Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu hệ thống điều khiển nhà máy xi măng bút sơn – hệ thống cân cấp liệu cho máy nghiền than

Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng

CHƯƠNG 1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

1.1. Các đặc trưng của nhà máy sản xuất xi măng
1.1.1. Loại hình sản xuất của nhà máy xi măng
Tuy các quá trình sản xuất trong các ngành công nghiệp khác nhau có những đặc thù
khác nhau nhưng bản thân các quá trình sản xuất có những đặc tính cơ bản chung. Và dựa
trên các đặc tính chung này người ta phân loại thành 3 loại hình sản xuất:
- Sản xuất đơn chiếc
- Sản xuất theo lô
- Sản xuất liên tục, hàng loạt
Quá trình sản xuất của nhà máy xi măng được xếp vào loại sản xuất liên tục, hàng loạt,
với những đặc trưng như: chỉ làm ra một loại sản phẩm (cụ thể là xi măng) với số lượng
rất lớnvà liên tục, hệ thống trang thiết bị thuộc loại đặc chủng, thiết kế để sản xuất cho một
loại sản phẩm duy nhất và có năng suất rất cao…
Với nhà máy xi măng, xuất phát từ các nguyên liệu đầu vào như: đá vôi, đá sét, quặng
sắt … quá trình sản xuất của nhà máy tạo ra sản phẩm đầu ra là các loại xi măng. Và quá
trình sản xuất diễn ra liên tục, với năng suất rất cao. Tại nhà máy xi măng Bút Sơn, hoạt
động sản xuất liên tục suốt ngày đêm, luôn luôn tồn tại 3 ca làm việc trong ngày. Năng
suất nhà máy rất cao, nếu hoạt động hết công suất thì năng suất của nhà máy là 4000 tấn
clinker/ngày, tương đương với 1,4 triệu tấn xi măng/năm.
1.1.2. Mặt bằng sản xuất của nhà máy xi măng
Cùng với cơ cấu tổ chức, mỗi nhà máy đều có một loại mặt bằng sản xuất nhất định.
Mặt bằng sản xuất liên quan đến việc bố trí các trang thiết bị theo yêu cầu công nghệ. Có
ba loại mặt bằng sản xuất:
- Mặt bằng cố định
- Mặt bằng bố trí theo quá trình
- Mặt bằng tổ chức theo dòng chảy sản phẩm
Mặt bằng sản xuất của nhà máy xi măng được xếp vào loại mặt bằng tổ chức theo dòng
chảy sản phẩm. Dạng mặt bằng này được sử dụng khi nhà máy được thiết kế để sản xuất

một sản phẩm hoặc một lớp sản phẩm với khối lượng hoặc thể tích lớn. Với loại mặt bằng
này, các trang thiết bị được sắp xếp dọc theo dòng chảy của sản phẩm.


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng

Hình 1.1. Mặt bằng nhà máy bố trí theo dòng chảy nguyên vật liệu
Do đặc thù công nghệ, dây chuyền sản xuất của nhà máy xi măng được lắp đặt trên một
diện tích lớn, các trang thiết bị được bố trí dọc theo dòng chảy của nguyên vật liệu: đá vôi,
đá sét, quặng sắt … và các trang thiết được bố trí theo từng công đoạn: khai thác, vận
chuyển, rải liệu, nghiền liệu, nung nóng … tức là theo đúng dòng chảy của nguyên liệu, từ
lúc khai thác cho tới khi sản xuất ra sản phẩm.

1.2. Các loại xi măng và tiêu chuẩn chất lượng xi măng
1.2.1. Phân loại xi măng
Hiện nay, sản phẩm xi măng gồm các loại chính như: xi măng Poóclăng (Portland
Cement – với ký hiệu là PC), xi măng Poóclăng hỗn hợp (portland Cement Blended – ký
hiệu là PCB).
Xi măng Pooclăng là chất kết dính thủy lực, được sản xuất bằng cách nghiền mịn
clinker với thạch cao (với hàm lượng chiếm khoảng 3,5%).
Xi măng Pooclăng hỗn hợp là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp clinker, thạch cao và
phụ gia hỗn hợp. Trong đó, hàm lượng thạch cao chiếm khoảng 3,5 %; hàm lượng phụ gia
hỗn hợp không vượt quá 40% (trong đó phụ gia độn không lớn hơn 20%).
Ta có thể thấy sự khác biệt giữa hai loại xi măng trên: ngoài 2 thành phần clinker và
thạch cao giống như xi măng Pooclăng, xi măng Pooclăng hỗn hợp còn có thành phần phụ
gia khoáng (có hoặc không có hoạt tính) nhằm thu được một số đặc tính khác cho xi măng.


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
Theo tiêu chuẩn Việt Nam, ngoài hai loại xi măng chính trên còn có một số loại xi măng

đặc biệt khác như:
- Xi măng Pooclăng trắng : ký hiệu là PCW.
- Xi măng Pooclăng puzôlan: ký hiệu là PCpuz .
- Xi măng xỉ hạt lò cao, tiêu chuẩn hiện hành không quy định ký hiệu.
- Xi măng Pooclăng bền sunphát: ký hiệu là PCS và PCHS .
- Xi măng Pooclăng ít tỏa nhiệt, ký hiệu là PCLH …
Tên gọi các loại xi măng này dựa trên đặc tính của chúng: chịu sunphát, ít tỏa nhiệt,
màu trắng… hay dựa trên loại phụ gia đem trộn vào trong quá trình sản xuất xi măng: xỉ lò
cao, đá puzôlan… Khi thành phần phụ gia thêm vào có tổng lượng lớn hơn 15% thì tên xi
măng được gọi theo tên của loại phụ gia này.
1.2.2. Các chỉ tiêu chất lượng của clinker
Chất lượng của clinker quyết định trực tiếp tới chất lượng của xi măng được sản xuất.
Các thành phần khoáng chủ yếu có trong clinker được liệt kê trong bảng sau:
Bảng 1.1. Các hợp chất thành phần của Clinker
Tên gọi
Alít
Belít
Aluminát can xi
Celít
Pha thủy tinh

Ký hiệu
C3S
C2S
C3A
C4AF

Công thức hóa học
3CaO.SiO2
2CaO.SiO2

CaO.3Al2O3
4CaO.Al2O3.Fe2O3
C3A, C4AF, MgO

Tỉ lệ (%)
45 ÷ 65
10 ÷ 30
5 ÷ 15
5 ÷ 12
15 ÷ 30

Tùy theo hàm lượng các thành phần khoáng có trong clinker mà cho những đặc tính
khác nhau. Các hệ số sau đây thường được dùng để đánh giá đặc tính clinker:
Hệ số bão hoà vôi LSF
LSF 

100.CaO
 (90 �98)%
2.8SiO2  1.18 Al2O3  0.65Fe2O3

(1-1)

LSF biểu hiện mối quan hệ giữa CaO và tổng lượng CaO cần thiết để bão hoà hoàn toàn
các ôxit khác. Chủ yếu là cần có đủ lượng CaO để liên kết hoàn toàn các ôxit SiO 2, Al2O3,
Fe2O3 mặt khác phải tránh thừa CaO tự do gây hại cho xi măng. LSF có ảnh hưởng lớn
đến khả năng nung của Clinker

