Hệ thống điều khiển dây chuyền sản xuất Xi măng Công ty Xi măng Hải Phòng

MỤC LỤC

Lời mở đầu………………………………………………………………………………2
Chương I: Tổng quan về dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của Nhà máy
Xi măng Hải Phòng
1.Giới thiệu chung về nhà máy………………………………………………………………....3
2.Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng……………………………………………………4
Chương II: Cấu hình hệ thống điều khiển phân tán (DCS) của dây chuyền sản xuất
xi măng
1.Cấu hình chung của hệ thống DCS…………………………………………………………13
2.Hệ thống DCS của nhà máy xi măng Hải Phòng và chức năng các
khâu trong
hệ
thống……………………………………………………………………………............
.......15
3.Bus và phương thức truyền thông trong hệ
thống……………………………………….18
Chương III: Tổng quan bộ điều khiển (PLC) chính của dây chuyền sản xuất xi măng
Hải Phòng
1.Giới thiệu chung……………………………………………………………………….........18
2.Đặc tính kỹ thuật phần cứng………………………………………………………………19
3.Phần mềm lập trình………………………………………………………………………...21
1


Lời Mở Đầu

Sự phát triển về khoa học – kỹ thuật cùng với việc xây dựng, hình thành các nhà máy,
xí nghiệp là một tiền đề quan trọng để đất nước ta bước vào kỷ nguyên công nghiệp hóa –
hiện đại hóa. Trong đó, ngành sản xuất xi măng đóng góp một phần không nhỏ vào sự
nghiệp phát triển của đất nước. Cùng với ngành công nghiệp than, dêt, đường sắt, ngành

công nghiệp sản xuất xi măng ở nước ta đã được hình thành từ rất sớm. Bắt đầu là việc
khởi công xây dựng nhà máy xi măng Hải Phòng vào ngày 25/12/1899, cái nôi đầu tiên
của ngành xi măng Việt Nam, đến nay đã là hơn 100 năm. Trải qua hơn một thế kỷ xây
dựng và trưởng thành, xi măng đã, đang và vẫn luôn là ngành trụ cột trong nền kinh tế
Việt Nam. Với lực lượng cán bộ, đội ngũ công nhân giàu tri thức và kinh nghiệm, kết hợp
với các dây chuyền công nghệ sản xuất ngày càng hiện đại, ngành sản xuất xi măng Việt
Nam đã làm nên những thành tựu to lớn, đóng góp quan trọng vào sự nghiệp phát triển
kinh tế, xã hội của đất nước.
Trong nội dung môn học “Hệ thống tự động hóa nhà máy xi măng”, em đã được thầy
giáo

phân công bài tập lớn với đề tài “Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây chuyền

sản xuất xi măng của Nhà máy xi măng Hải Phỏng”. Nội dung bài tập lớn gồm có 3 phần:
Tổng quan về dây chuyền sản xuất công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy, Cấu hình hệ
thống điều khiển phân tán(DCS) và Tổng quan bộ điều khiển chính (PLC) của dây
chuyền sản xuất.
Do kiến thức còn hạn chế nên báo cáo của em có thể còn thiếu sót. Mong thầy giáo
thông cảm và góp ý giúp em. Em xin chân thành cảm ơn thầy!
2


Sv thực hiên,

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG HẢI PHÒNG
1.Giới thiệu chung về nhà máy
-Nhà máy xi măng Hải Phòng được người Pháp khởi công xây dựng vào ngày
25/12/1899 trên vùng đất ngã ba Sông Cấm và Kênh đào Hạ Lý,là nhà máy sản xuất xi
măng đầu tiên tại Việt Nam và Đông Dương.

-Xi măng Hải Phòng với nhãn hiệu “Con Rồng” truyền thống từ lâu đã in sâu trong tiềm
thức mỗi người dân Việt Nam. Với trên 100 năm tồn tại và phát triển, Nhà máy xi măng
Hải Phỏng là cánh chim đầu đàn của ngành xi măng Việt Nam, đã từng cung cấp xi măng
xây dựng nên các công trình lịch sử như Lăng Bác Hồ, Bảo tang Hồ Chí Minh, Cầu
Thăng Long, Thủy điện Hòa Bình,…

