Báo cáo Bài Tập Xi măng Bỉm Sơn

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.65 MB, 32 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 1

L

ời nói đầ

u

Ngày nay, các nhà máy xi măng ngày càng có quy mơ lớn, u cầu điều khiển tự
động cao, tin cậy cũng như khả năng xử lý phân tán, điều khiển cấp cao tối ưu.

Vì vậy việc hiểu biết và dây chuyền cơng nghệ, cấu hình hệ thống điều khiển của

nhà máy Xi măng giúp cho sinh viên hiểu biết sâu kiến thức về ngành Tự động

hóa cũng như tựtin hơn khi bước qua cánh cổng đại học và định hướng ngành
nghề cho bản thân mình.

Trong học phần Hệ thống tựđộng hóa nhà máy xi măng (EE4325) của bộ mơn
Tự Động Hóa Cơng Ngiệp, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em được TS.
Nguyễn Mạnh Tiến giao cho đề tài: “Nghiên cứu hệ thống điều khiển dây 
chuyền sản xuất Xi măng Công ty Xi măng Bỉm Sơn”.

Em xin cảm ơn thầy Nguyễn Mạnh Tiến tận tình hướng dẫn em, dạy cho em
nhiều kiến thức vềđề tài môn học cũng như những kiến thức thực tế khác trong
học phần Hệ thống tự động hóa nhà máy Xi măng. Do hạn chế về trình độ nên
báo cáo cịn nhiều sai sót, em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các
thầy và các bạn đểđềtài được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, ngày 13 tháng 11 năm 2019

Sinh viên thực hiện

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

Mục lục

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 2

MỤC LỤC

Phần I: Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của công ty xi măng Bỉm
Sơn ... 3

1. Giới thiệu về Công ty Xi măng Bỉm Sơn ... 3

2. Công nghệ sản xuất Xi măng VLXD Bỉm Sơn ... 4

2.1 Mặt bằng tổng thể dây chuyền sản xuất xi măng ... 4

2.2 Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất xi măng: ... 5

2.3 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng: ... 6

Phần II: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi
măng của công ty xi măng Bỉm Sơn ... 8

1. Giới thiệu hệ thống DCS ... 8

2. Hệ thống điều khiển phân tán DCS của nhà máy xi măng Bỉm Sơn ... 14

2.1 Mơ tả chi tiết và trình bày chức năng cấp điều khiển giám sát ... 15

2.2 Mô tả chi tiết và trình bày chức năng cấp điều khiển ... 16

2.3 Mô tả các BUS và phương thức truyền thông trong hệ thống ... 19

Phần III:.Nghiên cứu bộ điều khiển (PLC) chính của dây chuyền SX... 25

1. Giới thiệu chung ... 25

2. Đặc tính kỹ thuật phần cứng ... 27

3. Phầm mềm lập trình ... 30

KẾT LUẬN ... 31

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 3

Phần I: Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng

của công ty xi măng Bỉm Sơn

1. Giới thiệu về Công ty Xi măng Bỉm Sơn

Xi măng Bỉm Sơn - nhãn hiệu Con Voi đã trở thành niềm tin của người sử
dụng-Sự bền vững của những cơng trình. Sản phẩm được tiêu thụ tại hơn 10
tỉnh thành trong cả nước. Trải qua hơn 26 năm xây dựng và phát triển, công ty
XM Bỉm Sơn đã sản xuất và tiêu thụ hơn 27 triệu tấn sản phẩm. Công ty đã
được nhà nước tặng thưởng nhiều danh hiệu cao quý như Anh hùng Lao động
thời kỳ đổi mới, huân chương Độc Lập hạng 3. Công ty đã được cấp chứng
chỉ ISO 9000-2001 cho hệ thống quản lý chất lượng. Sản phẩm của Công ty
từ 1992 đến nay liên túc được người tiêu dùng bình chọn hàng Việt Nam chất
lượng cao?

CƠNG TY XIN THƠNG BÁO: từ ngày 01/05/2006 Cơng ty chuyển đổi thành
Công ty Cổ phần xi măng Bỉm Sơn theo QD số 486/QĐ-BXD ngày 23/3/2006
của Bộ trưởng Bộ xây dựng và đăng ký kinh doanh số 2800232620 do Sở
KH&ĐT tỉnh Thanh Hóa cấp.

Lịch sử hình thành và phát triển: Công ty Xi măng Bỉm Sơn
- Nhà máy xi măng Bỉm Sơn được thành lập ngày 4-3-1980.

