Tìm hiểu dây chuyền tự động hóa trong nhà máy sản xuất đá ốp lát cao cấp vinaconex

..

Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

LỜI CẢM ƠN
Tác giả đề tài xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS– TS Phan Xuân Minh
Bộ môn điều khiển tự động- Viện Điện - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình
hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tác giả trong suốt thời gian thực hiện bản luận văn này.
Xin chân thành cám ơn các thầy, cô giáo giảng dạy và công tác tại Viện Điện đã
chỉ dẫn, tạo điều kiện và giúp đỡ tơi trong q trình học tập và nghiên cứu tại viện; xin
cảm ơn Lãnh đạo và các cán bộ của Viện Đào tạo sau đại học - Trường Đại học Bách
khoa Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng tơi trong q trình học tập
và hồn thành các thủ tục trong q trình bảo vệ luận văn; Cám ơn tồn thể các thầy cơ
giáo, các anh chị em bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ chia sẻ tài liệu, kiến thức và kinh
nghiệm giúp tôi hoàn thiện đề tài.
Cuối cùng tác giả cảm ơn sự quan tâm động viên khích lệ của gia đình cũng như
các đồng nghiệp tại công ty cổ phần đá ốp lát cao cấp VINACONEX đã tạo điều kiện
giúp đỡ về mọi mặt để tơi có thể hồn thành đề tài nghiên cứu.
Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2013
Tác giả

Nguyễn Danh Quyền

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả của Luận văn xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng bản
thân tơi. Các dữ liệu nghiên cứu trong luận văn là trung thực, các tài liệu được trích
dẫn trong luận văn có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng, kết quả nghiên cứu trong Luận
văn là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ cơng trình nghiên cứu nào khác.
Tác giả

Nguyễn Danh Quyền

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, nhu cầu sử dụng sản phẩm đá ốp lát cao cấp của con người ngày càng
tăng lên, đặc biệt là ở những nước phát triển. Nắm bắt được xu hướng của thị trường,
công ty cổ phần đá ốp lát cao cấp Vinaconex (Vinaconex advanced compound stone
joint stock Co.) tên viết tắt là VICOSTONE đang nỗ lực cải tiến công nghệ nhằm đưa
ra những sản phẩm đá ốp lát có chất lượng cao nhất, đáp ứng nhu cầu của người sử
dụng trên toàn thế giới. Với nỗ lực không ngừng của các kĩ sư và công nhân trong nhà
máy, hiện nay sản phẩm đá ốp lát của công ty đang trở thành một thương hiệu đáng tin
cậy trong mắt người sử dụng. Các sản phẩm của công ty đã và đang xuất hiện tại các
thị trường khó tính nhất với chất lượng tốt, giá cả cạnh tranh và khiến cho doanh thu
của công ty ngày một tăng lên. Điều này góp phần khơng nhỏ vào việc nâng cao vị thế
cho các sản phẩm của nước ta trên trường quốc tế.
Hiện tại, dây chuyền sản xuất đá ốp lát tại công ty cổ phần đá ốp lát Vinaconex với
hệ PLC S5 đã cũ, nên hãng SIEMENS đã không còn sản xuất các thiết bị phục vụ
việc sửa chữa thay thế mỗi khi có modul PLC S5 bị hỏng, điều đó khiến cho các nhà

quản lý sản xuất khơng cịn làm chủ được cơng nghệ sản xuất cũng như cắt giảm thời
gian dừng máy khi có sự cố nhằm nâng cao năng suất dây chuyền.
Nhận thấy sự hấp dẫn của ngành cơng nghiệp này cũng như tính cấp thiết của
vấn đề cải tiến công nghệ tại công ty Vicostone, em đã chọn đề tài :“Tìm hiểu dây
chuyền tự động hóa trong nhà máy sản xuất đá ốp lát cao cấp Vinaconex và đề xuất
giải pháp nâng cao chất lượng dựa trên các thiết bị tự động hóa của Siemens” làm đề
tài tốt nghiệp của mình với mục đích:
-Tìm hiểu hệ thống công nghệ xản xuất đá ốp lát cao cấp.
-Tìm hiểu hệ thống thiết bị chấp hành và các yêu cầu về công nghệ điều khiển
-Đề xuất giải pháp nâng cao chất lượng điều khiển và giám sát dựa trên thiết bị PLC
S7-300 của Siemens.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

-

Thiết kế giao diện người máy trên phần mềm WinCC
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới cán bộ công nhân viên của nhà máy

VICOSTONE đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em làm việc, nguyên cứu học hỏi tại
công ty.
Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS-TS Phan Xuân Minh với những
ý kiến đóng góp và sự chỉ dẫn tận tình của cơ để em có thể hồn thành đồ án một cách
tốt nhất.

Hà Nội, ngày

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

tháng

năm 2013.