3


Hình 1.1. Nhà máy xi măng Hải Phòng
-Nhà máy Xi măng Hải Phòng với dây chuyền công nghệ mới được xây
dựng tại mỏ đá Tràng Kênh - Thị trấn Minh Đức - Huyện Thủy Nguyê nHải Phòng với công suất 1,4 triệu tấn/năm theo phương pháp khô (lò
quay) do hãng F.L.Smith (Đan Mạch) chế tạo và cung cấp. Đây là dây
chuyền xi măng rất hiện đại với công nghệ nghiên riêng biệt Clinker và
phụ gia, giúp chủ động hoàn toàn trong việc kiểm soát mác xi măng.
-Dây chuyền này có ưu điểm vượt trội như tiêu hao nhiệt năng và điện
năng thấp, đặc biệt trong quá trình sản xuất, năng suất thiết bị có khả
năng vượt từ 10-15% so với công suất thiết kế. Công ty xi măng Hải
Phòng sản xuất theo phương pháp khô. Dây chuyền sản xuất rất đồng
bộ, cơ khí hóa và tự động hóa cao.

4


-Các thiết bị trong dây chuyền sản xuất được điều khiển tự động từ
trung tâm điều
hành sản xuất chính và các trung tâm phụ thực hiện ở từng công đoạn.
Toàn bộ thông
số kỹ thuật của dây chuyền được giám sát bởi trung tâm điều khiển
nhờ mạng cáp quang.

-Ngoài ra phòng thí nghiệm (KCS) của Công ty được trang bị hiện đại
với hệ.
thống máy tính điện tử và phổ kế Rơngen đã được chương trình hóa
cho phép phân
tích nhanh thành phần hóa hàng giờ của bột phối liệu và dựa vào đó
tính toán điều
chỉnh kịp thời tỷ lệ cấp các nguyên liệu cho máy nghiền để đảm bảo
thành phần hóa
trung bình của bột liệu thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật đặt ra.
2.Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng:
-Toàn bô dây chuyền công nghệ sản xuất được chia làm 7 công đoạn
chính (CĐ) chính:
•
•
•
•
•
•
•

CĐ
CĐ
CĐ
CĐ
CĐ
CĐ
CĐ

1 : Chuẩn bị, tiếp nhận nguyên liệu
2: Nghiền liệu

3 : Nghiền than
4 : Nung, luyện clinker
5 : Nghiền xi măng
6 : Hệ thống cấp liệu và nghiền phụ gia
7 : Đóng bao xi măng và xuất sản phẩm

5


Hình 1.2. Sơ đồ sản xuất công nghệ xi măng
2.1. Công đoạn chuẩn bị, tiếp nhận nguyên liệu
a.Đá vôi

6


-Một trong những lợi thế của nhà máy là đá vôi được khai thác trực tiếp
từ những
núi đá vôi theo phương pháp nổ mìn cắt tầng, được xúc và vận chuyển
bằng ôtô tải đổ
vào két. Qua hệ thống cấp liệu kiểu tấm đá vôi được đưa vào máy đập
búa sử dụng
động cơ rotor dây quấn sử dụng biến trở dung dịch Na 2CO3 trong quá
trình khởi động với các thông số:
+Công suất P = 1180kW; Điện áp U = 600V; Dòng điện I = 151A
+Hệ số cos φ = 0.79; Khối lượng M = 800 kg
-Năng suất của máy đập búa đạt 750 tấn/h, cỡ hạt nhỏ hoặc bằng 60
mm (thường 25 mm) và vận chuyển về kho chứa đồng nhất sơ bộ bằng
hệ thống băng tải cao su. Trên các băng tải đều có lọc bụi tay áo, thời
gian giữ bụi được cài đặt tại panel điều khiển ngay tại chân thiết bị.

Lượng bụi hồi về thông qua van xoay (RF) xuống bang tải.
-Ngoài ra trên băng tải có hệ thống dây an toàn dùng khi có sự cố xảy
ra, hoàn toàn sử dụng ở bất cứ vị trí nào mà không cần chạy về thiết bị
đóng cắt. Qua hệ thống băng, nguyên liệu được đưa về kho, tới cầu tải
liệu di động, rải đá vôi thành hai đống với khối lượng mỗi đống 1100
tấn. Cầu dải sử dụng hệ thống cảm biến đo chiều cao và các góc
nghiêng để đánh dấu. Máy cào (RE) đưa đá vôi vào hệ thống băng tải
chuyền tới két chứa của cân băng định lượng. Trong kho sử dụng PLC
S7-300 để giám sát và đưa thông tin về phòng điều khiển.