- Ngành nghề kinh doanh: sản xuất, kinh doanh và xuất khẩu xi măng, Clinker.
- Ngày 12-8-1993 Bộ xây dựng ra quyết định thành lập Công ty xi măng Bỉm
Sơn

- Năm 2003 Cơng ty hịan thành dự án cải tạo hiện đại hố dây chuyền số 2
chủn đởi công nghệ từ ướt sang khô, nâng công suất nhà máy lên 1,8 triệu
tấn sản phẩm/năm.

- Từ năm 2004 đến nay Công ty đang thực hiện tiếp dự án xâydựng nhà máy
xi măng mới công suất 2 triệu tấn sản phẩm/năm [Giới thiệu dự án]

- Ngày 01/05/2006 chuyển đổi thành Công ty cổ phần xi măng Bỉm Sơn.
a. Tên Cơng ty: CƠNG TY CỔ PHẦN XI MĂNG BỈM SƠN

+ Tên gọi tắt: Công ty xi măng Bỉm Sơn.

+ Tên giao dịch Quốc tế: BIMSON JOINT STOCK COMPANY.
+ Tên viết tắt: BCC.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Phần 1: Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của công ty xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 4

b. Ngành nghề kinh doanh:

- Sản xuất, kinh doanh, xuất nhập khẩu xi măng, clinker
- Sản xuất, kinh doanh các loại vật liệu xây dựng khác.
c. Vốn điều lệ: 956.613.970.000 đồng Việt Nam.
d. Người đại diện theo pháp luật của Công ty.
- Chức danh: Tổng Giám đốc công ty.

- Họ và tên: Ngô Sỹ Túc.

2. Công nghệ sản xuất Xi măng VLXD Bỉm Sơn

Quá trình sản xuất xi măng VLXD Bỉm Sơn được mô tả qua 3 giai đoạn cụ
thể như sau:

2.1 . Mặt bằng tổng thể dây chuyền sản xuất xi măng

Công ty Xi măng Bỉm Sơn gồm 6 phân xưởng sản xuất chính, 5 phân
xưởngsản xuất phụ chủ yếu.

⁎ Các phân xưởng sản xuất chính bao gồm:

- Xưởng mỏ nguyên liệu: Với dụng cụ máy móc thiết bị phục vụ cho việc
khai thác đá vôi và đá sét tai các mỏ nằm cách nhà máy khoảng 3km

- Xưởng ô tô vật tư: Bao gồm các loại ơ tơ vận tải có trọng lượng lớn
vậnchuyển đá vôi, đá sét về công ty.

- Xưởng tạo nguyên liệu: Thiết bị chính là máy đập, máy nghiền và các
thiết bị phụ trợ khác làm nhiệm vụ nghiền đá vôi, đá sét để tạo ra hỗn
hợp nguyên liệu sản xuất clanker.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 5

- Xưởng nghiền xi măng: thiết bị chính là máy nghiền chuyên dùng và các
thiết bị phụ trợ khác có nhiệm vụ nghiền hỗn hợp clanker, thạch cao và
các chất phụ giathành xi măng.

- Xưởng đóng bao: Dùng máy đóng bao có nhiệm vụ đưa xi măng bột vào

đóngbao sản phẩm.

⁎ Các phân xưởng sản xuất phụ bao gồm:

- Phân xưởng điện tự động: Phân xưởng điện có chức năng chính là đảm

bảo cung cấp điện năng liên tục cho quá trình sản xuất.

- Phân xưởng cấp thốt nước: Có nhiệm vụ cung cấp nước cho sản xuất
và sinh hoạt của công nhân viên đồng thời cũng một phần cung cấp nước
sinh hoạt cho một bộ phận dân cư lân cận.

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Phần 1: Mô tả dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của công ty xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 6

2.3 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng:

Quá trình sản xuất xi măng được mô tả qua 3 giai đoạn cụ thể như sau:
2.3.1 Quá trình chuẩn bị nguyên nhiên liệu:

Từ mỏ, đá vơi được khai thác (nở mìn) và được vận chuyển bằng xe tải về đổ
qua máy đập búa (1) đưa về kích thước nhỏ hơn và đưa lên máy rải liệu (2) để
rải liệu chất thành đống trong kho (đồng nhất sơ bộ). Tương tự với đất sét, phụ
gia điều chỉnh (quặng sắt, đá si líc, quặng bơ xít...), than đá và ngun liệu
khác cũng được chất vào kho và đồng nhất theo cách trên.