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐÁ TẤM SLAB............................................. 1
1.1

CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐÁ NHÂN TẠO BRETON.
1

1.1.1

Các thành phần nguyên vật liệu ........................................................................................ 1

1.1.2

Vai trò và yêu cầu chất lượng của cốt liệu. ...................................................................... 1

1.1.3

Vai trò và yêu cầu chất lượng của bột gió. ....................................................................... 2

1.1.4

Vai trị và yêu cầu chất lượng của Polyester resin ........................................................... 3

1.1.5

Vai trò và yêu cầu chất lượng của chất đóng rắn Catalyst............................................... 4

1.1.6

Vai trò và yêu cầu chất lượng của chất ghép nối ( Silan) ................................................. 4

1.1.7

Vai trò và yêu cầu chất lượng của chất tăng tốc .............................................................. 5

1.2
1.2.1

QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ ......................................................................................................... 5
Các công đoạn để sản xuất một tấm đá bán thành phẩm ............................................... 5

1.2.2. Công nghệ rung ép trong môi trường chân không............................................................... 6
CHƯƠNG II: HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẤP HÀNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN........................................... 8
2.1 HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẤP HÀNH CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐÁ BÁN THÀNH PHẨM. .......... 8
2.1.1 Hệ thống thiết bị cho khu vực nạp liệu được biểu diễn ở hình 1.1. .................................... 8
2.1.2 Hệ thống thiết bị cho khu vực nạp bột được biểu diễn ở hình 1.2. ................................... 10
2.1.3 Hệ thống thiết bị cho khu vực máy trộn liệu Mixer được biểu diễn ở hình 1.3, hình 1.4,

hình 1.5. ......................................................................................................................................... 11
2.1.4 Hệ thống thiết bị khu vực máy trộn đồng nhất Ring được biểu diễn ở ............................. 15
2.1.5 Hệ thống thiết bị khu vực Lô ép liệu được biểu diễn ở hình 1.7........................................ 16
2.1.6 Hệ thống thiết bị máy rải liệu (Distributer) được biểu diễn ở hình 1.8 ............................. 18
2.1.7 Hệ thống thiết bị cho khu vực máy rung ép được biểu diễn ở hình 1.9 ............................ 20

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

2.1.8 Hệ thống thiết bị cho khu vực lị dưỡng hộ và hầm làm mát được biểu diễn ở hình 1.10,
hình 1.11, hình 1.12, hình 1.13. .................................................................................................... 22
2.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐÁ BÁN THÀNH PHẨM. 25
CHƯƠNG III: LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT ................................................................................... 30
3.1 CHỌN CẤU HÌNH CHO HỆ PLC S7-300 ......................................................................................... 30
3.2 BẢNG PHÂN LOẠI ĐỊA CHỈ BIT THEO KHU VỰC VÀ LƯU ĐỒ ..................................................... 34
3.2.1 Khu vực Skip ......................................................................................................................... 36
3.2.2 Tank resin trung gian ........................................................................................................... 41
3.2.4 Máy trộn liệu MIXER ............................................................................................................ 48
3.3 MÔ PHỎNG KHU VỰC MIXER 1 TRÊN PHẦN MỀM WINCC ........................................................ 53

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

CHƢƠNG I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT ĐÁ TẤM
SLAB
1.1 CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
ĐÁ NHÂN TẠO BRETON.
1.1.1 Các thành phần nguyên vật liệu
Hạt cốt liệu (đá thạch anh, cát silic, granite…)
Bột gió Silic hoặc bột gió canxi cacbonat
Chất kết dính (Polyester resin)
Chất đóng rắn (Catalyst)
Chất ghép nối Silan
Chất tăng tốc phản ứng (Cobal)
Bột màu
Các phụ gia khác
1.1.2 Vai trò và yêu cầu chất lƣợng của cốt liệu.
Cốt liệu chiếm 2/3 về mặt thể tích (khoảng 70% về khối lượng của sản phẩm). Cốt
liệu là các hạt cát hoặc cốt liệu đá; đó là thành phần chủ yếu rất quan trọng trong q
trình sản xuất. Nó được ví như “khung xương” của sản phẩm và được gọi là “cốt”. Cốt
liệu góp phần chủ yếu tạo nên các tính chất cơ lý của sản phẩm đá nhân tạo như chịu
mài mòn, chống xước, độ cứng bề mặt, chịu hóa chất…
Cốt liệu sử dụng trong đá tấm Breton phải khô, lượng nước không được lớn hơn
0.3% trọng lượng đá. Nếu lượng nước nhiều sẽ gây ra các vấn đề rất nghiêm trọng
trong quá trình xúc tác của nhựa (làm mất tác dụng của chất tăng tốc hoặc peroxit), tạo
ra các vết nứt trên tấm đá.
Cốt liệu được cấp phối nhằm tạo ra phân bố hạt có độ rỗng nhỏ nhất, với khả năng
tự điền đầy cao, giảm lượng polyester resin và bột gió trong hỗn hợp trộn và giảm mức
độ biến động đặc tính cơ lý của sản phẩm cuối cùng.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

