy Expert đấu nối tới U11.1, 4 máy in báo cáo,
cảnh báo được đấu nối tới 1 Print Server, từ đây đấu nối trực tiếp tới 2 máy chủ
ECS.
3.2.2 Đập đá và sét 131/133:
Là một trạm vận hành Local Control có vị trí đặc biệt là cách xa trung tâm
nhà máy. Trạm vận hành đập đá và sét liên kết với điều khiển trung tâm bằng
truyền thông sợi quang đa mode, chế độ Half Duplex. Để thực hiện được điều này,
nhà máy sử dụng 1 bộ Switch quang tại tram 131 cho phép ghép nối và truyền
nhận tín hiệu quang với 731 và với 151/153 một cách chính xác và nhanh nhất.
02 trạm vận hành OP-Station Local 131/133 được đánh địa chỉ IP16/17 cho phép
hiện thị và vân hành mọi hoạt động tại trạm đập đá và sét. Thiết lập chế độ thời
gian thực của băng tải, công suất máy đập và đồng bộ quá trình liên động với CCR.
Vì những lý do kỹ thuật và địa hình, rõ ràng hệ thống Ethernet tại trạm đập
đá và sét 131/133 là hệ thống mạng phức tạp nhất của nhà máy. Đòi hỏi yêu cầu
lắp đặt, chạy thử và vận hành phải tuyệt đối chính xác. Từ 131/133, người ta còn
sử dụng 3 bộ chia quang Split Fiber, phân làm 3 đoạn, mỗi đoạn dài 1km để kết nối
liên động với PLC tại 151/153. Do vậy, tổn thất đường truyền nếu có tại 151/153 là
điều hoàn toàn dễ hiểu và có thể xảy ra.
3.2.3 Kho tổng hợp(thạch cao, than, phụ gia)222
Tại 222, trạm vận hành tại chỗ OP-Station Local được đánh địa chỉ IP18
cho phép thiết lập thông số với quá trình tiếp nhận,chuyển tải Thạch Cao, Phụ Gia,

Than cho quá trình xi măng. Đồng bộ tín hiệu với CCR trong quá trình liên động
toàn nhà máy.
Đấu nối với CCR bằng truyền thông sợi quang. Bố trí 1 Ethernet Hub thực
hiện việc tiếp nhận, phân chia đường truyền và tín hiệu.
3.2.4 Phân xưởng đóng bao 641 (1) và 641 (2):
Tương tự như 222.

Công nghệ sản xuất xi măng

18


Đồ án tốt nghiệp
Trạm điều hành cục bộ OP-Station Local tại 641/1 và 641/2 được đánh địa
chỉ IP19/IP20 cho phép đồng bộ tín hiệu với CCR băng truyền thông sợi quang
bằng 2 Ethernet Hub.

3.3 Hoạt động của mạng Ethernet của nhà máy:
3.3.1.Hoạt động chung:
Trong quá trình điều khiển và vận hành, 1 mệnh lệnh sau khi được
người vận hành đưa vào hệ thống sẽ được máy chủ ECS xác nhận địa chỉ IP nơi
gửi và nơi thực thi mệnh lệnh.Tín hiệu dựa trên cơ sở cấu trúc mạng hình sao
STAR thiết lập 1leadline nhanh nhất, ngắn nhất bằng các cơ sở sẵn có về cấu trúc
vật lý như tốc độ truyền, số bít truyền, số khung truyền, khoảng cách trưyền….Từ
trạm điều hành trung tâm, gói dữ liệu bao gồm những thông số được máy chủ thiết
lập theo tiêu chuẩn Ethernet được gửi đi.
Tại các bộ chuyển mạch Ethernet Switch, gói dữ liệu được đưa vào bộ nhớ
đệm và chờ đợi Ethernet Switch lựa chọn một cổng địa chỉ thích hợp để gửi tới bộ
phận hạng mục thực thi. Cơ chế lựa chọn cổng địa chỉ của ES là cơ chế Logic
mạch vòng-Token Ring. Với cơ chế này, ES sẽ quét tất cả các cổng đầu ra và lựa

