bao cao tim hieu day chuyen dieu khien nha may xi mang

Nhà máy xi măng Long Sơn

MỤC LỤC.
LỜI NÓI ĐẦU...........................................................................................................2
DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................3
I. Giới thiệu về nhà máy xi măng Long Sơn..........................................................4
II. Dây chuyền công nghê sản xuất xi măng của công ty Long Sơn........................4
III. Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi
măng ………………………………………………………………………………………………………………….12
3.1. Khái niệm về hệ thống DCS [1]....................................................................12
3.2. Cấu hình hê thống DCS trong nhà máy xi măng Long Sơn.......................13
3.3. Mô tả các BUS và hệ thống truyền thông trong hệ thống...........................15
IV.

Nghiên cứu về bộ điều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất...............16

4.1. Giới thiệu chung.........................................................................................16
4.2. Đặc tính kĩ thuật phần cứng.[3]....................................................................17
4.3. Phần mềm lập trình.[4].................................................................................19
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................22

1


Nhà máy xi măng Long Sơn

LỜI NÓI ĐẦU
Trong công cuộc đổi mới công nghệp hóa hiện đại hóa đất nước, đất nước
đang trên đà phát triển, bộ mặt đất nước đang được thay đổi từng ngày. Các ngành
công nghiệp – xây dựng, dịch vụ phát triển không ngừng. Để đáp ứng được các sự
thay đổi đó thì cơ sở hệ thống đô thị cũng được đổi mới nhiều, ngành vật liệu xây

dựng cũng vì đó mà phát triển. Chúng ta không thể không nhắc đến xi măng, chất
kết dính không thể thiếu của ngành xây dựng.
Để đáp ứng được nhu cầu xây dựng của đất nước ngày càng phát triển thì
ngành xi măng cũng sôi động mạnh mẽ: cách trường đào tạo, các đội ngũ tư vấn,
các khoa học kĩ thuật được áp dụng. Các nhà máy ngày càng được xây dựng nhiều,
với đầy đủ loại công nghệ hiện đại được áp dụng.
Để có thêm kiến thức thực tế về môn học Tự động hóa trong nhà máy xi măng
do TS. Nguyễn Mạng Tiến giảng dạy, em chọn nhà máy xi măng Long Sơn nghiên
cứu về hệ thống điều khiển của nhà máy.
Trong quá trình nghiên cứu không tránh khỏi sai sót, mong thầy có thể đóng
góp ý kiến để em có thể hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Mạnh Tiến, đã giúp đỡ truyền đạt
kiến thức về nhà máy xi măng, để em có thể hoàn thành đề tài này.
Hà Nội;ngày 1, tháng 4, năm 2019.
Nam
Lê Văn Nam

2


Nhà máy xi măng Long Sơn

DANH MỤC HÌNH VẼ.
Hình 1: Hình ảnh về tháp nung 5 tầng của nhà máy – trang 4.
Hình 2: Tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng – trang 5.
Hình 3: Nghiền đá vôi và vận chuyển đi – trang 6.
Hình 4: Nghiền đất sét và vận chuyển – trang 6.
Hình 5: Than, phụ gia, thạch cao được nhận vào – trang 7.
Hình 6: Phụ gia, than đá, thạch cao được chuyển về kho – trang 8.
Hình 7: Kho tỉ lệ - trang 9.

Hình 8: Lò nung 5 tầng – trang 10.
Hình 9: Trộn clinker với phụ gia – trang 11.
Hình 10: Nghiền và định lượng than – trang 12.
Hình 11: Hệ thống DCS nhà máy xi măng – trang 14.
Hình 12: Biến tần AC 900F của Hãng ABB – trang 17.
Hình 13: CPU PM 902F – trang 18.
Hình 13: Phần mềm control builder F – trang 21.

3


Nhà máy xi măng Long Sơn

I.

Giới thiệu về nhà máy xi măng Long Sơn.