1

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Về mặt cấu trúc bề mặt, hạt cốt liệu có thể trơn hoặc thơ ráp, hình cầu hoặc hình
dài dẹt. Hạt cốt liệu trơn có tính cơng tác tốt hơn trong khi hạt thơ ráp có khả năng tạo
ra các tính cơ học cao hơn. Hạt cốt liệu hình cầu với cùng một cấp phối cho khả năng
điền đầy cao hơn hạt dài dẹt.
Ngoài ra, để đánh giá mức độ phù hợp của cốt liệu, người ta còn căn cứ vào tính
chịu nén, tính chịu kéo, tính chịu mài mịn, tỷ trọng, độ đặc chắc – độ rỗng, tính khơng
thấm nước, khả năng chịu băng giá, tính chất nhiệt, màu sắc…
Hàm lượng SiO2 trong cốt liệu phải lớn hơn 99,0%, khơng lẫn các tạp chất hữu cơ,
khơng có thành phần sét hoặc hạt dễ vỡ, khơng có các chất tham gia phản ứng với Clo,
Sunfat, Pyrit, Mica, chất phản ứng silica….
1.1.3 Vai trò và yêu cầu chất lƣợng của bột gió.
Bột gió kết hợp với nhựa Polyester resin tạo thành hỗn hợp điền đầy vào các lỗ
trống mà hạt cốt liệu tạo ra.
Bột gió bao gồm hai loại: Bột gió Silica và bột gió canxi cacbonat.
Bột gió Silica phải đảm bảo các tính chất hóa lý như sau:
-

Bản chất hóa học: SiO2

-

Cách nhận biết: dạng bột màu trắng

-

Hàm lượng CaCO3: nhỏ hơn hoặc bằng 4,0% về mặt khối lượng

-

Tổng hàm lượng ẩm: nhỏ hơn 0.3% về mặt khối lượng

-

Kích thước cỡ hạt: 96% lọt sang 45 micron

-

Bột gió khơng được lẫn kiềm oxit, Clo và Sunfat

Bột gió Canxi Cacbonat phải đảm bảo các tính chất hóa lý như sau:
-

Bản chất hóa học: CaCO3

-

Cách nhận biết: dạng bột màu trắng

-

Hàm lượng CaCO3: lớn hơn hoặc bằng 96% về mặt khối lượng.

-

Tổng hàm lượng ẩm: nhỏ hơn 0.3% về mặt khối lượng.

-

Kích thước cỡ hạt: 96% lọt sang 45 micron

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

2

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

-

Bột gió khơng được lẫn kiềm oxit, Clo, Sunfat.
Bột gió phải ln được bảo quản trong Silo kín, tránh ẩm.

1.1.4 Vai trò và yêu cầu chất lƣợng của Polyester resin
ác dụng điền đầy các lỗ do hạt cốt liệu

Hỗn hợp polyester resin và bột gió có t

tạo ra. Polyester resin chiếm 20% về thể tích (khoảng 10% về khối lượng) của sản
phẩm.
Polyester resin được tạo thành từ một phản ứng giữa một axit đa chức và một rượu
đa chức, để tạo thành một dãy liên kết. Nó có những tính năng chủ yếu như: dễ dàng

thao tác trong trạng thái lỏng, hóa cứng nhanh ở nhiệt độ định sẵn, tính bền cao, dễ tạo
màu…Ngồi ra, tính năng quan trọng nhất của polyester resin là khả năng liên kết
ngang với một monome polyvinyl (thường là styren) để tạo thành một copolymer nhiệt
rắn. Dung dịch polyester resin chưa no có trong monome có khả năng phản ứng dưới
tác dụng của nhiệt, ánh sang, tạp chất và một vài yếu tố khác theo cơ chế gốc tự do,
nhanh chóng tạo ra một cấu trúc gel. Chính vì vậy, muốn giữ được polyester resin
trong thời gian dài, người ta cần trộn một lượng thích hợp các chất ức chế vào dung
dịch polyester resin để chiếm các gốc tự do.
Polyester resin cần đảm bảo các tính chất lý hóa như sau:
-

Bản chất hóa học của polyester resin: Nhựa orthophtalic polyester hòa tan trong
styren.

-

Màu sắc: Vàng nhạt

-

Ngoại quan: Dung dịch đặc trong suốt

-

Tỷ trọng ở 20oC: 1.11 ÷ 1.13 g/cm3

-

Hàm lượng Styren: từ 33% đến 35%.

-

Điểm tỏa nhiệt lớn nhất khi đặt trong một thiết bị có nước, nhiệt độ bên ngồi là
80oC, có thêm 0.2% Cobalt nồng độ 6% và 2% chất xúc tác TPPB HAM1.

-

Thời gian tạo gel: từ năm đến chín phút.

-

Thời gian đạt đến nhiệt độ thấp nhất: từ bảy đến mười năm phút.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

3

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

-

Nhiệt độ đạt được lớn nhất bên trong: 230oC.

Polyester resin được chứa trong những thùng kín, tránh ánh sang và độ ẩm, nhiệt độ
bảo quản từ 15oC đến 25oC.
1.1.5 Vai trị và u cầu chất lƣợng của chất đóng rắn Catalyst
Quá trình polyester resin chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn được thực