chọn một cổng tương ứng với thông số mà máy ECS gửi , ở đấy chính là điạ chỉ
IP.Trong trường hợp có lỗi hoặc không tìm thấy địa chỉ IP cần thiết, gói dữ liệu sẽ
trả lại 1 xung tín hiệu gọi là bít dừng (Bit Stop).Máy chủ ECS sẽ phát hiện và
thông báo với trạm vận hành. Lúc này, 1mệnh lệnh có thể thực hiện lại từ đầu hoặc
huỷ bỏ.
Theo cấu trúc vật lý Ethernet của nhà máy tại một số hạng mục,người ta
thiết lập thêm nhiều cơ chế mạch vòng Token Ring, Conrol net, Device Net, LON
worknet khác cho việc thưc thi mệnh lệnh một cách chính xác và triệt để, Để thực
hiện được điều này, người ta sử dụng thêm một số Ethernet Hub và Ethernet
Switch khác cho các hạng mục như đập đá và sét 131/131;kho tổng hợp(thạch cao,
than, phụ gia)222; phân xưởng đóng bao 641(1); phân xướng đóng bao 641(2).Các
Ethernet Hub và Ethernet Switch này thực hiện cơ chế mạch vòng Token Ring
tương tự như tại điều khiển trung tâm.Gói dữ liệu được chuyển vào bộ đệm, được
lựa chọn địa chỉ IP đầu ra và được trưyền đi với tốc độ cho phép.
Tính linh hoạt của Ethernt ngoài việc có thể thiết lập nhiều cơ chế Logic
mạch vòng Token Ring và trường Bus trên cơ sở cấu trúc vật lý mạng hình sao
Star. Nó cũng cho phép thực hiện cơ chế liên kết cơ chế dữ liệu kiểu trường Bus tại
từng hạng mục. Tiêu biểu là tiêu chuẩn giao diện RS-485 và CN(Control Net)bằng
cáp xoắn đôi cho việc liên kết giữa các PLC Cabinet tại các hạng mục.
Công nghệ sản xuất xi măng

19


Đồ án tốt nghiệp
Quá trình thực thi 1 mệnh lệnh trong điều khiển và tự động hoá của nhà
máy cho ta thấy cấu trúc Ethernet tiêu biểu. Đó là cấu trúc phân tán theo lớp với
tốc độ cao, chính xác tuyệt đối và dễ dàng sửa đổi, nâng cấp mở rộng.Mặc dù vậy,
nó cũng đòi hỏi khả năng vận hành và quản trị mạng lưới chấp nhận được.
3.3.2. Cấu trúc mạng –Topology:

- Cấu trúc hình sao-Star:
Trạm trung tâm ECS quan trọng hơn tất cả các nút khác, ECS sẽ điều khiển
truyền thông của toàn mạng. Các thành viên khác như các trạm vận hành, các tủ
PLC, các trạm SLC, được kết nối gián tiếp với nhau qua trạm trung gian ECS.
Liên kết về mặt vật lý là điểm - điểm, về mặt logic vẫn có thể là đa điềm.
Trong nhà máy, mạng Ethernet có cấu trúc hình sao về mặt vật lý nhưng lại
có cấu trúc logic như 1 mạch vòng và 1 hệ bus. Bởi các trạm từ 131 đến 641 vẫn
có thể hoạt động tại bản thân nó ngay cả khi không có sự điều hành của trạm
trung tâm tại 731.
Nhờ có Ethernet Switch/Hub hiện đại và cáp truyền dẫn quang tốc độ cao lên tới
100Mps, cấu trúc hình sao hoàn toàn có thể đảm đương các chức năng điều
khiển tự động của nhà máy.
Với cấu trúc hình sao, nhà máy có khả năng nâng cấp và mở rộng hệ thống
mạng dễ dàng.