Nhà máy xi măng Long Sơn được xây dựng năm 2014, tại phường Đông Sơn
Thị xã Bỉm Sơn tỉnh Thanh Hóa, với hai dây chuyển đồng bộ. Công suất của nhà
máy là 14000 tấn/ngày, tương đương 5 triệu tấn/năm. Nguyên liệu được lấy từ
vùng núi đá Bỉm Sơn – Thanh Hóa ( đây là vùng nguyên liệu được đánh giá là tốt
nhất Việt Nam ).

Hình 1: Hình ảnh về tháp nung 5 tầng của nhà máy.
Nhà máy xi măng Long Sơn sử dụng máy móc hiện đại, sử dụng thiết bị của
các hãng nổi tiếng Loscher, IKN, ABB của cộng Hòa Liên Bang Đức và công nghệ
sản xuất của Nhật Bản. Hệ thống QCS đạt chuẩn do hãng ABB cung cấp ứng dụng
vaod quản lí chất lượng nguyên liệu đảm bảo cho những sản phẩm xi măng có chất
lượng tốt nhất thị trường hiện nay .
II.

Dây chuyền công nghê sản xuất xi măng của công ty Long Sơn.

4


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 2: Tổng quan dây chuyền sản xuất xi măng.
Trong hình 3, ta thấy xe chuyên chở đá vôi đến ô chứa , có sức chứa 200 m 3 .
Sau đó được chuyển xuống băng truyền , nếu các loại đá nhỏ thì rơi trực tiếp xuống
băng truyền dưới 211BC01, còn loại cỡ to hơn thì được chuyển sang máy nghiền
211CR01, và rơi xuống băng chuyền 211BC01 và vận chuyển đi.
Ngoài ra ở mỗi khâu chuyển băng chuyền đều được trang bị các máy hút bụi,
và 211AT01 là bình cấp khí nén cho các máy lọc bụi , dung tích 1 m3.

5


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 3: Nghiền đá vôi và vận chuyển đi.

Hình 4: Nghiền đất sét và vận chuyển.
6


Nhà máy xi măng Long Sơn

Tương tự như ở hình 4, đất sét được chở đến ô chứa, qua sàng , cỡ nhỏ rơi

xuống bằng chuyền, cỡ lớn thì nó vào máy nghiền và được nghiền nhỏ.

Hình 5: Than, phụ gia, thạch cao được nhận vào.
Than, phụ gia, thạch cao cũng được nhận vào tương tự như đá vôi và đất sét,
và được băng chuyền chuyển đến kho chứa.

7


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 6: Phụ gia, than đá, thạch cao được chuyển về kho.
Băng chuyền có thể di chuyển để chất đống tròn theo kiểu Chevron, ở các vật
liệu phụ gia khác nhau. Như phụ gia 5000 (tấn), xỉ 5000(tấn), đá vôi 5000 (tấn),
thạch cao 3500 (tấn ), than 2 đống 8000 (tấn). Các nguyên liệu này sẽ được chuyển
đến kho chia tỉ lệ như ở hình 5. Kho chia tỉ lệ bao gồm các silo chứa nguyên liệu
được đưa xuống băng chuyền theo tỷ lệ nhất định để chuyển sang giai đoạn đồng
nhất silo.

8


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 7: Kho tỉ lệ.
Ở hình 8 là lò nung 5 tầng, có công suất 6000 tấn clinker / ngày, nhiên liệu là
than và không khí được cấp ở dưới. Lò là một cấu tạo đặc biệt, tạo ra nhiệt độ cao,
bột liệu được cấp vào ở nhiệt độ cao sẽ thành các hạt cinker. Các hạt clinker ra
khỏi lò có nhiệt độ rất cao, nên ngay ở đầu ra của clinker người ta lắp hệ thống làm
mát bằng dòng khí lạnh từ môi trường thổi thẳng vào các hạt clinker để có thể làm

mát đột ngột clinker. Các hạt clinker sau đó sẽ được di chuyển trên một lớp đệm
không khí tươi đưa từ ngoài vào để làm mát, ở cuối cooler hạt clinker sẽ rơi xuống
và được đưa ra ngoài. Sau khi clinker được làm mát thì được vận chuyển bằng gầu
nâng, băng tải đế kho chứa clinker. Kho chứa clinker là (521SL01 – trong bản vẽ)
kho hình tròn có đường kính 50m , sức chứa lên đến 70000 (tấn).