7


Hình 1.3. Máy cào đá vôi
b.Đất sét
-Đất sét được khai thác từ mỏ sét núi Na, Quảng Ninh và được vận
chuyển về cảng nhập của nhà máy bằng xà lan, được cẩu đưa lên máy
cán. Hệ thống cán trục hai cấp cho kích thước của đất sét nhỉnh hơn 60
mm2. Khi cỡ hạt đạt quy định, đất sét được chuyển vào kho chứa qua
hệ thống băng tải cao su, qua máy rải (Tripper) sét thành hai đống với
khối lượng 2x3200 tấn. Qua băng cào mặt sườn đất sét được cào vào
băng tải vận chuyển đến két chứa của cân băng định lượng.
c.Quặng sắt và silica
8


-Tương tự như đất sét, quặng sắt và silica được đưa về nhà máy. Qua
hệ thống cán sơ bộ hai cấp, hệ thống băng tải và máy rải di động tạo
thành đống lần lượt là silica 1x4200 tấn, quặng sắt 1x2400 tấn. Qua hệ
thống băng cào mặt sườn, vào băng tải cao su và đưa lên két chứa của

cân băng định lượng.
-Ở đáy của mỗi két có gắn các load-cell để đo khối lượng, vận tốc của
vật liệu đưa về điều khiển có cấp liệu tiếp hay không. Như vậy trong
kho sẽ chứa các đống nguyên liệu, kho này có thể chạy theo 2 chế độ:
+Chế độ tại chỗ: tức là vận hành luôn tại kho ( sử dụng S7-300)
+Chế độ từ trung tâm: tín hiệu từ phòng điều khiển qua các dăm

Hình 1.4. Máy cào

9


Hình 1.5. Máy rải liệu

2.2. Công đoạn nghiền liệu
-Từ các két chứa nguyên liệu được tháo qua hệ thống cân băng định
lượng với tỉ lệ đặt trước. Sau đó liệu được trộn với nhau rồi đưa vào
máy nghiền. Ở băng truyền trộn liệu có hệ thống camera quan sát đưa
về trung tâm. Trước khi đưa vào máy nghiền có hệ thống băng tải chạy
ngang qua băng để tách những vụn sắt (tách từ) và có lọc bụi tay áo,
hệ thống đối trọng để căng băng.
-Máy nghiền liệu Atox 45 là loại nghiền đứng 3 con lăn được thiết kế
cho việc sấy, nghiền liên hợp các nguyên liệu khô. Việc nghiền được
thực hiện đo lực nén ép và chà sát của con lăn trên bàn nghiền. Ba con
lăn được ép bằng hệ thống thủy lực (dầu khí thủy lực). Những hạt vật
liệu đã được nghiền mịn sẽ phân tán vào dòng khí được đưa lên máy
phân ly. Vật liệu khô sẽ va đập vào cánh rotor và được hồi lưu trở lại

10

máy nghiền để nghiền tiếp. Phần hạt mịn đưa lên phân ly nhờ hệ thống
quạt hút máy nghiền đưa tới silo lắng.
-Sản phẩm thu hồi được thu hồi ở đáy silo qua hệ thống máng khí động
và gầu đổ vào silo chứa bột liệu để đồng nhất. Khí ra khỏi Silo được
tuần hoàn lại máy nghiền và một phần dư được làm sạch trong lọc bụi
tĩnh điện và thải ra ngoài môi trường. Tốc độ của rotor có thể điều
chỉnh để thu được sản phẩm có độ mịn đạt yêu cầu.
2.3. Công đoạn nghiền than
-Than được nhập về, qua cấp liệu rung và được băng tải vận chuyển về
kho đồng nhất sơ bộ. Tại đây, nhờ máy rải đống kiểu Tripper than được
rải thành 2 đống theo nguyên lý hình chữ V, sau đó qua máy cào lên
băng tải cao su, vận chuyển vào két than thô đầu máy nghiền.
-Than được cấp vào máy nghiền qua vít tải đôi và được rơi xuống tâm
bàn nghiền. Than được nghiền mịn do lực ép và lực chà sát giữa các
con lăn và bàn nghiền. Các hạt mịn ra khỏi phân ly được tách khỏi
dòng khí, sản phẩm thu hồi được hệ thống vít tải chuyển tới 2 két chứa
than mịn cho vào tháp sấy 5 tầng. Các hạt to không đạt yêu cầu quay
trở lại bàn nghiền.
2.4. Công đoạn nung luyện clinker
-Các thiết bị chính trong công đoạn bao gồm:
+Một tháp 5 tầng trao đổi nhiệt có độ cao 114m.
+Lò nung có thông số: d = 4.15m; l = 64m; số bệ đỡ n = 3; độ nghiêng
α = 4°
-Để quay lò, người ta sử dụng 2 động cơ:

11


+Động cơ chính là động cơ một chiều loại WM5 AL 4050-678 có thông

số:
P = 450kW; U = 600 VDC; n = 678/942 v/ph; I = 789A
Cấp bảo vệ IP: 55; Điều khiển bằng Thyristor.
+Động cơphụ rotor lồng sóc dùng khi lò quay chậm có thông số:
P = 22kW;U = 380VAC; n = 1480 v/ph
-Hệ thống làm mát clinker bao gồm:
+Khâu làm mát bằng bơm nước khi nhiệt độ cao nhờ cảm biến đo nhiệt
độlò. Nó làm mát dàn ghi nhờ 1 động cơ và 4 van từ. Hệ thống van này
mở hay đóng là do tín hiệu cảm biến đo nhiệt độ ở trong hệ thống làm
lạnh clinker đưa về điều khiển.
+Hệ thống làm mát bằng quạt gió chạy liên tục với 6 quạt thổi với
công
suất 55kW, tốc độ 1480 v/phút.
-Quạt ID (Quạt hút tạo áp suất âm cho lò):
+P = 1600kW; U = 690V; n = 990 v/ph ; cosφ = 0.81
+Quạt được đặt theo chiều dài lò
-Hệ thống nhiên liệu của lò gồm 2 đầu phun:
+Một đầu phun than trong quá trình đôt
+Một đầu phun dầu dùng khi sấy lò
-Nguyên lý hoạt động:
+Bột liệu từ silo đồng nhất CF qua hệ thống gầu, máng khí động, qua
van cấp liệu quay được cấp vào hệ thống say 5 tầng. Tại đây bột liệu
12


được đưa lên nhiệt độ gần 1000°C. Qua hệ thống lò nung bột liệu được
nung luyện tạo pha lỏng có nhiệt độ 1450°C ở vùng nung.
+Clinker thu được từ quá trình nung luyện được đưa vào hệ thống làm
nguội 6 quạt thổi và hệ thống phun nước làm mát đảm bảo nhiệt độ
làm nguội ở 650C. Hệ thống dàn ghi vận chuyển clinker tới silo có sức

chứa 30000 tấn bằng các băng tấm khi chúng đạt tiêu chuẩn còn nếu
chúng ≥ 30mm sẽ bị hệ thống băng xích gạt vào máy dập búa.
2.5. Công đoạn nghiền xi măng
-Clinker sau quá trình đồng nhất sẽ đưa vào hệ thống nghiền để tạo ra
xi măng. Hệ
thống nghiền xi măng bao gồm 2 máy nghiền:
+Máy nghiền đứng CKD ( nghiền sư bộ): dùng để nghiền thô clinker.
+Máy nghiền nằm (nghiền bi): dùng để nghiền tinh clinker với phụ gia.
-Động cơ máy nghiền đứng là động cơ rotor dây quấn có thông số như
sau:
+P = 1400kW; U = 6kV; n = 960 v/ph
+Động cơ khởi động qua biến trở dung dịch Na2CO3
-Động cơ máy nghiền bi là động cơ rotor dây quấn có thông số như
sau:
+P = 6556 kW; U = 6kV.
+Động cơ khởi động qua biến trở dung dịch Na2CO3
-Nguyên lý hoạt động:
+Clinker từ silo chứa được tháo xuống qua hệ thống cân băng định
lượng vào máy nghiền CKP. Sau khi được nghiền sơ bộ clinker qua sàng
13


rung đổ xuống băng tải cao su, rồi đưa vào máy nghiền bi cùng với
thạch cao và phụ gia. Tỉ lệ các thành phần của hỗn hợp trên được điều
chỉnh sẵn để có được chất lượng xi măng như yêu cầu.
+Xi măng sau máy nghiền được đổ xuống máng khí động, qua hệ
thống gàu đưa
vào hệ thống phân ly. Tại đây những hạt xi măng quá to sẽ được hồi
lưu trở lại máy
nghiền. Những hạt nhỏ được thu hồi bởi hệ thống lọc bụi. Những hạt