Mô đun silic SIM

Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
SIM 

100.SiO2
 (17 �35)%
Al2O3  Fe2O3

(1-2)

SIM < 2: Dễ nung, thường pha lỏng quét lớp cola gây hại gạch, khó tạo clinker, lò kém
ổn định. Cường độ xi măng thấp.
SIM > 3: Khó nung, ít pha lỏng, cần nhiều nhiệt, ít cola, clinker bột, vôi tự do cao, lò
kém ổn định, cường độ xi măng cao, đóng rắn chậm.
Sự tăng SIM làm giảm khả năng nung clinker do sự giảm hàm lượng pha lỏng và giảm
xu hướng hình thành lớp cola trong lò, sự tăng SM cũng dẫn tới sự đóng rắn và cường độ
xi măng phát triển chậm. Sự giảm SIM dẫn đến sự pha lỏng tăng điều này cải thiện khả
năng nung của clinker và hình thành lớp cola trong lò
Mô đun nhôm ALM
ALM 

100. Al2O3
 (15 �25)%
Fe2O3

(1-3)

ALM lớn có nghĩa là C 3A lớn, xi măng có xu hướng đóng rắn nhanh. ALM nhỏ tức là
C4AF lớn, xi măng đóng rắn chậm, toả nhiệt thấp khi đóng rắn.
1.2.3. Các tiêu chuẩn xác định mác và chất lượng xi măng
Thời gian bắt đầu và đông kết của hồ xi măng

Được xác định bằng dụng cụ Vicat trong phòng thí nghiệm chuyên dùng. Theo TCVN
6260 – 1997 quy định thời gian đông kết của các loại xi măng như sau:
 Bắt đầu: không sớm hơn 45 phút.
 Kết thúc: không chậm hơn 10 giờ.
Các nhà xây dựng quan tâm tới chỉ tiêu này để ấn định khối lượng trộn hồ vữa, bê tông
phù hợp với thời gian thi công.
Cường độ xi măng (hay còn gọi là mác xi măng)
Đem bẻ và ép mẫu làm thí nghiệm bằng dụng cụ chuyên dùng ở sau những ngày thứ 3,
thứ 7 và thứ 28 để ghi nhận cường độ nén và cường độ uốn đạt được, nhờ đó đánh giá chất
lượng xi măng theo các loại mác: PCB30, PCB40 … theo TCVN 6260 – 1997.
Ngoài hai tiêu chuẩn cơ bản trên thì còn một số tiêu chuẩn chất lượng khác như:
Độ mịn của xi măng
Độ mịn cũng là một trong những tiêu chí quan trọng của xi măng. Độ mịn ảnh hưởng tới
các tính chất của xi măng như: thời gian đông kết, cường độ xi măng, độ co và độ dẻo của
xi măng.
Hiện nay sử dụng hai phương pháp đo độ mịn của xi măng:


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
 Phương pháp sàng: sử dụng sàng có các mắt 0.08mm. Độ mịn xác định bằng tỉ lệ phần
trăm các hạt còn sót lại trên sàng.
 Phương pháp bề mặt riêng Blaine: đây là phương pháp phức tạp hơn, độ mịn của xi
măng xác định thông qua tỉ diện, tức diện tích bề mặt các hạt trên 1 gam mẫu.
Tính tách nước và giữ nước của xi măng
Trong quá trình thi công, nước dư tách ra giữa xi măng và cốt pha, trên bề mặt bê tông,
làm giảm cường độ xi măng, gây vết loang bề mặt. Xi măng càng mịn thì tính chất giữ
nước càng tốt.
Ngoài ra còn một số tiêu chuẩn khác như: độ thay đổi thể tích khi đóng rắn, độ tỏa nhiệt
khi đóng rắn, độ giảm mác lúc lưu kho bảo quản…
Các tiêu chuẩn chất lượng của một số sản phẩm xi măng

Tổng hợp các tiêu chuẩn chất lượng của 2 loại sản phẩm thông dụng nhất trên thị trường
hiện nay là : PCB30 và PCB40 theo TCVN 6260 – 1997 trong bảng sau:
Bảng 1.2. Các tiêu chuẩn chất lượng xi măng
Các tiêu chuẩn

Loại mác xi măng
PCB30
PCB40

1 - Giới hạn bền khi nén, N/mm2 , min
- Sau 3 ngày đêm

14

18

- Sau 28 ngày đêm

30

40

2 - Thời gian ninh kết :
- Bắt đầu , phút , min

45

- Kết thúc , giờ , max

10

3 - Độ nghiền mịn :
- Lượng sót sàng 0,08 mm , % , max

12

- Bề mặt riêng Blaine, cm2/g , min

2.700

4 - Độ ổn định thể tích ( độ nở Le Chartelier ), mm, 10
max
5 - Hàm lượng SO3 , % , max

3,5

1.3. Tự động hóa trong việc điều khiển nhà máy xi măng


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
1.3.1. Tích hợp máy tính trong quá trình sản xuất
Ngày nay, trong môi trường kinh tế thị trường cạnh tranh gay gắt, việc đảm bảo các yếu
tố như: chất lượng sản phẩm ổn định, giá thành sản phẩm hạ, năng suất cao… trở thành
những vấn đề sống còn đối với bất kỳ một nhà máy nào. Đó cũng là lý do mà việc tự động
hóa quá trình sản xuất trở nên cần thiết, không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại nói
chung và trong ngành công nghiệp xi măng nói riêng.
Và để thực hiện các giải pháp tự động hóa, việc sử dụng, tích hợp máy tính vào trong
sản xuất là một nhu cầu tất yếu. Ngày nay, máy tính được ứng dụng rộng rãi trong các
khâu như: điều khiển, giám sát các hoạt động sản xuất … Quan hệ giữa việc tích hợp máy
tính vào sản xuất và các hoạt động sản xuất nói chung được thể hiện rõ nhất qua mô hình

bánh xe CIM:

Hình 1.2. Mô hình bánh xe CIM
Theo mô hình này, tự động hóa liên quan trực tiếp đến các quá trình sản xuất: biến đổi
từ nguyên vật liệu thành sản phẩm cuối cùng. Tuy nhiên để cho các hoạt động sản xuất
diễn ra một cách có hiệu quả thì cần phải có một loạt các hoạt động gián tiếp như: lập kế
hoạch, điều hành sản xuất, các hoạt động kinh doanh… Các quá trình này chủ yếu liên
quan đến việc xử lý thông tin và ngày càng ứng dụng máy tính nhiều để phục vụ mục đích
tự động hóa.
1.3.2. Hệ thống truyền thông trong giải pháp điều khiển
Do những đặc điểm về loại hình sản xuất của nhà máy xi măng : sản xuất liên tục với
khối lượng rất lớn, và cũng do yêu cầu đảm bảo chất lượng sản phẩm mà quá trình sản
xuất xi măng đòi hỏi phải có hệ thống dây chuyền sản xuất tự động hóa ở mức độ rất cao.
Một dây chuyền sản xuất thường có thể chia thành nhiều công đoạn nhỏ, và có các cơ cấu
vận chuyển, gia công, lưu trữ các sản phẩm trung gian. Các nguyên liệu thô đầu vào được
đưa tới lần lượt các công đoạn, được gia công hay chế biến thành các sản phẩm trung gian,