hiện bằng phản ứng đồng trùng hợp. Các monome hòa tan trong styrene sẽ phản ứng
với nhóm chưa no của mạch polyester resin tạo thành một polyme nhiệt rắn, hình thành
mạng lưới khơng gian ba chiều. Phản ứng bắt đầu khi có mặt các gốc tự do. Trong
công nghệ sản xuất đá tấm Breton, người ta sử dụng xúc tác hay cịn gọi là chất đóng
rắn catalyst để phân hủy thành các gốc tự do, thúc đẩy quá trình đồng trùng hợp. Chất
xúc tác thường được sử dụng cho phản ứng đồng trùng hợp là Peroxide hữu cơ.
Peroxide là các hợp chất hóa học có độ hoạt động cao nhờ có chứa liên kết O-O, có
thể tự phân hủy hay phân hủy nhờ tác động của nhiệt để tạo ra các gốc tự do hoạt động.
Các sản phẩm peroxide trên thị trường được phân biệt bởi các yếu tố như: nhiệt độ
đóng rắn, tốc độ đóng rắn, khả năng tương thích của polyester resin với sự có mặt các
chất ức chế…
Peroxide cần được bảo quản tại nơi kín với nhiệt độ bảo quản từ 10oC đến 30oC,
tránh tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, nhiệt độ cao và các chất hóa học hoạt động.
1.1.6 Vai trị và yêu cầu chất lƣợng của chất ghép nối ( Silan)
Chất ghép nối (Silan) là sản phẩm có chức năng hữu cơ, được dùng làm chất tăng
dính giữa các vật liệu vô cơ (cát, đá, sỏi…) và các vật liệu hữu cơ (polyester resin). Nó
được sử dụng làm tăng tính chất lý hóa cuối cùng của sản phẩm như cường độ uốn, độ
đặc chắc, khả năng chống chịu mài mòn, tia tử ngoại…
Các tính chất của nhóm chức hữu cơ Silican là do cấu trúc phân tử đặc biệt và là
kết quả của các phản ứng hóa học.
Để phù hợp với công nghệ sản xuất đá, chất ghép nối Silan phải có các đặc điểm
sau:

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

4

Lớp: 11BĐKTĐ

Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

-

Bản chất hóa học: Methacryloxipropyltrimethoxysilan

-

Cách nhận biết: Chất lỏng khơng màu trong suốt

-

Hàm lượng chất hoạt hóa: 90%.

Silan bị tác động bởi độ ẩm nên phải được bảo quản ở nơi khơ ráo, thống mát,
tránh tiếp xúc với ánh sáng và nhiệt độ nóng. Nếu bảo quan tốt, Silan có thể giữ được
sáu tháng mà khơng bị mất hoạt tính.
1.1.7 Vai trò và yêu cầu chất lƣợng của chất tăng tốc
Chất tăng tốc được định nghĩa là chất cho vào polyester resin để làm tăng tốc cho
quá trình phân hủy catalyst thành các gốc tự do. Polyester resin, catalyst (muối
peroxide) và chất tăng tốc được khuấy, phản ứng đóng rắn sẽ được bắt đầu ngay lập tức
với tốc độ phụ thuộc và nồng độ các chất hoạt động và nhiệt độ cung cấp. Việc lựa
chọn nồng độ cobalt và peroxide nên tuân theo thời gian trộn polyester resin, tránh ảnh
hưởng đến quá trình sản xuất và vệ sinh cuối ca.
Chất tăng tốc là các phức chất cobalt được pha loãng trong các este mạch thẳng.
Chất tăng tốc cần có các tính chất lý hóa như sau:
-

Bản chất hóa học: Naphthenate hoặc cobalt octote

-

Cách nhận biết: Dạng lỏng, màu tím trong suốt.

-

Hàm lượng cobalt: 6%

-

Hàm lượng oxi hoạt tính: từ 6% đến 8%.

Chất tăng tốc cần được bảo quản ở nơi kín, tránh ánh nắng mặt trời, nhiệt độ khơng
q 30oC, cách ly với các chất peroxide hữu cơ.
1.2

QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ

1.2.1 Các công đoạn để sản xuất một tấm đá bán thành phẩm
Bước 1: Nguyên liệu được nạp vào các silo, hopper… và cân liệu tự động theo
công thức phối liệu cài đặt sẵn
Bước 2: Nguyên liệu được đưa lên trộn trên Mixer nhờ xe chuyển liệu Skip và các
tank cân liệu trung gian

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

5

Lớp: 11BĐKTĐ

Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Bước 3: Liệu trộn được xả xuống Ring để trộn đồng nhất và băng tải lớn để chuyển
liệu
Bước 4: Rót liệu vào hệ thống quả lô gồm 2 cặp quả lô, cặp quả lô trên và cặp quả
lô dưới để xé tơi liệu
Bước 5: Rót liệu vào máy dải liệu (Distributer) dải liệu vào khn tạo nên hình
dạng của tấm đá
Bước 6: Rung ép nguyên vật liệu trong môi trường chân không
Bước 7: Dưỡng hộ và làm mát