đạt tiêu chuẩn
được các vít tải vận chuyển đến hệ thống gàu đổ vào silo chứa xi
măng.
-Có 2 xi lô chứa:
+Silo nhỏ (đơn): chứa xi măng mac PC30
+Silo to (hai lõi): lõi trong là xi măng nguyên chất (PC60), lõi ngoài là xi
măng mac PC40. Công nghệ lúc đầu lõi trong là phụ gia được nghiền
mịn còn lõi ngoài xi măng nguyên chất có thể sản xuất bất cư loại xi
măng nào theo yêu cầu của nhà tiêu thụ.
2.6. Công đoạn nghiền phụ gia
-Phụ gia từ két chứa qua hệ thống ống sấy được sấy khô qua hệ thống
băng phụ gia được cấp vào máy nghiền. Sản phẩm ra khỏi máy nghiền
qua hệ thống gầu nâng đưa sang phân ly. Sản phẩm mịn được tách
riêng đưa vào silo qua phần hạt thô quay lại đầu máy nghiền nhờ hệ
thống hồi lưu.
-Động cơ máy nghiền có các thông số như sau :
+P = 1400kW; U = 6.3kV
14


+Khởi động bằng biến trở dung dịch Na2CO3
-Động cơ phân ly có thông số:
+P = 70kW; U = 380V
+Điều khiển tốc độ bằng biến tần
2.7. Công đoạn đóng bao
-Xi măng và phụ gia sau khi nghiền xong đạt độ mịn theo quy định đổ
vào silo. Qua hệ thống van xi măng được đổ vào máng khí động, gàu
vận chuyển đổ vào sàn rung rồi đưa vào két chứa của cân PFISTER. Từ
két chứa xi măng được tháo xuống bao qua các van mở. Các van mở
này có gắn các cảm biến mức để nhận biết khối lượng bao đang đóng.

-Hệ thống đóng bao gồm 4 máy đóng bao loại quay 8 vòi theo thiết kế
của hãng Ventomatic (trong đó có 2 máy tự động). Năng suất 1 máy
100 tấn/h. Bao sau khi được đóng qua hệ thống làm sạch bao bằng khí
nén qua hệ thống băng tải cao su đưa xuống các máng xuất ôtô và tàu.
Trên băng tải có gắn các sensor đếm sản phẩm. Khối lượng bao xi
măng là 50±1 kg. Mỗi máy đóng bao có một hệ thống giám sát sử
dụng S7-300 để đưa thông tin về phòng điều khiển trung tâm.

CHƯƠNG II : CẤU HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN(DCS)
CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT XI MĂNG
1.Cấu hình chung của hệ thống DCS:
-Cấu hình cơ bản của của một hệ điều khiển DCS bao gồm các thành
phần sau:
+Các trạm điều khiển cục bộ LCS (Local Control Station)
15


+Các trạm vận hành OS (Operator Station)
+Trạm kỹ thuật ES (Engineering Station) và các công cụ phát triển
+Hệ thống truyền thông (Field Bus, System Bus)

1.1. Trạm điều khiển cục bộ (Local Control Station)
-Đây là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống. Đại đa số các trạm
điều khiển cục bộ có tính năng kiểm tra và sửa lỗi (ECC) cũng như cho
phép lựa chọn cấu hình dự phòng. Một điều quan trọng khác là chúng
phải có khả năng đảm bảo tiếp tục thực hiện các chức năng trong
trường hợp trạm vận hành hoặc đường truyền bus hệ thống có sự cố.
Các máy tính điều khiển có thể là máy tính đặc chủng của nhà cung
cấp, PLC hoặc máy tính cá nhân công nghiệp.
-Các yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho loại trạm này gồm có: tính năng thời