Tại kho chứa, mỗi loại sẽ được máy cào liệu (5) và (6) cào từng lớp (đồng nhất
lần hai) đưa lên băng chuyền để nạp vào từng Bin chứa liệu (7) theo từng loại
đá vôi, đất sét, quặng sắt...

Than Đá thô từ kho chứa sẽ được đưa vào máy nghiền đứng (20) để nghiền,
với những kích thước hạt đạt yêu cầu sẽ được đưa vào Bin chứa (21) cịn những
hạt chưa đạt sẽ hời về máy nghiền nghiền lại đảm bảo hạt than nhiên liệu cháy
hồn tồn khi cấp cho lị nung và tháp trao đởi nhiệt.

2.3.2 Q trình sản xuất Clinker thành phẩm:

Từ các Bin chứa liệu (7), từng loại nguyên liệu được rút ra và chạy qua hệ
thống cân định lượng theo đúng tỷ lệ cấp phối đưa ra từ nhân viên vận hành
điều khiển (tỷ lệ phối liệu được quyết định từ phịng thí nghiệm). Tấc cả
nguyên liệu đó sẽ được gom vào một băng tải chung và đưa vào máy nghiền
đứng (8) để nghiền về kích thước yêu cầu, tại đây nguyên liệu đã được đồng
nhất một lần nữa. Bột liệu sau khi nghiền được chuyển lên Silo đồng nhất (9)
chuẩn bị để cấp cho lị nung, dưới Silo đờng nhất có hệ thống sục khí nén liên
tục vào Silo để tiếp tục đờng nhất lần nữa.

Để có một sản phẩm Clinker ổn định chúng ta thấy nguyên liệu phải qua ít
nhất 4 lần đờng nhất.

Tháp trao đởi nhiệt (11) và Lò quay nung Clinker (12)

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 7
và khí nóng đi lên nhưng thực chất quá trình này là trao đổi nhiệt
cùng chiều do cấu tạo đặc biệt của các Cyclon trao đởi nhiệt.

2. Lị nung (12) có dạng hình trụ trịn đường kính từ 3 - 5 mét và dài từ
30 - 80 mét tùy vào cơng suất của lị. Vỏ lị nung được làm băng thép
chịu nhiệt, bên trong có lót một lớp vật liệu chịu lửa. Góc nghiêng
của lị từ 3% - 5% để tạo độ nghiêng cho dòng nguyên liệu chảy bên
trong. Tại đầu ra của Clinker sẽ có một dàn quạt thởi gió tươi làm
nguội nhanh Clinker.

Than mịn được rút từ Bin chứa trung gian (21) cấp cho các vịi đốt ở tháp trao
đởi nhiệt và lị nung để được đốt cháy nung nóng bột liệu.

Phối liệu được rút ra từ Silo chứa (9), qua cân định lượng và được đưa lên đỉnh
tháp trao đổi nhiệt bằng thiết bị chuyên dùng. Từ trên đỉnh tháp (11), liệu từ
từ đi xuống qua các tầng Cyclone kết hợp với khí nóng từ lị nung đi lên được
gia nhiệt dần lên khoảng 800-9000C trước khi đi vào lò nung (12). Trong lò,
ở nhiệt độ 14500C các oxit CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 có trong nguyên liệu
kết hợp với nhau tạo thành một số khống chính qút định chất lượng của
Clinker như: C3S, C2S, C3A và C4AF. Viên Clinker ra khỏi lò sẽ rơi xuống
dàn làm lạnh (13), hệ thống quạt cao áp đặt bên dưới sẽ thởi gió tươi vào làm
nguội nhanh viên Clinker về nhiệt độ khoảng 50 ÷ 900C, sau đó Clinker sẽ
được chuyển lên Silo chứa Clinker.

2.3.3 Quá trình sản xuất xi măng và đóng bao thành phẩm:

Clinker sẽ được rút từ Silo, cấp vào Bin chứa (15) để chuẩn bị nguyên liệu cho
quá trình nghiền xi măng. Tương tự Thạch Cao và Phụ Gia từ kho cũng được

chuyển vào Bin chứa riêng theo từng loại. Dưới mỗi Bin chứa, nguyên liệu
được qua cân định lượng theo đúng khối lượng của đơn phối liệu, xuống băng
tải chính đưa vào máy cán (16) để cán sơ bộ, sau đó được đưa vào máy nghiền
xi măng (17). Bột liệu ra khỏi máy nghiền được đưa lên thiết bị phân ly (18),
tại đây những hạt chưa yêu cầu sẽ được hồi lưu về máy nghiền để nghiền tiếp
cịn những hạt đạt kích thước u cầu được phân ly tách ra, đi theo dòng quạt
hút đưa lên lọc bụi (19) thu hời tồn bộ và đưa vào Silo chứa xi măng (22).
Quá trình nghiền sẽ diễn ra theo một chu trình kín và liên tục.