Nạp liệu và cân định lượng

Trộn liệu trên Mixer

Trộn đồng nhất trên Ring

Rót liệu vào hệ thống quả lơ

Rót liệu vào máy dải liệu

Rung ép trong môi trường chân không

Dưỡng hộ và làm mát

1.2.2. Công nghệ rung ép trong môi trƣờng chân không

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

6

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Cơng nghệ rung ép trong mơi trường chân khơng là yếu tố tiên quyết tạo nên chất
lượng và sự khác biệt của tấm đá Breton.
Q trình này địi hỏi phải sử dụng hút chân khơng: khơng khí sẽ được hút từ các
lỗ rỗng trong hỗn hợp liệu để tạo thành các khoảng trống trong quá trình chuyển động
của liệu, ngăn chặn việc khơng khí bị mắc trong đó sẽ tích tụ thành các lỗ rỗng khơng
mong muốn.
Trong suốt q trình này, hiệu ứng vật lý được sử dụng, theo sự dịch chuyển tập
trung của các hạt phân tán, sự cọ sát và sự kết dính giảm đáng kể, trạng thái huyền phù
hay trạng thái tương tự của vữa kết dính (polyester resin và bột gió) được hóa lỏng khi
giảm độ nhớt. Hỗn hợp liệu sau khi dung ép sẽ giảm thể tích biểu kiến dưới tác dụng
của áp suất và cấu trúc của chúng sẽ trở nên đặc chắc sau khi các lỗ trống được điền
đầy.
Ảnh hưởng nén trong quá trình rung ép chân khơng phụ thuộc vào thành phần của
hỗn hợp liệu. thành phần chịu tác động bởi hiệu ứng rung sẽ phản ứng trong quá trình
như thế nào.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

7

Lớp: 11BĐKTĐ

Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

CHƢƠNG II: HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẤP HÀNH VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN.
2.1 HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHẤP HÀNH CỦA DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT ĐÁ
BÁN THÀNH PHẨM.
2.1.1 Hệ thống thiết bị cho khu vực nạp liệu đƣợc biểu diễn ở hình 1.1.

Hình 1.1: Sơ đồ các thiết bị cơng đoạn nạp đá cốt liệu

2.1.1.1. Qui trình hoạt động

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

8

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Khi có tín hiệu cân liệu băng tải chuyển liệu ở hopper 14 sẽ chuyển liệu xuống
băng tải cân, khi hopper 14 cân đủ khối lượng thì dừng lại. Băng tải của hopper 13 sẽ
chuyển liệu vào băng tải cân cho đến khi đủ số cân đã cài đặt trên máy thì dừng lại,
băng tải cân vẫn chạy lùi cho đến khi liệu chạm vào senser đầu băng tải thì dừng lại và
chạy tiến. Lúc này băng tải chuyển liệu của hopper 12 chuyển liệu vào băng tải cân cho
đến khi đủ khối lượng thì dừng lại, quá trình tiếp tục chuyển liệu của hopper 11 vào
băng tải cân cho tới khi đủ khối lượng thì dừng lại. Để tránh sự chảy tràn của nguyên
liệu khi cân liệu ở hopper 13, 14 cứ mỗi lần đạt 40kg băng tải lại chạy lùi 1m, và cân ở
hopper 11, 12 cứ mỗi 40kg sẽ chạy tiến 1m.

Khi q trình cân hồn tất, băng tải cân sẽ dừng lại 10s cho 4 băng tải phía sau bao
gồm 1 băng tải ngang và 3 băng tải chéo hoạt động trước khi băng tải cân chạy tiến để
chuyển liệu cho các băng tải chuyển liệu cho skip.
Để bảo đảm chính xác khối lượng mỗi lần cân, khi còn 10kg so với khối lượng đặt,
băng tải chuyển liệu từ các hopper xuống băng tải cân sẽ dừng lại và chạy tiến nhích
dần cho đến khi đủ khối lượng thì dừng hẳn.
2.1.1.2. u cầu cơng nghệ
Cân phải chính xác
Băng tải cân chạy tốc độ nhanh 10m/ph, tốc độ chậm 5m/ph
Băng tải chuyển liệu chạy tốc độ nhanh đến khi cịn 10 kg thì chạy tốc độ chậm
2.1.1.3.Các thiết bị chấp hành và cảm biến sử dụng.
Băng tải chuyển liệu gồm 4 băng tải chuyển liệu từ 4 Hopper chứa cốt liệu và bốn
động cơ 3 pha 1.1KW để quay động cơ xả cốt liệu ở 4 hoper xuống băng tải cân.
Băng tải cân gồm một động cơ 3 pha 2.5KW để quay băng tải cân, một bộ cảm
biến cân Gefran 2300-C11 với bốn loadcell gắn bên dưới băng tải cân và hai sensor đặt
ở hai đầu của băng tải cân.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

9

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Băng tải chuyển liệu tới skip gồm ba băng tải chéo kế tiếp nhau và một băng tải
ngang để chuyển liệu về hai Skip chứa liệu sau quá trình cân, mỗi băng tải có một
sensor báo hiệu có liệu trên băng tải hay không.
Hệ thống băng tải chuyển liệu tới skip bao gồm một động cơ ba pha 3KW để quay

băng tải chéo Một, một động cơ ba pha 1.5KW để quay băng tải chéo Hai, một động cơ
ba pha 1.1KW, 2.8A, 4 cực để quay băng tải lựa chọn và một biến tần Mitsubishi FR
2.5KW, một động cơ 3 pha 1.5KW để quay băng tải ngang.
2.1.2 Hệ thống thiết bị cho khu vực nạp bột đƣợc biểu diễn ở hình 1.2.