9


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 8: Lò nung 5 tầng.
Tại hình 9, clinker được chuyển đến silo nhỏ, cùng với các silo khác là các phụ
gia (thạch cao, đá bazan, đá vôi). Cilker được trộn với các phụ gia để tạo thành xi
măng. Xi măng được tạo thành được chuyển đến bộ phận đóng gói thành các bao,
và được chuyển lên xe hay chuyển ra cảng.

10


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 9: Trộn clinker với phụ gia.

Khâu nghiền than đá (Hình 10), than đá được chuyển vào 2 thùng có sức
chứa lần lượt là 100 (tấn ) và 120 (tấn). Sau đó được chuyển vào máy nghiền thô
với công suất 50 (tấn /h). Sau đó được chuyển đến 2 thùng chứa khác nhau dùng
cho 2 khâu khác nhau là khâu sấy sơ bộ và khâu lò nung làm nhiên liệu.

11

Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình
Nghiền
định

10:
và
lượng
than.

III.

Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi
măng
III.1. Khái niệm về hệ thống DCS [1].

DCS – (Distributed Control System), hệ thống điều khiển phân tán là hệ
thống điều khiển cho một dây chuyền sản suất, một quá trình hoặc bất cứ một hệ
thống động học nào, trong đó có các bộ điều khiển không tập trung tại một nơi mà
được phân tán trên toàn hệ thống với mỗi hệ thống con được điều khiển bởi một
hoặc nhiều bộ điều khiển.
Các thành phần chính như:

12


Nhà máy xi măng Long Sơn

+ Trạm điều khiển cục bộ (local control station): thuộc cấp điều khiển, là nơi
thực hiện mọi chức năng điều khiển cho một công đoạn.
+ Trạm vận hành (operator station): các trạm vận hành có thể hoạt động độc
lập hoặc song song, mỗi trạm tương ứng với một công đoạn hoặc một phân xưởng.
+ Trạm kĩ thuật (engineering station): là nơi đặt các công cụ phát triển cho hệ
thống, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện người –
máy, đặt cấu hình tham số thiết bị trường.
+ Hệ thống truyền thông: gồm bus trường và bus hệ thống.

III.2. Cấu hình hê thống DCS trong nhà máy xi măng Long Sơn.
- Cấp quản lí: cấp này dùng để điều hành và quản lí toàn bộ phân xưởng.
- Trạm kĩ thuật – Engineer station ( EWS) : trạm kĩ thuật này dùng ddeerr
cài đặt hệ thống, cài đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị cấp trường,
theo dõi các chương trình ứng dụng.
- Cấp vận hành (OS1, OS2, …, OS5): Vận hành song song các thiết bị cấp
trường, hỗ trợ hệ thống.
- Cấp giám sát (bao gồm các màn hình giám sát ITV1,…,ITV9): hiển thị,
giám sát các giai đoạn trong 1 số phân xưởng cần thiết.
- Cấp điều khiển: dùng để điều khiển các công đoạn nhỏ hoặc điều khiển từ
xa như: khâu nghiền đá, khâu mài xi măng, khâu vận chuyển ,…
- Cấp trường: Các camera giám sát như ở khâu làm lạnh , mài xi măng,
nghiền đá , phụ gia, và nhiều khâu khác.

.

13


Nhà máy xi măng Long Sơn

Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 11: Hệ thống DCS nhà máy xi măng.