Từ Silo chứa (22) xi măng sẽ được cấp theo 2 cách khác nhau:
1. Rút xi măng cấp trực tiếp cho xe bồn nhận hàng dạng xá/rời.

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

Phần 3: Nghiên cứu bộđiều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuấn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 8

Phần II: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển

DCS của dây chuyền sản xuất xi măng của công ty xi

măng Bỉm Sơn

1. Giới thiệu hệ thống DCS 
a. Khái niệm

DCS – (Distributed Control System), là một hệ thống điều khiển cho một dây
chuyền sản xuất, một quá trình hoặc bất cứ một hệ thống động học nào, trong
đó các bộ điều khiển khơng tập trung tại một nơi mà được phân tấn trên toàn bộ
hệ thống, với mỗi hệ thống con được điều khiển bởi một hoặc nhiều bộ điều
khiển. Giải pháp thiết kế của các hệ DCS thương phẩm là hướng vào các ứng
dụng điều khiển phân tán nên nó thường được thiết kế theo hệ thống mở, khả

năng tích hợp cao kể cả tích hợp với các PLC khác nhau điều khiển máy và
công đoạn sản xuất độc lập. Mục tiêu tạo thuận lợi cao nhất cho kỹ sư thiết kế
và tích hợp hệ thống điều khiển.

Thế mạnh của DCS là khả năng xử lý các tín hiệu tương tự và thực hiện các
chuỗi quá trình phức tạp, khả năng tích hợp dễ dàng. Các hệ thống DCS thương
phẩm ngày nay thường bao gồm các bộ điều khiển (controller), hệ thống mạng
truyền thông và phần mềm điều hành hệ thống tích hợp. Các hệ DCS có thể
quản lý được từ vài nghìn điểm đến hàng chục nghìn điểm vào/ra. Nhờ cấu trúc
phần cứng và phần mềm, hệ điều khiển có thể thực hiện đờng thời nhiều vịng
điều chỉnh, điều khiển nhiều tầng, hay theo các thuật toán điều khiển hiện đại:
Nhận dạng hệ thống, điều khiển thích nghi, tối ưu, bền vững, điều khiển theo
mơ hình dự báo (MPC), fuzzy, neutral, điều khiển chất lượng ( QCS).

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 9
khởi động lại quá trình (thay đởi online).

Cơ sở dữ liệu q trình trong các hệ DCS thương phẩm cũng được thiết kế sẵn
và là cơ sở dữ liệu lớn có tính toàn cục và thống nhất. Các nhà sản xuất DCS
cũng cam kết thời gian hỗ trợ với các sản phẩm DCS lớn, từ 15 đến 20 năm để
đảm bảo thời gian hoạt động và khai thác của các hệ thống lớn.

Tất cả những đặc điểm trên cho thấy các hệ DCS hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về
một giải pháp tự động hố tích hợp tởng thể. Các chuyên gia cho tới ngày nay,
DCS vẫn là không thể thay thế được trong các ứng dụng lớn.

b. Mơ hình phân cấp hệ thống

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 10

Cấp chấp hành: Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường,
truyền động, và chủn đởi tín hiệu trong trường hợp cần thiêt. Thực tế, đa số
các thiết bị cảm biến (Sensor) hay cơ cấu chấp hành (Actuator) cũng có phần
điều khiển riêng cho việc thực hiện đo lường/ truyền động được chính xác.
 Cấp điều khiển: Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ
các cảm biến, xử lý các thơng tin đó theo một thuật tốn nhất định và truyền
đạtlại kết quả xuống các cơ cấu chấp hành. Khi cịn điều khiển thủ cơng, thì các
nhiệm vụ đó được các người đứng máy thao tác trực tiếp đảm nhận qua việc
theo dõi các thiết bị đo lường, sử dụng kiến thức và kinh nghiệm để thực hiện
những thao tác cần thiết. Trong một hệ thống điều khiển tự động hiện đại những
thao tác đó được thực hiện thơng qua máy tính.