Hình 1.2 Sơ đồ các thiết bị cơng đoạn nạp bột đá
Gồm hệ thống Silo S5 và Silo S6 hoạt động độc lập nhau. Khi chạy hệ thống Silo
S5 thì dừng chạy hệ thống Silo S6.
2.1.2.1. Nguyên lý hoạt động
Khi có tín hiệu cân bột, cửa xả trên tank trung gian phải được đóng lại nhờ sensor
xác nhận vi trí. Vít tải số 3 (trên cùng) sẽ khởi động trước, sau đó đến vít tải số 2 (ở
giữa). Vít tải số 1 (dưới cùng) hoạt động sau cùng, đẩy bột từ Silo lên phía trên tank
trung gian để cân bột.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

10

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Để đảm bảo chính xác, khi cịn 8kg bột so với khối lượng đặt, vít tải sẽ dừng lại và
chạy nhích dần ở tốc độ thấp cho đến khi đủ số cân thì dừng lại.
Quá trình xả bột vào skip chỉ được thực hiện khi có tín hiệu xác nhận có các skip ở
phía dưới. Trong q trình này, việc xác nhận xả cho skip Một trước hay skip Hai trước
sẽ được xác nhận nhờ sensor vị trí. Sau đó cửa xả bột mở ra theo từng nấc và các búa
gõ bột nhờ khí nén sẽ được tác động để đảm bảo bột được thoát ra hết trong tank.
2.1.2.2. Yêu cầu cơng nghệ

Cân bột phải chính xác
Xả bột phải xả hết bằng cách bố trí các búa gõ bột gõ liên tục trong q trình xả
bột.
Vít tải hoạt động tốc độ nhanh với lưu lượng 10Kg/phút đến khi còn 8Kg thì hoạt
động tốc độ chậm với lưu lượng 2Kg/phút.
2.1.2.3.Các thiết bị chấp hành và cảm biến sử dụng.
Tương ứng với hai silo và sáu vít tải là sáu động cơ 3 pha, 7 Kw để hút liệu từ silo
lên tank bột trung gian.
Mỗi silo bao gồm một sensor báo trạng thái đóng mở cửa xả bột và một sensor báo
vị trí xả bột cho Skip nào.
Ba cảm biến cân “loadcell” tại thanh trung gian để báo khối lượng của bột trong
tank bột trung gian về PLC.
Ngoài ra, hệ thống nạp bột còn bao gồm hai van điện từ cho hai búa gõ bột.
2.1.3 Hệ thống thiết bị cho khu vực máy trộn liệu Mixer đƣợc biểu diễn ở hình 1.3,
hình 1.4, hình 1.5.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

11

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

H1.3 Sơ đồ cấu tạo của

một
Mixer.

Hình 1.4 Sơ đồ các thiết bị cơng đoạn tạo hỗn hợp hóa chất

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

12

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo của 1 Mixer
2.1.3.1 Ngun lý hoạt động
Sau khi liệu đã được nạp đủ vào các Skip và có tín hiệu khởi động hệ thống, xe
Skip chuyển liệu di chuyển lên cửa xả liệu của Mix. Khi chạm cơng tắc hành trình trên
cửa xả liệu của Mix, xe Skip dừng lại (cũng là tín hiệu báo cho hệ thống cân liệu phía
dưới bắt đầu chu trình cân mẻ liệu mới). Đồng thời lượng catalyst đã được cân trên
tank Catalyst trung gian sẽ được hòa vào lượng resin đã được cân trên tank Resin
trung gian. Sau khi catalyst đã được xả hết vào resin, cửa xả liệu mở ra, cốt liệu được
xả vào lòng Mix. Xả liệu xong, cánh khuấy sẽ quay 5 vòng để xan đều liệu trong lịng
Mix thì dừng lại để đổ bột màu. Sau khi đổ màu xong, công nhân vận hành ấn nút xác
nhận đã đổ màu rồi ấn nút Start q trình trộn liệu mới chính thức bắt đầu.
Q trình trộn liệu trong lịng Mixer diễn ra theo năm cơng đoạn sau:
-

Trộn khô: Các hạt cốt liệu và bột màu được các khuấy trộn với tốc độ 18 vòng/phút

trong khoảng thời gian từ 200 đến 250 giây.
-

Trộn ướt: Công đoạn này resin, catalyst, các hóa chất sẽ được xả và khuấy với tốc

độ 20 vịng/phút để dính đều lên bề mặt các hạt cốt liệu trong khoảng 60 giây.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

13

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

-

Trộn bột: Skip sẽ xả bột vào Mixer.Vừa xả, búa khí nén vừa gõ để đảm bảo bột sẽ

được xả hết trog lịng tank. Trong q trình xả bột, Mixer sẽ quay liên tục với tốc độ 22
vòng/phút trong 99 giây để bột được trộn đều trong lòng Mixer.
-

Trộn end: Khi tất cả các loại nguyên liệu đã được xả xong, Mixer sẽ khuấy đều 22

vòng/phút trong khoảng 300 giây để liệu được quyện vào nhau đồng đều.
-

Xả liệu: Sau khi trộn end xong, liệu được xả xuống Ring theo cửa xả riêng với góc

mở khoảng 60o.
Trong mỗi cơng đoạn thời gian trộn và tốc độ cánh khuấy đều được cài đặt trong máy.