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
và được vận chuyển tuần tự tới các công đoạn tiếp theo, cho tới khi thành sản phẩm cuối
cùng. Ta có thể mô tả các công đoạn trong công nghệ sản xuất xi măng như sau:

Hình 1.3. Các công đoạn trong dây chuyền sản xuất xi măng
Trong sơ đồ trên: sản phẩm đầu ra của công đoạn phía trước là đầu vào của công đoạn
phía sau nó. Và các công đoạn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, sự thay đổi thông số kĩ
thuật của một công đoạn sẽ kéo theo sự thay đổi của các công đoạn khác.
Điều đó dẫn tới bài toán điều khiển quá trình sản xuất nhà máy xi măng rất phức tạp,
thực chất đó là bài toán điều khiển tổng thể quá trình, với một quá trình đơn lẻ được điều
khiển trong mối liên hệ chặt chẽ với các quá trình khác.
Trong bất cứ một giải pháp tự động hóa nào thì việc ghép nối thiết bị, trao đổi thông tin

là một trong những vấn đề cơ bản cần giải quyết. Một bộ điều khiển cần được ghép nối với
các cảm biến và cơ cấu chấp hành. Giữa các bộ điều khiển trong một hệ thống điều khiển
phân tán cũng cần trao đổi thông tin với nhau để phối hợp thực hiện điều khiển cả quá
trình sản xuất. Ở những cấp cao hơn, các trạm vận hành trung tâm cũng cần được ghép
nối và giao tiếp với các bộ điều khiển để có thể theo dõi, giám sát toàn bộ quá trình sản
xuất và hệ thống điều khiển.
Bài toán điều khiển quá trình sản xuất nhà máy là điều khiển tổng thể quá trình, mỗi quá
trình đơn lẻ được điều khiển trong mối liên hệ chặt chẽ với các quá trình khác. Do vậy, các
công đoạn khác nhau của dây chuyền sản xuất xi măng không phải điều khiển một cách
độc lập, mà giữa chúng cần có sự trao đổi thông tin, để phối hợp vận hành cả hệ thống dây
chuyền sản xuất.


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng

Hình 1.4. Giải pháp mạng trong hệ điều khiển phân tán
Mỗi trạm điều khiển cục bộ sẽ thực hiện công việc là điều khiển công đoạn tương ứng
trong mối liên hệ, trao đổi thông tin với điều khiển trung tâm và qua đó trao đổi thông tin,
phối hợp với các trạm điều khiển cục bộ khác. Điều khiển trung tâm có nhiệm vụ điều
khiển, giám sát, phối hợp hoạt động của các trạm điều khiển cấp dưới, đảm bảo điều khiển
tổng thể quá trình sản xuất.

1.4. Công nghệ sản xuất của nhà máy xi măng Bút Sơn
Nhà máy xi măng Bút Sơn sản xuất xi măng theo công nghệ lò quay phương pháp khô.
Với công suất thiết kế 4000 tấn clinker/ ngày , tương ứng 1,4 triệu tấn xi măng/ năm. Hiện
nhà máy đang xây dựng dây chuyền 2, dự tính sau khi hoàn thành, công suất nhà máy đạt
3 triệu tấn xi măng/năm và thuộc loại nhà máy có năng suất lớn nhất trong công nghiệp
sản xuất xi măng của nước ta.
Dây chuyền sản xuất của nhà máy xi măng Bút Sơn gồm có các công đoạn chính:
- Công đoạn khai thác và đồng nhất sơ bộ nguyên liệu thô.

- Công đoạn nghiền nguyên liệu.
- Công đoạn nghiền than.
- Công đoạn nung và làm lạnh clinker.
- Công đoạn nghiền xi măng.
- Công đoạn đóng bao và xuất xi măng.


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng

Hình 1.5. Công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
1.4.1. Công đoạn khai thác và đồng nhất sơ bộ nguyên liệu thô
Đối với bất cứ nhà máy xi măng nào thì vị trí xây dựng nhà máy có một vị trí quan
trọng. Việc xây dựng nhà máy tại đâu được tính toán sao cho đảm bảo vấn đề kinh tế nhất:
- Vị trí đặt nhà máy phải gần các mỏ nguyên liệu thô. Như vậy việc khai thác và vận
chuyển các nguyên liệu sẽ kinh tế, ít tốn kém nhất.
- Nhà máy phải đặt tại nơi có hệ thống giao thông thuận tiện, đảm bảo cho việc chuyên
chở và tiêu thụ xi măng thuận lợi.
- Vị trí phải được tính toán sao cho đảm bảo các vấn đề như: nguồn nước cung cấp,
nguồn lao động tại địa phương, đồng thời cũng phải có khoảng cách nhất định với khu dân
cư ...
Khai thác đá vôi
Đá vôi được khai thác tại mỏ đá Hồng Sơn. Mỏ cách nhà máy khoảng 600m. Phương
pháp khai thác: khoan nổ mìn phá vỡ cấu trúc của đá, và được khai thác từ trên đỉnh mỏ đá
xuống dần phía dưới. Đá vôi sau đó được bốc xúc lên các ôtô tải để vận chuyển tới máy
đập đá vôi.
Máy đập đá vôi thuộc loại IMPACT APPR 1822, với năng suất thiết kế trung bình là
600 tấn/giờ. Sau khi đập, đá vôi sẽ có kích thước khoảng 70mm và được cân và vận

chuyển về kho đồng nhất sơ bộ bằng băng tải cao su.
Tại đây, đá vôi được đồng nhất sơ bộ, sử dụng máy đánh đống loại BAH 17,3-1,0-600 với
năng suất rải là 600tấn/h. Đá vôi được rải thành 2 đống, mỗi đống khoảng 1600 tấn theo
phương pháp rải đống CHEVRON, có mức độ đồng nhất là 8:1. Hệ thống băng cào loại
BKA 30.01.600 với năng suất từ 35 – 350 tấn /giờ, vận chuyển đá vôi về két chứa đá vôi
của máy nghiền liệu.
Khai thác đá sét
Đá sét được khai thác tại mỏ Khả Phong, cách nhà máy khoảng 9,5 km. Được vận
chuyển bằng ôtô tải tới máy cán. Máy cán đá sét thuộc loại máy cán răng hai trục, có công
suất thiết kế trung bình là 250 tấn/giờ. Loại máy cán này có thể cán những cục đất sét có
kích thước tới 800mm, độ ẩm 15%. Đá sét sau khi qua máy cán có kích thước khoảng
70mm.
Sau đó đá sét được cân và vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ, và được rải thành 2
đống, mỗi đống 7000 tấn. Sử dụng cầu rải BEDECHI, với công suất thiết kế là 250
tấn/giờ. Phương pháp rải sử dụng là WINDROW, theo phương pháp này, đá sét sẽ được
dải theo chiều dọc của đống thành từng phần nhỏ ở lớp dưới, sau đó sẽ được dải tiếp lên ở
những lớp phía trên cao hơn. Phương pháp này phức tạp hơn. Mức độ đồng nhất là 8:1.