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 11
bộ với nhau.

Cấp quản lý công ty: Cấp quản lý công ty là cấp trên cùng trong mơ hình
phân cấp hệ thống. Nhiệm vụ của cấp này trao đổi thông tin giữa công ty và
khách hàng thông qua thư điện tử, hội thảo từ xa, dịch vụ truy cập Internet và
thương mại điện tử… Cấp quản lý công ty cịn có nhiệm vụ tính tốn giá thành,
kế hoạch sản xuất, thống kê tài nguyên, xử lý đơn đặt hàng. Để kết nối các cấp
trong hệ thống phân cấp với nhau ta sử dụng các hệ thống bus.

c. Phân loại

Các hệ DCS thường được phân loại thành ba hệ sau:
➢ Các hệ DCS truyền thống

Các hệ này sử dụng các bộ điều khiển quá trình theo kiến trúc riêng của

từng nhà sản xuất. Các hệ cũ thường đóng kín, ít tn theo các chuẩn giao
tiếp công nghiệp, các bộ điều khiển được sử dụng cũng thường chỉ làm
nhiệm vụ điều khiển quá trình, vì vậy phải sử dụng kết hợp các thiết bị điều
khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller). Các hệ mới có tính
năng mở tốt hơn, một số bộ điều khiển đảm nhiệm cả các chức năng điều
khiển quá trình, điều khiển trình tự lẫn điều khiển logic (hybrid controller).

➢ Các hệ DCS trên nền PLC

Thiết bị điều khiển khả trình (PLC) là một loại máy tính điều khiển chuyên
dụng, do nhà phát minh người Mỹ Dick Morley sáng chế vào năm 1968.
Hầu hết các PLC hiện đại khơng chỉ có thể thực hiện các phép tính logic
đơn giản, mà cịn có khả năng làm việc với các tín hiệu tương tự và thực
hiện các phép toán số học, các thuật toán điều khiển phản hồi. PLC được sử
dụng trong các hệ điều khiển phân tán thường có cấu hình mạnh, hỗ trợ điều
khiển trình tự cùng với các phương pháp lập trình hiện đại.

➢ Các hệ DCS trên nên PC

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 12

khiển DCS đặc chủng thì thế mạnh của PC chính là tính năng mở, khả năng
lập trình tự do, hiệu năng tính toán cao và đa chức năng, cũng như giá thành
cạnh tranh.

d. Thành phần chính

Một hệ điều khiển phân tán DCS bao gờm các thành phần chính sau:

➢ Trạm điều khiển cục bộ (local control station, LCS), đơi khi cịn được

gọi là các khối điều khiển cục bộ (local control unit, LCU) hoặc các trạm
quá trình (process station, PS). Các trạm điều khiển cục bộ thuộc cấp
điều khiển, là nơi thực hiện mọi chức năng điều khiển cho một công
đoạn. Các trạm này thường được đặt trong phòng điều khiển hoặc phòng
điện ở cạnh phòng điều khiển trung tâm hoặc rải rác gần khu vực hiện
trường.

➢ Trạm vận hành (operator station, OS) được đặt tại phòng điều khiển 
trung tâm. Các trạm vận hành có thể hoạt động song song, độc lập với
nhau. Để tiện cho việc vận hành hệ thống, người ta thường sắp xếp mỗi
trạm vận hành tương ứng với một phân đoạn hoặc một phân xưởng
➢ Trạm kỹ thuật (engineering station, ES) là nơi cài đặt các công cụ phát

triển, cho phép 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.

➢ Hệ thống truyền thông gồm bus trường (field bus) và bus hệ thống 
(system bus). Bus trường có chức năng ghép nối trạm điều khiển với các
trạm vào/ ra phân tán và các thiết bị trường thông minh, còn bus hệ thống
sẽ nối mạng các trạm điều khiển cục bộ với nhau và với các trạm vận
hành, trạm kỹ thuật.

Ngồi các thành phần chính trên, một hệ DCS cụ thể có thể bao gờm các
thành phần khác như trạm vào/ra từ xa (remote I/O station), các bộ điều
khiển chuyên dụng, vv…

e. Ưu thế

Hệ thống DCS ngày nay được phát triển với 4 ưu thế lớn là:

➢ Mức điều khiển cao

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 13
➢ Cấu hình linh hoạt

Nhờ khả năng dự phòng kép ở tất cả các thành phần, DCS có khả năng
thay đởi các chương trình, thay đổi cấu trúc của hệ hay thêm bớt các
thành phần mà không làm gián đoạn hay khởi động lại quá trình.