Nhà máy xi măng Long Sơn

III.3. Mô tả các BUS và hệ thống truyền thông trong hệ thống.
 Trong cấu hình DCS sử dụng bus hệ thống và bus trường.
Bus hệ thống :
+ Nối các trạm điều khiển cục bộ với nhau và các trạm vận hành và trạm kĩ thuật.
+ Mạng Erthernet, Profibus – FMS và ControlNet
+ Thông tin nhiều, tốc độ không cần cao (thời gian đáp ứng 0,1s).
Bus trường:
+ Nối các I/O phân tán với trạm điều khiển cục bộ với nhau.
+ 3 dạng: Profibus FMS (Fieldbus Message Specificating): giao tiếp máy tính điều
khiển với điều khiển giám sát.
Profibus DP (Distributed Peripheral): Phục vụ trao đổi lượng thông tin
nhỏ (cấp trường), nhưng đòi hỏi tốc độ truyền cao.
Profibus PA : sử dụng để ghép trực tiếp với các thiết bị trường môi
trường cháy nổ.
 Hệ thống truyền thông trong hệ thống: Ethernet [2].
Ethernet rất phổ biến nhờ các tính năng mở như:
+ Ethernet chỉ quy định lớp vật lí và lớp MAC (Medium Access Control), cho phép
các hệ thống khác nhau tùy ý thực hiện các giao thức và dịch vụ.
+ Phương pháp truy nhập Bus ngẫu nhiên CSMA/CD không yêu cầu các trạm tham
gia phải biết cấu hình mạng.
+ Việc chuẩn hóa sớm trong IEE 802.3 giúp cho các nhà cung cấp sản phẩm thực

hiện dễ dàng.
Ethernet được chuẩn hóa trong IEEE 802.3u cho phép truyền với tốc độ 100
Mbit/s. Để đạt được tốc độ ấy , một phương pháp mã hóa bit với tín hiệu 3 mức
thay vì 2 mức được sử dụng dây.


Nhà máy xi măng Long Sơn

IV. Nghiên cứu về bộ điều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất.
IV.1. Giới thiệu chung.
Bộ điều khiển AC 900F mở rộng danh mục phần cứng của hệ thống điều khiển
phân tán Freelance. Ngoài các chức năng tự dộng hóa rất tinh vi, modul còn cung
cấp linh hoạt mở rộng thông qua thẻ SD có thể cắm, nhiều cổng Ethernet hơn.
Những lợi ích của AC 900F:
- Nhiều sức mạnh hơn bất kỳ bộ điều khiển Freelance thế hệ trước nào.
- Kết nối nhiều hơn với cổng nối tiếp và cổng Ethernet.
- Hỗ trợ thẻ SD tích hợp.
- Giao thức dựa trên Ethernet mới - Modbus TCP và IEC 60870-5-104.
- Tuân thủ tiêu chuẩn G3.
- Cung cấp điện tích hợp.
- LCD tùy chọn cung cấp bảo mật nâng cao thông qua khóa điều khiển.
- Dự phòng tùy chọn.


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 12: Biến tần AC 900F của hãng ABB.
IV.2. Đặc tính kĩ thuật phần cứng.[3]
AC 900F sử dụng CPU tiêu chuẩn (PM 902F) thì có 1500 I/0.
+ Bốn giao diện Ethernet

- 3 cho Modbus TCP và Telecontrol ICE 60870- 5-104.
- 1 cho liên kết dự phòng, 1 cho ControlNet.
+ Một giao diện chuẩn đoán.
+ Hai giao diện nối tiếp.
+ LCD tùy chọn
+ Tối đa 10 modul I / O S700 được gắn trực tiếp trên các thiết bị đầu cuối.
+ Tối đa hai modul giao diện fieldbus.