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
Đá sét sau đó qua hệ thống cầu súc loại BELC150/14 với công suất 15 – 150 tấn/giờ,
được vẩn chuyển về két chứa đá sét của máy nghiền liệu.
Quặng sắt và phụ gia khác
- Quặng sắt: dùng xỷ Pyrite sắt mua của nhà máy Supe Phốtphát Lâm Thao, do công ty
Vật tư - Vận tải xi măng cung ứng.
- Thạch cao: mua thạch cao Lào, Thái Lan hoặc Trung Quốc, do công ty kinh doanh
thạch cao xi măng cung ứng.
- Đá silic: khai thác ở mỏ Khe Non cách nhà máy khoảng 20Km.
- Một số phụ gia khác như: boxit, puzzolan … do một số công ty trung gian cung ứng.
Mục đích chủ yếu của công đoạn này phải đạt được

- Các nguyên liệu thô: đá vôi, đá sét… được khai thác và phải được đập thành những
hạt nhỏ có kích thước khoảng 70mm. Kích thước như vậy phù hợp với thiết kế của hệ
thống băng tải vận chuyển và giảm tải cho máy nghiền liệu, tiết kiệm năng lượng nghiền.
- Các nguyên liệu thô phải được đồng nhất sơ bộ: Xuyên suốt công nghệ sản xuất xi
măng, do phải đảm bảo tỉ lệ thành phần các chất có trong xi măng đầu ra là ổn định, mặt
khác, thành phần các oxit có trong đá vôi và đá sét không phải là cố định, ở mỗi vùng khác
nhau trong khu vực khai thác lại có thành phần khác nhau. Do đó, việc đồng nhất sơ bộ đá
vôi, đá sét cũng giúp ích cho việc đảm bảo độ ổn định thành phần của các nguyên liệu đầu
vào.
1.4.2. Công đoạn nghiền liệu
Các hệ thống băng tải vận chuyển có nhiệm vụ vận chuyển các nguyên liệu thô về các
két chứa tương ứng của máy nghiền liệu. Qua hệ thống cân định lượng, liệu được cấp vào
máy nghiền. Đây là một vấn đề quan trọng, hệ thống cân định lượng phải đảm bảo được tỉ
lệ phối trộn của các thành phần liệu: đá vôi, đá sét, quặng sắt... được điều khiển bởi mạch
vòng chất lượng QCX. Việc này có ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng xi măng sản xuất.
Đồng thời hệ thống cân băng phải đảm bảo việc cấp liệu là liên tục, không gián đoạn, đảm
bảo tính tin cậy.
Qua hệ thống cân định lượng, liệu được nghiền tại máy nghiền. Máy nghiền sử dụng là
loại máy nghiền con lăn trục đứng PFEIFFER MPS 4750, với công suất thiết kế là 320
tấn/giờ. Trong quá trình nghiền, có kết hợp với việc làm khô liệu, tận dụng khí nóng thu
hồi được từ quá trình tiền canxi hóa.
Bột liệu đạt yêu cầu về kích thước sẽ đuợc vận chuyển tới silô đồng nhất bột liệu, có
sức chứa 20.000 tấn , bằng hệ thống máng khí động và gầu nâng. Silô đồng nhất làm việc


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
theo nguyên tắc đồng nhất và tháo liên tục. Việc đồng nhất được thực hiện trong quá trình
tháo bột liệu ra khỏi Silô, Silô có mức độ đồng nhất là 10:1.
1.4.3. Công đoạn nghiền than
Than là nhiên liệu chính sử dụng trong công nghệ sản xuất xi măng. Chủ yếu sử dụng

cho hai giai đoạn quan trọng là calxiner và nung clinker. Lò nung của nhà máy xi măng
Bút Sơn được thiết kế để chạy 100% than antraxit, dầu MFO chỉ sử dụng trong quá trình
sấy lò và chạy ban đầu.
Than được nhập về kho đồng nhất bằng xe tải. Tại đây, than được rải thành đống lớn,
qua hệ thống băng cào, than được đưa lên băng tải cao su, được phân loại và chuyển về hai
két chứa than tương ứng, chuẩn bị liệu cho máy nghiền than. Máy nghiền than là loại máy
nghiền con lăn trục đứng PFEIFFER năng suất 30tấn/giờ. Liệu cấp cho máy nghiền gồm
có 40% than antraxit loại 3 và 60% than antraxit loại 4 từ hai két chứa tương ứng. Bột than
mịn sau đó được vận chuyển và phân về hai két chứa: 1 két dùng để cấp cho lò nung, 1 két
dùng để cấp cho calxiner.
1.4.4. Công đoạn tiền canxi hóa
Tiền canxi hóa cũng là một công đoạn quan trọng trong quá trình sản xuất xi măng.
Cùng với công đoạn nung clinker, hai giai đoạn này có nhiệm vụ cấp nhiệt cho các nguyên
liệu thô để các phản ứng hóa học xảy ra, quyết định tới chất lượng xi măng.
Theo sự tăng dần nhiệt độ, thì các phản ứng hóa học diễn ra như sau:
Bảng 1.3. Các phản ứng hóa học xảy ra theo nhiệt độ
Nhiệt độ
100oC
>500oC
>900oC
>1000oC
>1200oC
>1280oC

Quá trình xảy ra
Nước tự do có trong thành phần liệu bay hơi
Nước có trong thành phần các tinh thể bay hơi
CaCO3 → CaO + CO2 ( phản ứng canxi hóa )
Phản ứng hóa học diễn ra giữa CaO với Fe2O3 , Al2O3 , SiO2
Quá trình hóa lỏng các chất diễn ra

Sự tạo thành C3S và hoàn thành các phản ứng của Canxi


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng

Hình 1.6. Nhiệt độ và áp suất tại các điểm trên tháp sấy
Quá trình tiền canxi hóa diễn ra tại tháp sấy với hệ thống cyclon 5 tầng của nhà máy. Hệ
thống các cyclon được thiết kế để phục vụ quá trình trao đổi nhiệt giữa liệu thô và khí
nóng. Các quạt hút có nhiệm vụ tạo ra áp suất âm ở phía trên đỉnh tháp sấy, khí nóng theo
đó sẽ đi lên, liệu chảy từ trên xuống và quá trình trao đổi nhiệt diễn ra. Khí nóng được các
quạt hút, sau khi thoát ra khỏi tháp sấy chia làm 2 đường: một phần được tận dụng cho quá
trình làm khô liệu tại các máy nghiền, một phần qua hệ thống lọc bụi tĩnh điện và thoát ra
ngoài theo ống khói. Quá trình tiền canxi hóa tiêu thụ khoảng 55 - 60% lượng than sử
dụng trong cả quá trình sản xuất xi măng.
1.4.5. Công đoạn nung và làm lạnh clinker
Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất xi măng, ảnh hưởng trực tiếp
tới chất lượng Clinker và qua đó quyết định tới chất lượng xi măng. Ngoài việc cung cấp
các điều kiện cho các phản ứng hóa học xảy ra để đảm bảo tạo ra Clinker có thành phần
các khoáng đạt yêu cầu thì hơn nữa, nếu clinker tạo ra có mác cao thì tỉ lệ các chất độn và
phụ gia sau này thêm vào trong công đoạn nghiền xi măng cũng sẽ tăng lên, góp phần
quan trọng trong việc tăng năng suất xi măng.