➢ Tỷ lệ lỗi thấp

Theo thiết kế, các hệ DCS thường có hệ thống mở, khả năng tích hợp
cao với các PLC khác nhau điều khiển máy và công đoạn sản xuất
độclập. Vì vậy, DCS có tỷ lệ lỗi thấp, nhờ đó, việc điều khiển trong các
nhà máy hay xí nghiệp sẽ vừa tiết kiệm chi phí, vừa dễ bảo trì và vận hành.
➢ Tính sẵn sàng và độ tin cậy

Các hệ điều khiển phân tán DCS hiện đại đều có các cơ chế dự phịng, an
tồn, khởi động lại khi xảy ra sự cố cũng như các chế độ bảo trì, chẩn đốn
và chỉ thị lỗi. Bên cạnh đó, các hệ DCS cũng cho phép người sử dụng cài
đặt các chế độ bảo mật để hạn chế, kiểm soát quyền truy nhập dữ liệu và
điều khiển.

f. Phân biệt DCS với SCADA

Trong quá khứ, SCADA và DCS là hai hệ thống riêng biệt; tuy nhiên, với
sự phát triển công nghệ ngày nay, hai hệ thống này đơi khi cũng có những

điểm tương đồng và nhiều người có thể nhầm lẫn chúng. Để phân biệt
SCADA và DCS, chúng ta cần chú ý tới ba điểm sau của mỗi hệ thống:

➢ Mục tiêu: một hệ DCS thường hướng tới q trình, cịn SCADA hướng
tới thu thập dữ liệu. DCS tập trung vào q trình kiểm sốt và việc đưa
thông tin tới người quản lý. Trái lại, SCADA tập trung chủ yếu vào trung
tâm điều khiển và bản thân người quản lý. Các thiết bị điều khiển từ xa
của hệ SCADA chủ yếu được dùng để thu thập thơng tin, mặc dù chúng
có thể thực hiện các quá trình điều khiển phức tạp và đa dạng hơn.
➢ Chức năng: trong một hệ DCS, hệ thống điều khiển có vịng điều khiển

quy trình khép kín tại thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) hoặc các khối điều
khiển logic khả trình (PLC). Tuy nhiên, vịng điều khiển quy trình khép
kín này khơng có ở SCADA. Thay vào đó, SCADA sử dụng giao diện
người - máy (HMI), sử dụng con người như là hệ thống điều khiển kiểm
soát.

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 14

hiện lệnh của nhà quản lý. Nhưng đối với SCADA, một khi đường
truyền gặp lỗi, hệ thống phải thực hiện theo trình tự. Tóm lại, DCS được
điều khiển theo xu hướng quá trình, trong khi SCADA là điếu khiển
theo sự kiện.

2. Hệ thống điều khiển phân tán DCS của nhà máy xi măng Bỉm Sơn

DCS nhà máy Xi măng Bỉm Sơn

Tồn bộ q trình sản xuất của nhà máy được thực hiện tự động hóa ở mức độ cao
và được điều khiển tập trung CCR( Central Control Room) để kiểm sốt tồn bộ hoạt
động của nhà áy, đồng thời cho phép điều chỉnh kịp thời các thông số khi chất lượng
của sản phẩm thay đơi hoặc khi có sự cố bất bình thường xảy ra.

Cụ thể có 6 phịng vận hành:

- Phòng LCR1 (Local Control Room 1-Limestone crushing): Vận hành và giám
sát công đoạn nghiền vôi.

- Phòng LCR2 (Local Control Room 2- Clay crushig): Vận hành và giám sát công
đoạn nghiền đất sét.

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 15

- Laboratory: Phịng thí nghiệm

- Phịng LCR3 (Local Control Room 4-No.1 Packing plant): Vận hành và giám
sát công đoạn đóng bao xi măng số 1.

- Phịng LCR4 (Local Control Room 4-No.1 Packing plant): Vận hành và giám
sát cơng đoạn đóng bao xi măng số 2.

2.1 Mơ tả chi tiết và trình bày chức năng cấp điều khiển giám sát

• Phịng LCR1 (Local Control Room 1-Limestone crushing): Vận hành và 
giám sát công đoạn nghiền vôi.

Gồm duy nhất trạm vận hành OS1 (Operator Station) để điều khiển và giám
sát công đoạn nghiền đá vôi (Limestone crushing) được kết nối với máy

hardcopy màu (color inkjet print hard copy).