Star

Hình 3.2 Sơ đồ nối dây hình sao
- Control Net :
Dựa trên cơ sở cấu trúc Bus. Tất cả các thành viên của mạng đều nối trực
tiếp với 1 đường dẫn chung. Có thể thấy ở hầu hết các hệ thống PLC và SLC tại
các phân xưởng. Từ các tủ PLC Cabinet nối tới các tủ I/O, nối tới các bộ SLC
của các thiết bị, các động cơ, các đầu đo, van...
Trong hệ thống Ethernet của nhà máy, cấu trúc Control Net phát huy tính
năng của nó giúp hoàn thiện quá trình liên động của hệ thống. Đáp ứng yêu cầu
tương thích của các cấu trúc Profibus, CAN, LON Work.
Có 3 loại cấu trúc Control Net-Bus :

Công nghệ sản xuất xi măng

20


Đồ án tốt nghiệp
- Daisy Chain: mỗi trạm được nối mạng trực tiếp tại giao lộ của 2 đoạn dây
dẫn, không qua đoạn dây nối phụ vào.
- Trunk-line/ Drop-line: mỗi trạm được nối qua một đường nhánh(Dropline) để đến đường trục(trunk-line).
- Mạch vòng không tích cực: chỉ khác với trunk-line/ drop-line ở chổ
đường truyền được khép kín.
- Profibus DP:
Thể hiện rõ ở hệ thống lấy mẫu tự động 731PT01A01
Profibus DP được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thời
gian trao đổi dữ liệu dưới cấp trường. Như giữa thiết bị khả trình PLC hoặc
máy tính cá nhân công nghiệp với các thiết bị trường phân tán như I/O, các
thiết bị đo, truyền động và van.
Các dịch vụ truyền thông cần thiết được định nghĩa qua các hàm DPDecentral Periphery cơ sở theo chuẩn EN50170. DP còn hỗ trợ các dịch vụ
truyền thông tuần hoàn, phục vụ tham số hoá, vận hành và chuẩn đoán các thiết
bị truờng thông minh

PLC

I/O

PC

TbÞ
§o

PLC

§Çu
Dß

Van

Hình 3.3 Profibus DP cho các thiết bị trường.
- Device net:
Thể hiện rõ ở hạng mục Silo CF và cấp liệu lò nung 361
Hệ thống được hãng Allen Bradley phát triển dựa trên cơ sở của CAN chuẩn hoá
quốc tế ISO11898.Sử dụng nối mạng cho các tiết bị đơn giản ở cấp chấp hành.
Chuẩn hoá bởi IEC62026-3.
Không đơn thuần là chuẩn giao thức cho lớp ứng dụng của CAN(Controller Area
Network)mà còn bổ sung 1 số chi tiết thực hiện lớp vật lý và đưa ra các phương
thức giao tiếp kiểu tay đôi(Peer-to-peer)hoặc chủ /tớ (Master/Slave).Cấu hình
mạng đường trục/đường nhánh, chiều dài nhánh hạn chế dười 6m. 3 tốc độ quy

Công nghệ sản xuất xi măng

21


Đồ án tốt nghiệp
định125,250,500KBPS tương ứng với chiều dài tối đa đường trục là 500, 250,
100m.

3.4. Hệ thống PLC CCABINET:
PLC nhìn chung bao gồm bộ cung cấp nguồn 24 VDC SITOP của hãng
Siemens, bộ điều khiển và sử lý Control Logic 1747 và 1756, các bộ đầu vào/ ra
tương tự -số, các kênh I/O, các điểm đo, các bộ bổ trợ ghép nối như
EthernetAdapter, Ethernet Adapter Repeater… của hãng Rockwell. PLC Cabinet