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng
Lò nung của công ty xi măng Bút Sơn có đường kính có đường kính 4,5m , chiều dài
72m , có độ nghiêng 3,5o với hệ thống sấy sơ bộ 2 nhánh 5 tầng cùng hệ thống calciner,
buồng trộn. Năng suất của lò là 4000 tấn clinker/ngày. Lò được thiết kế sử dụng vòi đốt
than đa kênh ROTAFLAM đốt 100% than antraxit, trong đó đốt tại calciner là 55-60%,
phần còn lại đốt trong lò.
Sau khi qua hệ thống tháp sấy sơ bộ 5 tầng, liệu được cấp vào lò nung với nhiệt độ của

liệu cấp vào lò khoảng 800 – 1000 oC. Tại lò nung có 3 phân vùng chính với các mức nhiệt
độ khác nhau: vùng canxi hóa với nhiệt độ khoảng 1000 – 1100 oC, tại đây hoàn thành quá
trình canxi hóa; zone nung: với nhiệt độ 1450 oC, tại đây bột liệu được nung nóng chảy,
các phản ứng giữa các oxit diễn ra, hình thành các khoáng có trong thành phần clinker;
vùng làm nguội: có bố trí 9 quạt làm mát công suất lớn để giảm nhiệt độ của vùng này
xuống khoảng 900 - 1350 oC, trong vùng này diễn ra quá trình đóng rắn, tạo thành các tinh
thể khoáng, tạo thành clinker.
Clinker sau khi ra khỏi lò được đổ vào thiết bị làm nguội kiểu ghi BMH- SA được làm
mát bởi 9 quạt gió công suất lớn cùng hệ thống phun nước làm mát. Clinker được đập sơ
bộ bởi máy đập búa. Clinker thu được sau thiết bị làm lạnh được vận chuyển tới 2 silô để
chứa và ủ clinker có tổng sức chứa là 2x20.000tấn . Bột tả hoặc clinker phế phẩm được đổ
vào silo bột tả có sức chứa 2.000 tấn.
1.4.6. Công đoạn nghiền xi măng
Clinker, thạch cao và phụ gia sẽ được vận chuyển lên két chứa tương ứng của máy
nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng. Từ các két của máy nghiền, clinker và phụ gia
sẽ được đưa qua hệ thống cân băng định lượng, hệ thống cân băng bảo đảm lượng clinker,
thạch cao và phụ gia hợp lý đưa vào máy nghiền để tạo ra các sản phẩm xi măng có mác
tương ứng.
Clinker và phụ gia sau khi qua hệ thống cân băng định lượng thì được đưa vào máy
nghiền sơ bộ CKP 200 nhằm làm giảm kích thước và làm nứt vỡ cấu trúc để phù hợp với
điều kiện làm việc của máy nghiền bi xi măng. Thạch cao khi qua hệ thống cân băng thì
được chuyển thẳng tới máy nghiền bi mà không qua giai đoạn nghiền thô.
Clinker, phụ gia (đã qua nghiền sơ bộ ) và thạch cao sẽ được cấp vào máy nghiền bi xi
măng để nghiền mịn. Máy nghiền bi xi măng là loại máy nghiền bi 2 ngăn làm việc theo 2
chu trình kín có phân ly trung gian kiểu O’SEPA. Qua khỏi máy nghiền bi, xi măng bột
được vận chuyển tới 4 silô chứa xi măng bột, có tổng sức chứa là 4x10.000 tấn, bằng hệ
thống máng khí động và gầu nâng.


Chương 1. Công nghệ sản xuất xi măng

1.4.7. Công đoạn đóng bao và xuất xi măng
Từ đáy các silo chứa, qua hệ thống cửa tháo, xi măng sẽ được vận chuyển tới các két
chứa của các máy đóng bao hoặc các hệ thống xuất xi măng rời. Hệ thống xuất xi măng
rời gồm 2 vòi xuất cho ôtô năng suất 100 tấn/giờ và 1 vòi xuất cho tàu hoả năng suất 150
tấn/giờ. Tùy theo yêu cầu của khách hàng mà xi măng đem đi tiêu thụ dưới dạng xi măng
rời hay đóng bao.
Hệ thống máy đóng bao gồm 4 chiếc máy đóng bao, thuộc loại HAVER kiểu quay với 8
vòi và hệ thống cân điện tử. Có năng suất thiết kế là 100 tấn/h. Sản phẩm ra là các bao xi
măng có khối lượng 50kg ± 5%. Các bao xi măng qua hệ thống băng tải sẽ được vận
chuyển tới các máng xi măng, và được đưa xuống tàu hoả hoặc ôtô đem đi tiêu thụ.


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy

CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY

2.1. Tổng quan các hạng mục hệ thống điều khiển của nhà máy
Hệ thống điều khiển dây chuyền 1 nhà máy xi măng Bút Sơn được nhà thầu Technip
Cle xây dựng theo cấu trúc điều khiển phân tán DCS và có cấu trúc phân cấp, sử dụng giải
pháp tự động hóa của hãng SIEMENS. Toàn bộ hệ thống điều khiển của nhà máy được
phân bố trong các công trình :
- Một tòa nhà điều khiển, bao gồm các hạng mục:
+ Phòng điều khiển trung tâm.
+ Phòng lập trình PLC.
+ Phòng phân tích hóa nghiệm KCS.
+ Phòng kĩ thuật sản xuất.
+ Phòng sửa chữa thiết bị điện – điện tử trong dây chuyền.
- Tòa nhà thiết bị điều khiển, bao gồm các trang thiết bị:
+ Toàn bộ các PLC sử dụng trong dây chuyền 1 của nhà máy.
+ Các panel điều khiển, cùng với một số biến tần được bố trí tại đây.

- Tại mỗi phân xưởng đều có một phòng kĩ thuật (Technical Room): phục vụ cho việc
giao tiếp giữa người điều khiển với các thiết bị trường như: các card vào /ra (card I/O), hệ
thống các tủ điện ECS (electrical cabin system) và toàn bộ các trang thiết bị khác trong
phân xưởng. Phòng kĩ thuật của mỗi phân xưởng và hệ thống cung cấp điện cho phân
xưởng ESS (Electrical Supply System) luôn được xây dựng trong cùng một hạng mục, với
mục đích tạo khả năng giao tiếp dễ dàng giữa phòng kĩ thuật của phân xưởng với hệ thống
điện và các cabin điều khiển động cơ MCC (Motor Control Cabin), và cũng nhằm mục
đích dễ dàng chẩn đoán và tiện lợi cho việc sửa chữa khi xảy ra sự cố.

2.2. Cấu trúc điều khiển phân cấp của nhà máy
Hệ thống điều khiển dây chuyền 1 của nhà máy xi măng Bút Sơn được thiết kế có cấu
trúc phân cấp. Hệ thống được phân chia thành các cấp điều khiển như sau:


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy

Hình 2.1. Mạng điều khiển nhà máy xi măng Bút Sơn


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy
2.2.1. Cấp trường
Các thiết bị cấp trường, hay cấp chấp hành, bao gồm toàn bộ các trang thiết bị cần thiết
để đảm bảo việc điều khiển quá trình và thu thập dữ liệu. Chủng loại của các thiết bị cấp
trường rất phong phú, đa dạng tùy thuộc vào từng phân đoạn trong từng phân xưởng như:
các động cơ, biến tần, các loại van, các cảm biến, các hệ thống lọc bụi …
Đặc điểm đáng chú ý của các thiết bị ở cấp chấp hành là chúng đều là các thiết bị bus
trường, giao tiếp với cấp điều khiển phía trên thông qua hệ thống bus trường. Khác với các
thiết bị thường (có các bộ chuyển đổi A/D và D/A để giao tiếp với máy tính điều khiển), ở
các thiết bị bus trường có thêm module giao diện bus (Bus Interface) để thực hiện giao
tiếp với máy tính điều khiển cấp trên.