• Phịng LCR2 (Local Control Room 2- Clay crushig): Vận hành và giám sát 
công đoạn nghiền đất sét.

Gồm duy nhất trạm vận hành OS1 (Operator Station) để điều khiển và giám
sát công đoạn nghiền đất sét (Clay crushing) được kết nối với máy hardcopy
màu (color inkjet print hard copy).

• Phòng CCR (Central Control Room): Vận hành và giám sát toàn bộ nhà 
máy.

- Gồm 6 trạm vận hành OS3, OS4, OS5, OS6, OS7 và OS8 (Operator 
Station) để điều khiển và giám sát các công đoạn: Chứa và vận chuyển
nguyên liệu; đồng nhất bột liệu và cung cấp cho lò nung; làm nguội
clanhke, kho chưa chất clanhke và các bộ phận dịch vụ; nghiền xi măng;
nghiền than; các trạm, đập đá shake; vận chuyển và chứa phụ gia. Hệ
thống thiết kế sao cho mỗi trạm vận hành OS có thể kiểm ta và giám sát
từ 2 công đoạn trở nên.

- Trạm kỹ thuật ES (Engineer Station) sử dụng cho việc biên soạn, lưu
chương trình và đào tạo kỹ thuật, được kết nói với monochrome laser
printer.

- Trạm quản lý mạng management station gồm một máy tính chạy phần
mềm quản lý SNMP (SNMP management application), dùng để giám sát
và điều khiển tập trung được kết nối với máy hardcopy màu (color inkjet
print hard copy).

- Trạm tối ưu hóa (kiln optimization)

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 16

Tất cả các trạm đều được kết nối với các máy in báo động, cảnh báo, báo
cháy, máy hardcopy màu.

• Laboratory: Phịng thí nghiệm

Gờm hệ thống QCS kết nối với các trạm định lượng thông qua hệ thống
DCS, để nâng cao và ổn định chất lượng sản phẩm được kết nối với hệ thống
quản lý chất lượng bao gồm chuỗi từ các máy tính điều khiển vận hành tự
động và máy qt phân tích phở huỳnh quanh tia X (máy phân tích X – ray).
Đặc biệt, với việc trang bị hệ thống lấy mẫu( truyền thơng với phịng CCR)
và gửi mẫu tự động cho các cơng đoạn có bán thành phẩm dạng bột mịn
(gồm: bột liệu sau nghiền, bột liệu cấp cho lò nung, xi măng sau nghiền, than
mịn sau nghiền) cho phép lấy mẫu một cách khoa học và hiện đại nhất.
Mẫu sau khi gửi tự động về Phịng Thí nghiệm ngay lập tức được phân tích
bởi máy phân tích X-Ray cho ra kết quả để phục vụ cho trình nhiệu chỉnh
tối ưu, đảm bảo sản phẩm luôn được duy trì ởn định ở mức cao.

• Phịng LCR3 (Local Control Room 3-No.1 Packing plant): Vận hành và 
giám sát cơng đoạn đóng bao xi măng số 1.

Gờm duy nhất trạm vận hành OS9 (Operator Station) để điều khiển và giám
sát cơng đoạn đóng bao (Packing plant) được kết nối với máy hardcopy màu
(color inkjet print hard copy).

• Phịng LCR4 (Local Control Room 4-No.2 Packing plant): Vận hành và

giám sát cơng đoạn đóng bao xi măng số 2.

Gồm duy nhất trạm vận hành OS10 (Operator Station) để điều khiển và giám
sát cơng đoạn đóng bao (Packing plant) được kết nối với máy hardcopy màu
(color inkjet print hard copy).

2.2 Mô tả chi tiết và trình bày chức năng cấp điều khiển

Tồn bộ dây chuyền sản xuất của nhà máy được phân chia thành 10 công đoạn
sản xuất (LS), mỗi công đoạn được trang bị một bộ điều khiển khả trình (PLC) là
loại TOSLINE S2T thế hệ mới của Hãng TOSHIBA được lắp đặt trong các trạm
điện. Các bộ điều khiển công đoạn sản xuất, cụ thể như sau:

+ LS1(Limestome crushing): Bộ điều khiển công đoạn đập đá vôi.
+ LS2(Limestone storage): Bộ điều khiển công lưu trữ đá vôi..