cho phép ghép nối các bộ điều khiển logic lập trình được trên một hệ thống mở,
liên kết với nhau bởi hệ thống mạng Ethernet và phần mềm điều khiển RSLogic
chạy trên WinNT Server.
3.4.1. PLC Cabinets
Bao gồm 40 PLC Cabinet chính và nhiều PLC phụ trợ cùng hệ thống tủ
bảng PLC phân bổ đều trên các hạng mục của nhà máy. Chúng liên kết với nhau
giữa PLC chủ yếu bằng phương pháp đấu nối Control Net(CN) hoặc DH+.
3.4.2. PLC Cabinet được chia thành 2 loại sau:
- TS8205: chứa các bộ xư lý CPU,các bộ điều khiển!
 Tiêu chuẩn: EN60439-1
 Điện áp tiêu thụ cho mạch: 24 VDC
 Các giới hạn cho phép: ±10% với VAC; ±5% với VDC
 Lớp rào chắn,bảo vệ: IP54
 Bảo vệ chống lại tăng điện áp:Rào chắn
 Điều khiển vận hành: sáng sủa, khô giáo, ít bụi, độ ẩm 90%, nhiệt độ cho
phép -5oC tới 40oC, trong 24h liên tục nhiệt độ trung bình cao nhất +35oC.
- AE1110: chứa các bộ chuyển đổi vào /ra số và tương tự, các điểm đo, các hệ
thống rơle an toàn.
 Tiêu chuẩn EN60439-1
 Điện áp tiêu thụ cho mạch:24 VDC
 Giới hạn cho phép: ±10% với VAC; ±5% với VDC
 Mức bảo vệ: IP65
 Bảo vệ quá áp:Rào chắn
 Điều kiện vận hành: sáng sủa, khô giáo, ít bụi, đọ ẩm 100% nhiệt đọ cho
phép- 25oC tới 50oC,trong 24h liên tục nhiệt độ trung bình cao nhất+45oC.
Hệ thống tiếp đất:TN-S
3.4.3. PLC cho các hạng mục như sau:

Công nghệ sản xuất xi măng

22


Đồ án tốt nghiệp

KÝ HIỆU
131CS01
222 CS01
341 CS01
361 CS01
431 CS01
441 CS01
461 CS01
541 CS01
541 CS02
641 CS01
641 CS02
731 CS01

HẠNG MỤC
Limstone &Shale
Gypsum Coal Additive
Raw Mill
Kiln Feed
Kiln
Cooler
Coal mill
PreGrinder Mill
Cement Mill
Packing Plant 1

Packing Plant 2
Ethernet

HẠNG MỤC
Đập đá và sét
Kho tổng hợp
Nghiền thô
Cấp liệu lò nung
Lò nung Clinker
Làm nguội Clinker
Nghiền than
Tiền nghiền xi măng
Nghiền xi măng
Đóng bao 1
Đóng bao 2
Mạng thượng tầng

CABINNETS
05
03
03
05
05
03
03
04
04
03
01
01

3.4.4.Nguyên tắc điều khiển và vận hành hệ thống PLC:
Việc nhập một chương trình giá trị logic vào trong bộ điều khiển được sử
dụng bởi phần mềm. Khi đó, bộ điều khiển được đặt ở chế độ chạy RUN,bắt đầu
vòng điều khiển và vận hành. Vòng điều khiển, vận hành sẽ thực thi tiến trình cho
truớc trừ khi bị thay đổi bởi chương trình logic.

Overhead

(1)

(5)
Service
Comms

Input
Scan
(2)

Operating
Cycle
Vßng VËn
Hµnh

(4)

Output
Scan

Công nghệ sản xuất xi măng

Program
Scan

(3)

23


Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.4 Chu kỳ điều khiển và vận hành hệ thống PLC
(1) Kiểm tra/ quét tín hiệu lối vào: quá trình được thực hiện bởi bộ điều khiển
để kiểm tra và đọc tất cả dữ liệu lối vào, thông thường kéo dài khoảng ms.
(2) Kiểm tra/ quét chương trình: quá trình được thực hiện bởi bộ xử lý để tiến
hành những chỉ thị/lệnh của chương trình. Thời gian kiểm tra nhiều hay ít
phụ thuộc những lệnh được thực hiện và mỗi trạng thái chỉ thị trong suốt
thời gian kiểm tra.
(3) Kiểm tra tín hiệu lối ra: quá trình được thực hiện bởi bộ điều khiển để kiểm
tra và ghi lại tất cả tín hiệu lối ra, thông thường kéo dài cỡ ms.
(4) Kết nối dịch vụ: một phần của vòng điều khiển và vận hành là việc kết nối
tới các thiết bị khác như 1 HHT hoặc PC.
(5) Giữ lại và truyền qua; thời gian trả cho việc quản lý bộ nhớ và những lần
nâng cấp hoặc đăng nhập bên trong.
3.4.5. Các kiểu đầu nối PLC:
- IP-Internet Protocol: Theo giao thức Internet.
- DH+ - Data Highway Plus: Băng thông rộng có mở rộng.
- CN – Control Net: Điều khiển mạng ở dạng giao thức gần và cục bộ.
- OLM – Optipcal Link Module: Bộ kết nối quang.
- DP – Profibus DP