Sự thay thế các thiết bị thường bằng các thiết bị bus trường đã tạo ra rất nhiều ưu điểm
như: tiết kiệm chi phí dây dẫn và công lắp đặt, cấu trúc đơn giản: thiết kế và bảo trì hệ
thống dễ dàng hơn, tăng độ tin cậy của hệ thống, tăng độ linh hoạt và khả năng mở rộng dễ
dàng của hệ thống, vào/ra phân tán với bus trường không nhất thiết phải đặt gần hiện
trường.
Một ưu điểm khác và rất có ý nghĩa khi sử dụng các thiết bị bus trường: đó là nó tạo
điều kiện để cho ra đời các chuẩn truyền thông công nghiệp, khiến việc thiết kế hệ thống
tự động hóa trở nên dễ dàng hơn rất nhiều, tạo sự tương thích giữa các thiết bị của các
hãng với nhau khiến việc lựa chọn các thiết bị tự do hơn …
Tại dây chuyền 1 nhà máy xi măng Bút Sơn, việc giao tiếp giữa các thiết bị cấp trường
với các cấp điều khiển phía trên thông qua hệ thống bus theo chuẩn Profibus – DP. Việc
truyền thông cụ thể của chuẩn này ta sẽ đi sâu trong các phần sau.
2.2.2. Cấp điều khiển
Hệ thống điều khiển cấp này của nhà máy xi măng Bút Sơn được xây dựng dựa trên các
bộ điều khiển logic khả trình PLC của hãng SIEMENS, Cộng hòa liên bang Đức. Tại thời
điểm xây dựng nhà máy, nhà thầu Technip Cle xây dựng dây chuyền 1 nhà máy dựa trên
các giải pháp tự động hóa của SIEMENS, sử dụng các PLC S5. PLC có nhiệm vụ: thu
thập thông tin về quá trình, truyền dữ liệu, thực hiện các tác vụ điều khiển và các chức
năng thực hiện với kết quả …
Các PLC là cốt lõi của hệ thống điều khiển tại các phân xưởng. Tại dây chuyền 1 nhà
máy xi măng Bút Sơn, hệ thống các PLC gồm có 12 PLC thuộc loại S5 155U, là dòng
PLC của SIEMENS có khả năng tính toán điều khiển mạnh, khả năng giao tiếp truyền
thông lớn, thiết kế để phục vụ điều khiển các quá trình lớn (chúng tương đương với khả
năng của PLC S7 400 hiện giờ).


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy

Hình 2.2. Các cấp điều khiển của nhà máy
Mỗi một công đoạn trong dây chuyền sản xuất xi măng được điều khiển bởi một PLC

thuộc loại S5 155U tương ứng:
- Đập nhỏ đá vôi cho vào kho chứa ( được điều khiển bởi PLC 1S11).
- Đập nhỏ đá sét cho vào kho chứa ( được điều khiển bởi PLC 1S21).
- Đưa thạch cao vào kho chứa (được điều khiển bởi PLC 1S31).
- Đưa than vào kho chứa và phân bố dầu (được điều khiển bởi PLC 1S91)
- Các nguyên liệu thô khác (được điều khiển bởi PLC 1S41)
- Các trạm chính (được điều khiển bởi PLC 1S51)
- Trộn các bột nguyên liệu thô và sấy nóng (được điều khiển bởi PLC 1S51)
- Nung nóng và làm lạnh clinker (được điều khiển bởi PLC 1S61)
- Nghiền than (được điều khiển bởi PLC 1S62)


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy
- Nghiền clinker và đưa vào kho chứa (được điều khiển bởi PLC 1S71 & 1S72).
- Xử lý nước (được điều khiển bởi PLC 1S91)
- Đóng bao và xuất hàng (được điều khiển bởi PLC 1S81 &1S82).
Ngoài các PLC loại lớn là S5 155U điều khiển mỗi công đoạn lớn trong hệ thống dây
chuyền sản xuất, cấp phía dưới các PLC này là các PLC nhỏ hơn và thuộc loại S5 115U.
Số lượng các PLC này phụ thuộc vào quy mô và độ phức tạp của từng công đoạn.
S5 115U là loại PLC cũng do hãng SIEMENS sản xuất, được thiết kế để điều khiển các
quá trình ở quy mô nhỏ hơn, đương nhiên, tốc độ tính toán, khả năng truyền thông, và số
lượng vào/ra cũng kém hơn so với loại PLC S5 155U. Trong mỗi công đoạn của dây
chuyền sản xuất, kiến trúc giao tiếp giữa PLC S5 155U với các PLC S5 115U cấp dưới nó
là kiến trúc Master/Slave. Trong đó, PLC S5 155U đóng vai trò là master (trạm chủ), các
PLC S5 115U đóng vai trò là các trạm tớ (Slave). Vai trò chủ động thuộc về PLC S5 155U
và nó có nhiệm vụ phối hợp hoạt động của các PLC S5 115U trong phân xưởng. Chi tiết
hơn về cách thức truyền thông giữa các PLC chủ - tớ ta sẽ đề cập trong các phần tiếp theo.
Để đạt độ tin cậy cao nhất, hệ thống các PLC có ứng dụng các cơ chế tự kiểm tra hoặc
cơ chế giám sát và các thủ tục kiểm tra. Trong trường hợp một CPU xảy ra lỗi, PLC sẽ đưa
các đầu ra của nó về điểm “0” định trước. Nhà máy có các PLC S5 115U dự phòng, tuy

nhiên không có PLC S5 155U dự phòng.
Tất cả PLC cùng các trang thiết bị liên quan tới cấp điều khiển này đều được sắp xếp
trong các Cabin điều khiển. Mối một công đoạn trong dây chuyền sản xuất xi măng sẽ
tương ứng với một Cabin điều khiển này. Các Cabin điều khiển được bố trí trong tòa nhà
thiết bị điều khiển của nhà máy.
Ngoài ra, tại một số phân xưởng còn bố trí các panel điều khiển được xây dựng dựa trên
nền tảng là SIEMENS OP 25, phục vụ cho việc giám sát các dữ liệu của quá trình, các
cảnh báo và thông tin về các lỗi trong quá trình. Các panel này được xây dựng tại các phân
xưởng cho các công đoạn sau:
- Nghiền đá vôi và vận chuyển vào két chứa.
- Nghiền đá sét và vận chuyển vào két chứa.
- Vận chuyển thạch cao vào két chứa.
- Vận chuyển than vào kho chứa và phân phối dầu MFO.
- Đóng bao và xuất hàng.
Tại dây chuyền 1 của nhà máy, việc giao tiếp giũa các PLC với các máy tính điều khiển
cấp trên sử dụng chuẩn Ethernet, chi tiết về các đặc điểm của chuẩn này ta sẽ đi sâu trong
các phần sau.