thực; độ tin cậy và tính sẵn sàng; lập trình thuận tiện, khả năng điều
khiển lai (liên tục, trình tự, logic).
1.2. Trạm vận hành (Operator Station)
-Trạm vận hành được đặt tại phòng điều khiển trung tâm và có thể hoạt
động song song, độc lập với nhau. Các chức năng chính của trạm này
bao gồm: hiển thị hình ảnh chuẩn, hỗ trợ vận hành hệ thống qua các
công cụ, thao tác điều khiển; xử lý các sự kiện, sự cố; lưu trữ và quản lý
16


dữ liệu; hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống; hỗ trợ lập báo cáo
tự động.
1.3. Trạm kỹ thuật (Engineering Station)
-Đây là nơi cài đặt các công cụ phát triển, cho phép cài đặt cấu hình
cho hệ thống, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và
giao diện người máy, đặt cấu hình và tham số hóa các thiết bị trường.
-Trong một số hệ thống, người ta không phân biệt giữa trạm vận hành
và trạm kỹ thuật, mà sử dụng một bàn phím có khóa chuyển qua lại
giữa hai chế độ vận hành và phát triển.
1.4. Bus hệ thống
-Chúng có chức năng nối mạng các trạm điều khiển cục bộ, trạm vận
hành và trạm kỹ thuật lại với nhau. Các hệ thống mạng được sử dụng
nhiều nhất là Ethernet, Profibus-FMS và ControlNet.
-Đặc điểm của việc trao đổi thông tin qua bus hệ thống là tương đối
lớn, vì vậy tốc độ đường truyền phải tương đối cao. Tính năng thời gian
thực cũng là một yêu cầu đặt ra, tuy nhiên sẽ không nghiêm ngặt như
bus trường.
2. Hệ thống DCS của nhà máy xi măng Hải Phòng và chức năng các
khâu trong hệ thống

17


-Hệ thống điều khiển trên là hệ điều khiển chuyên gia (ECS) với giải
pháp client/server dựa trên nền Windows 2000 và phân làm 3 cấp:
2.1. Cấp điều khiển giám sát
-Là cấp cao nhất, có chức năng cấu hình, lập trình và sửa đổi hệ thống
- thực hiện bởi trạm kỹ thuật, trạm lập trình thông minh SmartStation.
-Nhiệm vụ chính của cấp này là điều khiển, giám sát hoạt động của toàn bộ dây chuyền
công nghệ nhà máy, thu thập lưu trữ dữ liệu để báo cáo, phân tích… Giúp con người vận
hành dễ dàng, hiệu quả và xử lý những tình huống bất thường.
-Trạm Smart Station và Eng. Station đặt tại phòng lập trình. Chức năng
của hai máy tính là tạo giao diện người-máy thông qua phần mềm ECS,
xây dựng thuật toán điều khiển, theo dõi giám sát hoạt động toàn bộ
dây chuyền, lập trình thay đổi chương trình điều khiển, thay đổi cấu
hình cứng các PLC thông qua phần mềm Step7.

18


-Các trạm làm việc không nắm giữ dữ liệu mà toàn bộ dữ liệu quá trình
hầu như được quản lý bởi hai máy tính ECS Server giống hệt nhau đặt
tại phòng lập trình động với tính năng dự phòng nóng (redundancy),
chúng luôn chạy đồng thời và thực hiện các nhiệm vụ giống hệt nhau.
Tất cả các thay đổi với sơ đồ trên hoặc cơ sở dữ liệu đều có thể thực
hiện trực tuyến mà không cần bất cứ sự dừng hoặc gián đoạn của hệ
thống, những thay đổi trên một server sẽ được tự động cập nhật trên
server còn lại. Nếu vì lý do nào đó một server ngắt khỏi hệ thống thì
khi khởi động trở lại, nó cũng có thể đồng bộ hoàn toàn với server còn
lại.

-Ba máy ECS Client Opstation 1,2,3 đặt tại phòng điều khiển trung tâm,
có chức năng vận hành các công đoạn chính của dây chuyền như lò,
nghiền liệu, nghiền than, nghiền xỉ

-Một máy CemScanner Opstation đặt tại phòng điều khiển trung tâm,
làm nhiệm vụ xử lý tín hiệu đưa về từ thiết bị quét nhiệt độ vỏ lò đặt tại
hiện trường.