2.1.3.2. u cầu cơng nghệ
Skip đóng mở cửa xả theo hai nấc. Sau khi bắt đầu xả bột khoảng 20 giây, cửa xả
bột sẽ được chuyển từ nấc Một sang nấc Hai (ít hơn) để đảm bảo bột xả xuống Mixer
không bị dồn bột.
Tank chứa trung gian phải cân và đóng mở chính xác khi xả để đảm bảo đúng tỉ lệ
hỗn hợp liệu trong Mixer.
Tốc vòng quay của tay khuấy Mix ở các giai đoạn trộn phải được báo chính xác,
mỗi giai đoạn trộn phải được cài đặt thời gian cụ thể.
Sauk hi trộn liệu trong lòng Mixer kết thúc, liệu được xả xuống Ring theo hai nấc
để đảm bảo liệu sau khi trộn được xả hết, khơng cịn dính trong lịng Mixer. Ở nấc
Một, Mixer quay với tốc độ 18 vòng/phút. Ở nấc Hai, Mixer quay với tốc độ 24
vòng/phút.
2.1.3.3. Các thiết bị chấp hành và cảm biến sử dụng.
Skip bao gồm hai động cơ 3 pha 7,5KW và 5.5KW để di chuyển Skip, hai cơng tắc
hành trình báo đóng cửa xả liệu, xả bột, hai cơng tắc hành trình báo mở cửa xả liệu, xả
bột, hai cơng tắc hành trình báo vị trí Skip, và hai van thủy lực điều khiển bằng PLC
đóng mở cửa xả liệu và cửa xả bột của Skip.
Thiết bị tạo hỗn hợp hóa chất trong tank resin trung gian bao gồm bốn bộ cân
Gefran để cân khối lượng catalyst và resin trước khi trộn, một động cơ 3 pha 0.75KW,

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

14

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

2A, 4 cực để bơm resin từ tank resin lên tank resin trung gian, hai động cơ 3 pha

0.37KW, 1.2A, 4 cực để bơm catalyst vào hai tank catalyst trung gian, hai động cơ 3
pha 0.55KW, 1.6A, 6 cực để trộn resin và catalyst trong hai bình trộn, bốn van khí nén
và tám cảm biến trong hai tank catalyst trung gian và hai tank resin trung gian để đóng
và mở.
Hệ thống Mixer bao gồm một động cơ 3 pha 45KW, 87A, 4 cực, một biến tần
Mitsubishi FR 540- 45KW dùng cho Mixer 1, 1 động cơ 3 pha 37KW, 57A, 4 cực, một
biến tần Mitsubishi FR 540- 37KW dùng cho Mixer 2, hai van thủy lực điều khiển
bằng PLC đóng mở cửa của hai Mixer, sáu cảm biến quang theo dõi việc đóng mở cửa
Mixer.
2.1.4 Hệ thống thiết bị khu vực máy trộn đồng nhất Ring đƣợc biểu diễn ở
hình 1.6.

Hình 1.6 Các thiết bị cơng đoạn trộn đồng nhất
2.1.4.1. Nguyên lý hoạt động
Sau khi kết thúc quá trình trộn liệu trên Mixer, liệu sẽ được xả xuống Ring. Ring sẽ
bắt đầu quay nhanh, đồng thời lắc lư chia liệu được đẩy kéo liên tục. Cả hai quá trình

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

15

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

này nhằm mục đích liệu xả xuống Ring phải được phân bố đồng đều trong lòng Ring.
Sau khi liệu đã xả xong, hai tay khuấy trộn đồng nhất sẽ được hạ xuống để trộn đều
liệu của hai Mixer với nhau, đồng thời làm tơi liệu, với số vòng khuấy đã được cài đặt
sẵn (20 vịng /phút). Kết thúc q trình trộn đồng nhất, chụp Ring sẽ được nâng lên,

băng tải gạt liệu bắt đầu chạy tiến, xẻng gạt liệu bắt đầu hạ xuống quay ngược chiều
quay của Ring với tốc độ chậm (4 vòng/phút) để gạt liệu xuống băng tải (Ring quay với
tốc độ chậm (3 vòng/phút)). Sau khi xẻng gạt liệu quay hết ba vòng với tốc độ chậm,
Ring sẽ quay tốc độ nhanh (14 vòng/ phút), xẻng gạt liệu cũng quay nhanh với tốc độ
(20 vòng/phút) cho đến khi hết liệu thì dừng. Xẻng gạt liệu nâng lên, chụp ring hạ
xuống q trình xả liệu hồn tất.
2.1.4.2. u cầu công nghệ
Xẻng gạt liệu hoạt động với hai cấp tốc độ, theo số vòng quay cài đặt sẵn như trên.
Ring hoạt động với hai cấp tốc độ, theo số vòng quay cài đặt sẵn như trên.
Khuấy trộn đồng nhất hoạt động đều với số vòng quay như yêu cầu trên.
2.1.4.3. Các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành.
Hệ thống Ring trộn đồng nhất bao gồm hai động cơ 3 pha 0,37 KW quay lắc lư
chia liệu xả từ Mixer xuống Ring, một động cơ 3 pha 2,2KW quay Ring, một động cơ
3 pha 2,2 KW quay xẻng gạt liệu, hai động cơ 3 pha 1,1 KW quay khuấy trộn đồng
nhất trong lòng Ring, 1 động cơ 3 pha 1,5KW động cơ bơm thủy lực cùng sáu van thủy
lực để nâng hạ các thiết bị, 1 động cơ 3 pha 4KW dẫn động cho băng tải chuyển liệu
sau ring, ba sensor từ báo vòng quay của Ring, hai cơng tắc hành trình báo vị trí nâng
hạ xẻng gạt liệu, hai cơng tắc hành trình báo vị trí nâng hạ khuấy trộn đồng nhất, một
sensor áp từ báo liệu còn hay hết trên băng tải.
2.1.5 Hệ thống thiết bị khu vực Lơ ép liệu đƣợc biểu diễn ở hình 1.7.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