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy
2.2.3. Cấp điều khiển giám sát
Cấp này thực hiện việc giao diện giữa người điều khiển và quá trình sản xuất. Nó thực
hiện các chức năng là cung cấp toàn bộ các dữ liệu quá trình, các chức năng hiển thị/ đồ
họa, cung cấp trạng thái của toàn nhà máy và các chức năng điều khiển. Toàn bộ các trang
thiết bị của cấp điều khiển giám sát được bố trí tại phòng điều khiển trung tâm của nhà
máy. Để thực hiện nhiệm vụ của mình, phòng điều khiển trung tâm được trang bị đầy đủ
hệ thống phần cứng và phần mềm cần thiết để thực hiện nhiệm vụ của mình.
Các thiết bị phần cứng trang bị cho phòng điều khiển trung tâm
- Hệ thống 8 màn hình:
Có nhiệm vụ hiển thị phục vụ cho việc giám sát và phục vụ cho việc giao tiếp điều

khiển giữa người và máy. Phòng điều khiển trung tâm của nhà máy được trang bị 8 màn
hình loại CRT, kích cỡ 21”, độ phân giải cao, thuộc loại màn hình màu, có khả năng hiển
thị đầy đủ các hệ thống kí tự và các thông tin đồ họa. Tuy nhiên, hiện nay các màn hình sử
dụng tại đây đã được thay thế bằng các màn hình LCD 32”, chất lượng hiển thị cao hơn rất
nhiều.
- Hệ thống các bàn phím:
Tương ứng với 8 màn hình là hệ thống 8 bàn phím tương ứng. Chúng có đầy đủ khả
năng phục vụ việc giao tiếp với các quá trình, điều khiển các mạch vòng và thực hiện các
chức năng với các kết quả. Các bàn phím sử dụng thuộc loại bàn phím máy tính công
nghiệp, ngoài các phím kí tự và phím điều khiển thông thường, chúng còn được tích hợp
các phím điều khiển chuyên dụng và cũng được cung cấp 1 trackball phục vụ cho việc
điều khiển nhà máy.
- Các thiết bị vi xử lý:
Cùng với các hệ thống màn hình, bàn phím … các bộ vi xử lý tạo nên hệ thống các
máy tính công nghiệp trang bị cho phòng điều khiển trung tâm của nhà máy. Các CPU
được xây dựng dựa trên nền tảng các vi xử lý này, chúng hỗ trợ đầy đủ các driver để thực
hiện giao tiếp giữa CPU và bàn phím, hiển thị lên màn hình, điều khiển các máy in và
vào/ra dữ liệu truyền thông với các thiết bị cấp dưới.
- Hệ thống các máy in:
Chúng được trang bị phục vụ một số chức năng in: in các cảnh báo và các báo cáo dữ
liệu, video copier: thông qua kết nối với mạng, có thể thực hiện in bất cứ hiển thị từ màn
hình điều khiển bất kỳ.


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy
- Máy giám sát nhiệt độ lò quay: thực hiện việc giám sát và hiển thị nhiệt độ lò quay, sử
dụng công nghệ hồng ngoại, hình ảnh bên trong lò quay được đưa lên trên một màn hình
CRT tại trung tâm, phục vụ việc giám sát.
Các chức năng phần mềm phục vụ điều khiển giám sát
Để phục vụ việc điều khiển giám sát, các máy tính công nghiệp sử dụng tại phòng điều

khiển trung tâm được cài đặt các phần mềm sau:
- Hệ điều hành FlexOS do IBM phát triển những năm 90.
- Phần mềm COROS LSB thuộc lớp các phần mềm HMI phục vụ giao diện người –
máy, do SIEMENS phát triển.
Cùng với hệ thống các phần cứng, các phần mềm này thực hiện các chức năng của cấp
điều khiển giám sát. Với các chức năng như: cung cấp toàn bộ các dữ liệu quá trình, các
chức năng hiển thị/ đồ họa, cung cấp trạng thái của toàn nhà máy và các chức năng xử lý
kết quả, dữ liệu. Các chức năng hiển thị như sau:
Hiển thị giao diện đồ họa (mimics)
Bất cứ một công đoạn nào trong dây chuyền sản xuất của nhà máy đều giao tiếp với
người điều khiển thông qua giao diện đồ họa tương ứng, giao diện đồ họa này “mô phỏng”
lại hình ảnh thực tế của các công đoạn dưới đạng đơn giản hóa. Giúp người điều khiển có
cái nhìn trực quan về công đoạn cần điều khiển, giám sát và cũng giúp cho việc nắm bắt
được các thông tin về quá trình dễ dàng hơn.
Tất cả các dữ liệu quá trình, các đại lượng đo được và các trạng thái của các thiết bị đều
được hiển thị lên giao diện đồ họa này. Các dữ liệu trên giao diện được cập nhật theo từng
chu kỳ thời gian định trước, tùy thuộc vào các đối tượng quan sát.
Với giao diện này, người điều khiển có thể nhận được mọi thông tin, cảnh báo về quá
trình và thực hiện công việc điều khiển các phân vùng trong công đoạn được phân công.
Nhóm các giao diện phục vụ điều khiển các mạch vòng và điều chỉnh
Nhóm gồm có 5 mạch vòng điều khiển quan trọng. Mỗi nhóm trong giao diện này thể
hiện các biến quá trình và các kết quả dưới dạng đồ thị thanh.
Hiển thị xu hướng phát triển của các biến quá trình (Trend Display)
Thể hiện giá trị các biến quá trình trong một khoảng thời gian trước đó và các giá trị
thực của biến quá trình tại thời điểm hiển thị. Các hiển thị này dưới dạng đồ họa cho một
hay nhiều biến quá trình. Phần mềm COROS LSB cho phép hiển thị tối đa 6 biến quá trình
cùng lúc trên cùng một đồ thị, chúng phân biệt nhau bởi màu sắc của các đường.
Các giá trị biến quá trình của các điểm có thể xem được ngay tại trên đồ thị. Khi di
chuyển chuột tới điểm nào đó trên đồ thị thì giá trị của biến quá trình tại điểm đó sẽ được

Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy
hiển thị trên màn hình. Kích thước và tỉ lệ của các đồ thị này có thể được điều chỉnh theo ý
của người giám sát.
Các đồ thị này có ý nghĩa giúp người điều khiển quan sát xu hướng diễn biến phát triển
của các biến quá trình, qua đó có thể nhận biết tốt hơn về trạng thái của hệ thống, và cũng
có thể giúp cho việc so sánh xu hướng phát triển của các biến quá trình khác nhau.
Hiển thị các chuỗi logic
Các chuỗi logic với trạng thái của chuỗi và các giá trị liên quan đều cho phép hiển thị
lên màn hình.
Hiển thị tổng thể các kết quả: (Sequence overview)
Tổng thể của tất cả các kết quả được hiển thị cho phép việc giám sát tất cả các chuỗi và
các trạng thái liên quan.
Hiển thị cảnh báo (Alarm Display)
Các cảnh báo hiện có về quá trình được thể hiện với ngày và giờ cụ thể. Các cảnh báo
thuộc về quá trình và các cảnh báo thuộc về hệ thống được phân biệt. Các cảnh báo được
sắp xếp theo trình tự thời gian xảy ra.
Hiển thị trạng thái của hệ thống
Trạng thái của hệ thống với tất cả các cảnh báo, bao gồm giao diện với cấp trường và
các kênh kết nối đều được hiển thị.
Hệ thống quản lý các cảnh báo
Người điều khiển luôn nhận được các cảnh báo mới nhất hay quan trọng nhất trong
phân vùng điều khiển mà mình quản lý từ hệ thống cảnh báo.
Hệ thống cho phép nhanh chóng xác định một cảnh báo và cách gọi các hiển thị liên
quan hoặc tóm tắt chi tiết về cảnh báo. Các cảnh báo được xuất hiện dưới dạng các thông
báo màu đỏ nhấp nháy hoặc các nhãn cảnh báo với tiếng kêu (buzz). Sau khi người điều
khiển đã trả lời tín hiệu cảnh báo thì tiếng kêu sẽ chấm dứt và màu sắc các thẻ thông báo
sẽ ổn định, ngừng nhấp nháy, cho tới khi các cảnh báo biến mất.
Các thẻ cảnh báo là duy nhất ứng với mỗi vị trí xảy ra, các chuỗi,các mạch vòng và các
thông báo về loại cảnh báo. Nhật kí về các cảnh báo được giữ lại và được ghi lại theo thứ