19


-Một máy phục vụ cho điều khiển chuyên gia Fuzzy Expert Station đặt
tại phòng điều hành trung tâm.
-Hai máy quản lý chất lượng QCX Server và QCX Client Opstation đặt
tại phòng
thí nghiệm KCS, có nhiệm vụ phân tích các mẫu nguyên liệu lấy từ các
điểm khác
nhau của nhà máy như nghiền liệu, nghiền xi…từ đó điều chỉnh tốc độ
đặt cho các cân
băng định lượng cấp liệu để điều chỉnh các thành phần nguyên liệu sao
cho xi măng
đạt chất lượng tốt.
-Ngoài ra, còn có một máy tính Plant Guide (hiện không sử dụng) đặt tại phòng lập trình.
Máy có nhiệm vụ điều hành quá trình hoạt động của nhà máy,giám sát,thu thập dữ liệu về
tình hình kỹ thuật,kinh tế…của nhà máy từ đó lập kế hoạch sản xuất, tổ chức, xử lý, đánh
giá kết quả vận hành, để đưa ra những điều chỉnh để đảm bảo các chỉ tiêu về sản lượng,
chất lượng phù hợp.

2 máy quản lý chất lượng QCX

ECS Plant Guide

2.2. Cấp điều khiển quá trình
20


-Có chức năng điều khiển tự động, bảo vệ, an toàn, ghi chép và cảnh
giới. Trong dây chuyền nhà máy, thực hiện nhiệm vụ này là các bộ điều
khiển PLC S7-400 của Siemens được đặt tại các trạm điện. Mỗi PLC
kiểm soát một quá trình công nghệ riêng.
2.3. Cấp hiện trường
-Có chức năng đo lường, truyền động, chuyển đổi tín hiệu hoặc điều
khiển tại chỗ. Cấp này bao gồm:
+Các cơ cấu chấp hành: động cơ, rơle, máy bơm, van điều khiển (có
thể bao gồm các phần điều chỉnh và chuyển động).
+Các bộ điều khiển tại chỗ: biếm tần, bộ điều chỉnh số, bộ điều khiển
chuyên dụng.
3. Bus và phương thức truyền thông
-Các máy trên được kết nối bằng cáp đôi dây xoắn và cáp quang với
hai Switch (Bộ chuyển mạch quang điện thông minh), như vậy cấp điều
khiển giám sát dự phòng cả về đường mạng.
-Cấp hiện trường kết nối với cấp điều khiển thông qua bus trường
chuẩn PROFIBUS CP443-5. Bus này đảm bảo đáp ứng thời gian thực
trong các cuộc trao đổi thông tin (đặc trưng của các cuộc trao đổi tin
trong cấp trường là các bản tin thường có chiều dài không lớn nhưng
chuyển tải phải nhanh và chính xác). Phục vụ truyền thông trên
PROFIBUS sử dụng các bộ chuyển đổi giao thức tương thích (các
module vào/ra phân tán ET-200/M, tủ MCC).
-Kết nối giữa các PLC với nhau và giữa các PLC với cấp điều khiển giám
sát thông qua mạng chuẩn Industrial Ethernet tốc độ cao (Fast

Ethernet) với module CP433-1 sử dụng cáp quang tốc độ truyền tối đa
100Mps. Mạng này có tính năng thời gian thực và tốc độ truyền thông
tin cao vì lượng thông tin trao đổi nhiều hơn, thời lượng bản tin cũng
lớn hơn so với cấp hiện trường. Giao tiếp giữa các client và server tại
cấp điều khiển giám sát cũng thông qua Ethernet trên, sử dụng giao
thức mạng TCP/IP.

21


CHƯƠNG III : BỘ ĐIỀU KHIỂN (PLC) CHÍNH CỦA DÂY CHUYỀN
SẢN XUẤT XI MĂNG

1. Giới thiệu chung
- PLC (Program Logic Control) là thiết bị điều khiển Logic khả trình, cho phép thực hiện
linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua 1 ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải
tính toán nó bằng mạch số.
-Cấu tạo gồm 2 thành phần chính là khối xử lý trung tâm (CPU) và các thiết bị vào ra
I/O.
-Ưu điểm:
+Giảm 80% số lượng dây nối, công suất tiêu thụ rất thấp
+Có chức năng tự chuẩn đoán giúp công tác sửa chữa được nhanh chóng và dễ dàng
+Số lượng rơ-le và timer ít hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển
+ Giảm được diện tích lắp đặt, ít xảy ra hỏng hóc, làm việc tin cậy, tốc
độ xử lý nhanh, khả năng chống nhiễu tốt, bảo trì bão dưỡng tốt hơn vì
theo cấu trúc kiểu module
-Trong dây chuyền sản xuất tại nhà máy xi măng Hải Phòng cũng sử dụng 2 bộ điều
khiển:
+PLC chính: S7-400 CPU 416 – 2DP
+PLC phụ: S7-300 CPU 315 – 2DP