16

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Hình 1.7a Cấu tạo các quả lơ theo mặt phương nằm ngang

Hình 1.7b Cấu tạo các quả lơ theo phương thẳng đứng
2.1.5.1. Nguyên lý hoạt động
Mỗi cặp quả lô trên và lô dưới gồm 2 quả lô song song và có chiều quay hướng vào
nhau nhằm mục đích xé tơi các cục liệu to và ép liệu xuống phía dưới. Sau mỗi mẻ liệu
các quả lô sẽ được vệ sinh bởi các đầu vệ sinh có gắn động cơ dẫn động của mỗi quả lô
để liệu không bám lên bề mặt quả lô.
2.1.5.2. Yêu cầu công nghệ

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

17

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Hai quả lơ của mỗi cặp có chiều quay hướng vào nhau. Khe hở của mỗi cặp quả lơ
có thể điều chỉnh được để có thể xé tơi liệu với kích thước khác nhau và khơng gây kẹt
lơ, dẫn đến hỏng sản phẩm.
2.1.5.3. Các thiết bị cảm biến và cơ cấu chấp hành.
Hệ thống lô ép liệu bao gồm hai động cơ dẫn động 3 pha 7 KW quay quả lô bên
trái, hai động cơ 3 pha 5 KW quay động cơ quả lô bên phải, hai công tắc hành trình báo
vị trí “zero” cho hai đầu vệ sinh của hai cặp quả lơ, bốn cơng tắc hành trình báo vị trí
chạy tiến và chạy lùi cho đầu vệ sinh cho 2 cặp quả lô.

2.1.6 Hệ thống thiết bị máy rải liệu (Distributer) đƣợc biểu diễn ở hình 1.8

Hình 1.8 Máy rải liệu
2.1.6.1. Nguyên lý hoạt động

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

18

Lớp: 11BĐKTĐ


Luận văn tốt nghiệp ngành Điều Khiển và Tự Động Hóa

Liệu sau khi qua quả lơ được xả vào thùng chứa máy rải liệu theo khối lượng được
cài đặt sẵn (khoảng 550Kg) cho đến khi đạt khối lượng thì dừng lại. Song song với quá
trình nạp liệu vào máy rải liệu, khn cũng được đưa đến vị trí chờ rải liệu phía dưới
khung hướng liệu. Khi đã xác nhận có khn phía dưới, khung hứng liệu hạ xuống
lịng khn, q trình rải liệu bắt đầu. Máy rải liệu di chuyển tới vị trí cuối của khung
(theo cách đặt thơng số). Băng tải rải liệu bắt đầu chuyển liệu hướng vào lịng khn
với tốc độ đã điều chỉnh so với lần dải liệu trước, căn cứ vào khối lượng của lần trước
so với thơng số cài đặt. Q trình này băng tải vừa rải liệu vào khuôn, máy rải liệu vừa
chạy lùi về vị trí nạp liệu đến vị trí đầu của khn ( theo cách cài đặt thơng số) thì dừng
lại để so sánh khối lượng và báo khối lượng đã rải vào khn lên màn hình hiển thị.
Sau đó máy rải liệu tiếp tục di chuyển về vị trí chờ nạp liệu, khung hướng liệu ép liệu ở
các cạnh của khn rồi nâng lên, q trình rải liệu kết thúc.
2.1.6.2. Yêu cầu công nghệ
Máy rải liệu (Distributer) di chuyển đến đúng vị trí trong q trình làm việc: vị trí
rải liệu, vị trí kết thúc rải liệu và vị tríchờ nạp liệu.
Rải liệu đúng số cân đã cài đặt. Cân trong máy rải liệu phải chính xác. Nếu rải liệu
chênh lệch trong sai số cho phép (5Kg) thì máy dải liệu sẽ điều chỉnh tốc độ rải liệu lần
sau. Nếu rải liệu vượt quá mức sai số cho phép thì hệ thống sẽ tự động báo lỗi.

2.1.6.3. Các thiết bị chấp hành và cảm biến sử dụng.
Máy dải liệu được di chuyển nhờ động cơ bước và bao gồm một sensor áp từ báo
vị trí “zero”, hai cơng tắc hành trình báo vị trí giảm tốc và chờ nạp liệu
Băng tải rải liệu được di chuyển nhờ một động cơ bước 3,45KW, bốn cảm biến cân
BLCB1C3 550Kg.
Khe hở cửa cửa xả liệu phía trên băng tải được điều chỉnh bởi một động cơ 3 pha
và một Encoder đếm xung để báo khoảng cách khe hở cửa xả liệu.

Học viên thực hiện: Nguyễn Danh Quyền

19

Lớp: 11BĐKTĐ