tự thời gian xảy ra cảnh báo.
2.2.4. Cấp quản lý và tối ưu hóa sản xuất
Thực hiện các chức năng quản lý và tối ưu hóa hoạt động sản xuất của nhà máy. Các dữ
liệu được thu thập từ các cấp dưới, được quản lý, phục vụ cho việc lập các báo cáo và việc
tối ưu hóa các hoạt động sản xuất của nhà máy.


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy
Hệ thống quản lý thông tin MIS (Management Information System)
Hệ thống quản lý thông tin MIS cung cấp trên một máy tính để bàn tất cả các dữ liệu
hiện thời và các khoảng thời gian trước đó, cùng với các thông tin về quá trình và về nhà
máy mà được quản lý bởi hệ thống các PLC như:
- Các giá trị đo được: khối lượng, nhiệt độ, mức, áp suất, dòng …
- Thời gian chạy, thời gian nghỉ của các thiết bị.
- Các cảnh báo.
- Các trạng thái hoạt động của các thiết bị
-…
Các dữ liệu được tự động thu thập, phân loại, được ghi lại, lưu trữ và nếu có các yêu cầu
của người điều khiển thì các dữ liệu có thể được xuất lên màn hình hoặc được in ra.
MIS cung cấp thông tin về các giá trị đo, các mức, các nhật ký giá trị của biến quá trình
trong các chu kỳ thời gian: một giờ/ một ca/ một ngày/ một tuần/ một tháng dưới dạng các
bảng biểu, đường cong, các đồ thị, biểu đồ … và cũng cung cấp sự đánh giá về các giá trị
đo được: các giá trị lớn nhất, nhỏ nhất, giá trị trung bình, độ lệch chuẩn …
Các thiết bị phần cứng được trang bị cho MIS
- Bộ xử lý dữ liệu xây dựng dựa trên máy tính để bàn và bộ vi xử lý Intel Pentium 3, tốc
độ xung nhịp là 75Mhz.
- Một server dữ liệu phục vụ cho bộ xử lý dữ liệu.
- Một máy tính để bàn trang bị các phần mềm MS – DOS, Windows, cấu hình phần
cứng: bộ xử lý 80486 xung nhịp 66Mhz, 1 màn hình màu loại CRT, 1 bàn phím và một
chuột.

- Một máy in loại laser.
- Các thiết bị phụ trợ khác.
Các phần mềm được trang bị
- Phần mềm quản lý thông tin MIS Basic và các gói phần mềm hỗ trợ như MIS – MS.
- Chương trình xử lý dữ liệu sản xuất với EXCEL.
- Các gói chương trình phục vụ việc thu thập, lưu trữ, ghi nhận các dữ liệu, các sự kiện.
Hệ thống tối ưu hóa khâu nghiền liệu
Một trong những vấn đề quan trọng nhất trong công nghệ sản xuất xi măng là phải đảm
bảo được tỉ lệ các khoáng thành phần theo đúng yêu cầu đối với từng loại mác xi măng.
Và đó là nhiệm vụ của khâu nghiền liệu trong dây chuyền sản xuất xi măng. Hệ thống tối
ưu hóa khâu nghiền liệu có nhiệm vụ điều khiển khâu nghiền liệu để sản phẩm xi măng có
các thành phần khoáng đạt yêu cầu.


Chương 2. Hệ thống điều khiển nhà máy
Hoạt động của hệ thống như sau:
- Máy phân tích quang phổ hấp thụ, sẽ phân tích hàm lượng các chất: CaO, SiO 2,
Fe2O3, Al2O3, K, Na và SO3 có trong mẫu.
- Thông tin về hàm lượng các chất trên sẽ được gửi về máy tính QCX. Máy tính sẽ tính
các thông số về các mođun LSF, SM và AM. Vốn là 3 thông số quan trọng nhất để đánh
giá chất lượng clinker. Trong đó:
+ Hệ số bão hoà vôi LSF (Lime Saturation Factor):
LSF 

100.CaO
 (90 �98)%
2.8SiO2  1.18 Al2O3  0.65 Fe2O3

(2-1)

LSF biểu hiện mối quan hệ giữa CaO và các oxit khác, nó thể hiện tổng lượng CaO
cần thiết để kết hợp hoàn toàn với các ôxit khác, tạo tỉ lệ các khoáng có trong sản phẩm xi
măng đạt yêu cầu. Chủ yếu là cần có đủ lượng CaO để liên kết hoàn toàn các ôxit SiO 2,
Al2O3, Fe2O3 mặt khác phải tránh thừa CaO tự do gây hại cho xi măng. LSF có ảnh hưởng
lớn đến khả năng nung của Clinker.
+ Mô đun silic SM (Silica module):
SM 

100.SiO2
 (17 �35)%
Al2O3  Fe2O3

(2-2)

SM < 2: Dễ nung, thường pha lỏng quét lớp cola gây hại gạch, khó tạo clinker, lò kém
ổn định. Cường độ xi măng thấp.
SM > 3: Khó nung, ít pha lỏng, cần nhiều nhiệt, ít cola, clinker bột, vôi tự do cao, lò
kém ổn định, cường độ xi măng cao, đóng rắn chậm.
Sự tăng SM làm giảm khả năng nung clinker do sự giảm hàm lượng pha lỏng và giảm
xu hướng hình thành lớp cola trong lò, sự tăng SM cũng dẫn tới sự đóng rắn và cường độ
xi măng phát triển chậm. Sự giảm SM dẫn đến sự pha lỏng tăng điều này cải thiện khả
năng nung của clinker và hình thành lớp cola trong lò.
+ Mô đun nhôm AM:
AM 

100. Al2O3
 (15 �25)%
Fe2O3

(2-3)

AM lớn có nghĩa là C3A lớn, xi măng có xu hướng đóng rắn nhanh. AM nhỏ tức là C4AF
lớn, xi măng đóng rắn chậm, toả nhiệt thấp khi đóng rắn.
Thông tin về các giá trị này được chuyển tới máy tính trang bị phần mềm tối ưu hóa
nghiền liệu MIRE. Xuất phát từ các giá trị thực tế có được, chương trình sẽ tính giá trị đặt
cho các hệ số LSF, SIM, ALM, các giá trị sai lệch và giá trị đích theo thuật toán của phần
mềm.