2. Đặc tính kỹ thuật phần cứng
2.1. Tủ PLC S7-400

22


- Là bộ điều khiển lập trình chính trong nhà máy bao gồm các module:
+ Nguồn cung cấp module PS10A
+ Bộ xử lý CPU416-2DP
+ Module kết nối mạng Ethernet CP433-1: Là modul truyền thông dùng để kết nối giữa
các trạm điều khiển (PLC), trạm kỹ thuật và trạm vận hành thông qua bus hệ thống
Industrial Ethernet
+ Module kết nối mạng cấp trường Profibus CP443-5
+ Các Input module và output module (tương tự số) sử dụng chủ yếu là các module S7300
+ PLC S7-400 được đặt trong 11 tủ điều khiển trên các trạm điện của nhà máy.
+ Cáp nguồn cung cấp được nối cố định
+ Các dây dự phòng trong cáp đều được nối đất
+ Nguồn cung cấp cho các thiết bị trong tủ lấy từ UPS có điện áp định mức 220V tần số
50 Hz.
+ Với mỗi tủ bao gồm 1 bộ nguồn Sitop biến đổi 220VAC sang 24 VDC phục vụ cho
mạch điều khiển.
+ Nguồn công suất sitop 24VDC-10A của Hãng Simens kiểu 6EP 1334-2AA00.
2.2. Tủ PLC S7-300
23


-PLC S7-300 là bộ PLC loại nhỏ được lắp ở những vị trí nơi có số lượng I/O ít và những
khu vực phụ trợ như hệ thống phân tích khí, hệ thống cầu cào, cầu rải đá vôi, đá sét, hệ
thống bôi trơn thuỷ lực cho các thiết bị.
-Khác với PLC S7-400 các bộ PLC S7-300 được lắp đặt để điều khiển cục bộ các thiết bị

do đó một bộ PLC S7-300 chỉ bao gồm:
+ Bộnguồn: PS
+ Bộ xử lý CPU 315 2DP
+ Môdule truyền thông CP
+ Các I/O module giao diện vận hành cho lập trình giám sát
+ PLC đưa ra kỹ thuật điều khiển đơn giản, có đặc tính mềm dẻo và thuận lợi hơn bộ điều
khiển lập trình khác.
+ Bộ xử lý CPU 315 2DP
+ Dung lượng bộ nhớ chương trình 16k,32k hoặc 64Kbyte. Thực hiện truyền thông tốc
độ cao 1,5 kb/ms. Có thể kết nối tới 4096 điểm vào ra
+ Lập trình trực tuyến, truyền thông với giao diện vận hành qua cổng RS485 có khoá
chuyển đổi kênh RUN, RunP, Stop
+ Ở chế độ khóa chuyển đổi kênh RUN cho phép CPU làm việc bình thường nhưng
không dowload được chương trình ở chế độ khoá RunP cho phép CPU vừa làm việc vừa
download được chương trình
24


3. Phần mềm lập trình STEP 7
-STEP 7 là phần mềm lập trình và đặt cấu hình cơ bản cho các PLC S7300/400 của Siemens. STEP 7 là một phần mềm hỗ trợ:
+Khai báo cấu hình cứng một trạm PLC thuộc họ Simatic S7
+Xây dựng hệ thống cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7 cũng như
thủ túc truyền thông giữa chúng.
+Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một hoặc nhiều
trạm
+Quan sát việc thực hiện chương trình điều khiển một trạm PLC và gỡ
rối chương trình
-Sau khi Run biểu tượng Step7, để tạo một Project mới, từ giao diện
màn hình của Step7 ta chọn File -> “New Project/Library”. Xuất hiện

giao diện và trong Tab CPU ta chọn loại CPU của trạm, trường hợp loại CPU của trạm
không có trong thư viện thì ta phải tiến hành cài đặt cấu hình cứng cho loại CPU mà ta
dùng.

25