3.5. Bộ xử lý điều khiển ( Process controller)
- Kiểu bộ điều khiển thường dùng là bộ Series Control Logic với các cổng tuần tự
vào ra (I/O Series) cho Control Logic và FLEX I/O.
- Bộ vi xử lý Control Logic là bộ điều khiển chính, được ghép nối với cấu hình
đơn lẻ.
- Sự kết nối tới hệ thống HMI được thực thi theo kiểu 1 cấu hình Ethernet dư (để
thừa khoảng trống).
- Tín hiệu vào/ra-TS8205AB2 và –TS8205AB3.Phương tiện kết nối CN-Control
Net là loại cáp điện động trục(Electrical Coax Cable) khi các tủ I/O là cùng phòng
với tủ CPU. Nếu các tủ I/O nằm ở phòng/nhà khác nhau thì phương tiện/phương
thức Control Net là cáp quang(Fiber Optic ).
- FLEX I/O được đặt trong tủ cửa kéo I/O- AE1110AB1. Việc kết nối tới các tủ
I/O này được thực hiện theo đường kết nối CN. Phương tiện cho CN này là cáp
quang.

Công nghệ sản xuất xi măng

24


Đồ án tốt nghiệp
- việc kết nối tới hệ thống PLC tổng được thực hiện theo đường kết nối DH+.
Phương tiện cho DH+ là cáp đôi xoắn điện

3.6 Các bộ cung cấp nguồn:
- Cho Control Logic: 1 nguồn cấp bên trong thường được cấp nguồn đầy đủ và
liên tục, cần thiết cho hệ thống dẫn phía sau.
- Một bộ cấp nguồn bên ngoài Simens 24vdc thường được sử dụng cho các tín
hiệu vào/ra.

- Một bộ cấp nguồn bên ngoài Simens 24vcdc cấp tới trạm điều hành cục bộ( local
Operator Station).

3.7. Hệ thống chuyển mạch quang FIBER SWICHES
3.7.1 Ethernet Switch:
Ethernet Switch được chế tạo nhằm tăng băng thông sử dụng cho các ứng
dụng trong đó mỗi cổng của Ethernet Switch được nối đến một địa chỉ mạng và
hoạt động với tốc độ lớn nhất mà mạng đó cho phép. Ethernet Switch vừa đóng
vai trò như một bộ dẫn đường Router.
Mỗi cổng Ethernet Switch lưu giữ một địa chỉ thiết bị nối đến cổng đó. Do vậy,
Ethernet Switch Phải đủ bộ nhớ tương ứng với cổng để chứa địa chỉ của tất cả
các nút có thể nối vào nó. Ethernet Switch sử dụng địa chỉ được lưu giữ tại mỗi
cổng để truyền đi một gói được nhận trên một cổng đến cổng thích hợp. Hoạt
động này được gọi là Switching. Chức năng Switching được thực hiện khi địa
chỉ đích của khung Ethernet, mỗi đoạn Ethernet nối đến một cổng của Ethernet
Switch tạo thành một miền va chạm CSMA/CD riêng biệt. Hiện tượng va chạm
phát sinh trên một đoạn Ethernet do đó sẽ không truyền đến đoạn khác.
PC

PC

PC

Ethernet
Switch

PC

PC

PC

Hình 3.5 Sơ đồ đầu nối của Ethernet Switch
Etherne Switch có thể cho phép chọn lựa tốc độ truyền 10/100Mbps bằng việc
thiết lậpcho các cổng. Nó cũng cho phép chọn lựa chế độ Hafl Duplex hoặc Full

Công nghệ sản xuất xi măng

25