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 13: CPU PM 902 F.
Modul CPU PM 902 F là phần trung tâm của bộ điều khiển AC 900F, nó
cung cấp một bộ xử lí hiệu xuất cao đẻ đa nhiệm và thực hiện các chu kì vòng lặp
nhanh:
+ 4 kết nối mạng Ethernet 100 Mbit/s trên bo mạch và 2 giao diện nối tiếp.
+ Giao diện thứ 3 được dành riêng cho mục đích chuẩn đoán và kết nối đồng hồ
Radio.
+ Các khe cắm của khớp nối với giao diện bus I / O cho phép thêm các modul bên
trái và bên phải vào các modul CPU
+ Cần nguồn điện ngoài 24 VDC.
+ Các mô-đun đầu vào / đầu ra được sử dụng làm I / O trực tiếp và I / O từ xa theo
loại và số lượng tín hiệu quá trình.
+ Các mô đun I / O của trình cắm thêm được sử dụng phù hợp với loại và số lượng
tín hiệu của quá trình.
+ Có thể cấu hình cho RS 232, RS 485.


Nhà máy xi măng Long Sơn

Một số thông số kĩ thuật khác :
+ RAM 8M.
+ Tốc độ CPU 800 MHz.
+ Công suất tiêu thụ 24 W.
+ Dòng vào ở 24 VDC: 1.5A.
+ Có đồng hồ thời gian thực, có pin dự phòng.
+ Cân nặng 1,07 kg
+ Khổ : 8,94 x 5,89 x 3,74 (inh).
IV.3. Phần mềm lập trình.[4]
Để lập trình PLC ABB và cài đặt tà dùng phần mềm Control Biulder, Phần
mềm này cấu hình ngoại tuyến và trực tuyến của các loại bộ điều khiển AC 900F,
AC 800F, AC 700F và Freelance 2000.
Một số thông tin về phần mềm lập trình:
+ Phần mềm mạnh mẽ theo tiêu chuẩn IEC 61131 – 3
+ Thư viện khố chức năng với hơn 220 chức năng đã được chứng minh.
+ Dễ dàng xác minh các chức năng tự động hóa.
+ Tài liệu đồ họa toàn hệ thống và tự động hóa toàn bộ chương trình người
dùng, giao tiếp hệ thống và tất cả các tham số của thiết bị trường.
+ Freelance 2016 SP1 chạy trên windows 10 và win 7
+ Dễ dàng sao lưu tập tin dự án.
+ Phần mềm hỗ trợ các ngôn ngữ IEC 61131 – 3 (FBD, IL, LD, SFC, ST).

Cấu trúc:
+ Cấu trúc phần cứng cần thiết có thể được cấu hình trong hệ thống đồ họa và giao
tiếp hệ thống cũng có thể được xác định tại đó.


Nhà máy xi măng Long Sơn

+ Có thể gán các trạm vận hành Freelance cụ thể cho các bộ điều khiển cụ thể.

+ Thông tin chi tiết có thể được lấy từ nhà điều hành và trạm xử lí, cùng với các
modul và bộ điều khiển với các đường bus trường được kết nối của chúng.
+ Trong màn hình tổng quan về trạm người, người vận hành và trạm xử lí có thể
được trang bị bằng cách xử dụng danh sách lựa chọn.
+ Thông số kĩ thuật để xử lí hiển thị và gán kênh I/O có thể được thực hiện cho các
modul riêng lẻ của bộ điều khiển.
+ Trong chế độ xem cấu hình của dòng bus trường, các PROFIBUS mới có thể
được tích hợp vào dòng bus trường bằng các sử dụng tệp GSD hoặc công nghệ
FDT.
Dưới đây là một số hình ảnh về phần mềm:


Nhà máy xi măng Long Sơn

Hình 13: Phần mềm control builder F.


Nhà máy xi măng Long Sơn

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.
[1]. />[2]. Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông Công nghiệp, nhà xuất bản khoa học và
kĩ thuật, trang 227, năm 2006.
[3]. />[4]. />