+ LS3(Clay crushing&stogare): Bộ điều khiển công đoạn nghiền và lưu
trữ đất sét.

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 17
+ LS5(Homo silo, Preheatea&kiln): Bộ điều khiển cơng đoạn lị nung.

+ LS5(Clinker cooler): Bộ điều khiển công đoạn làm nguội Clinker.

+ LS5(Coal mill): Bộ điều khiển công đoạn nghiền than, phần còn dư được
đưa đến bãi than.

+ LS6(No.1 Cement Milk): Bộ điều khiển Cement milk số 1 (xi măng có dạng
giống như sữa)

+ LS6(No.2 Cement Milk): Bộ điều khiển Cement milk số 1 (xi măng có dạng
giống như sữa)

+ LS7(Cement silo): Bộ điều khiển thùng chứa xi măng, đồng nhất.
+ LS8(N0.1 Packing plant): Bộ điều khiển cơng đoạn đóng bao xi măng.
+ LS9(N0.2 Packing plant): Bộ điều khiển cơng đoạn đóng bao xi măng.
+ LS10(Coal stogare): Bộ điều khiển phần than không chưa sử dụng đến
Ngồi ra cịn có PLC điều khiển các trạm điện của nhà máy Main substation (MS)

Đối với các công đoạn như lò nung, làm nguội Clinker, nghiền liệu, nghiền
than, nghiền xi măng và cung cấp nước và xử lý nước để nâng cao độ tin cậy cho
hệ thống, các công đoạn này được thiết kế và trang bị các bộ điều khiển kép (có
dự phịng nóng).

Tại CCR, các kỹ sư vận hành có thể điều khiển, vận hành và giám sát tồn
bộ q trình sản xuất của nhà máy thơng qua các máy tính vận hành, phịng CCR
được thiết kế và trang bị 6 trạm vận hành (OS3, OS4, OS5, OS6, OS7, OS8), đó
là các trạm vận hành nghiền liệu, lò nung, nghiền than và nghiền xi măng. Ngồi
ra, để tăng tính linh hoạt thì đối với mỗi trạm vận hành được thiết kế để có thể
điều khiển và vận hành tất cả các công đoạn sản xuất trong dây chuyền sản xuất.
Tại các phòng LCR được thiết kế để người vận hành chỉ có thể vận hành và giám
sát một công đoạn sản xuất duy nhất.

Các máy tính vận hành trên được kết nối với các bộ điều khiển quá trình thuộc
các công đoạn sản xuất thông qua mạng truyền thông Công nghiệp (Industrial
Ethernet) bằng cáp quang. Để tăng độ tin cậy cho hệ thống thì mạng truyền thông
Ethernet cũng được thiết kế là mạng kép (có dự phịng nóng).

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 19
2.3 Mô tả các BUS và phương thức truyền thông trong hệ thống

2.3.1 Mạng truyền thông công nghiệp Ethernet trong nhà máy xi măng Bỉm Sơn

Tất cả được kết nối như một mạng LAN theo chuẩn Ethernet (TCP/IP).
Các máy tính vận hành trên được kết nối với các bộ điều khiển q trình
thuộc các cơng đoạn sản xuất thơng qua mạng truyền thông Công nghiệp
(Industrial Ethernet) bằng cáp quang. Để tăng độ tin cậy cho hệ thống thì
mạng truyền thông Ethernet cũng được thiết kế là mạng kép (có dự phịng
nóng).

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 20

2.3.2 Mạng truyền thông công nghiệp Ethernet trong nhà máy xi măng nói chung

➢ Lịch sử phát triển Ethernet

Sự phát triển không ngừng trong việc sử dụng các hệ thống xử lý số liệu và
việc đưa các hệ thống này vào áp dụng trong nhiều lĩnh vực chẳng hạn như:
hoạt động trong mơi trường văn phịng, các ứng dụng khoa học cơng nghệ,
xây dựng, chế tạo máy móc... đã buộc các nhà quản lý trong các lĩnh vực
này cần phải nghĩ đến và đưa các mạng truyền dữ liệu lớn, có tính năng cao
cấp hơn vào sử dụng nhằm đáp ứng được các yêu cầu đó.

Ngay từ năm 1972, hãng Xerox đã bắt đầu nghiên cứu phát triển các mạng

cục bộ kết nối theo dạng bus (LAN) tại trung tâm nghiên cứu phát triển
Palo Alto của họ, sử dụng phương pháp truy cập có tên là CSMA/CP. Tên
của phương pháp truy cập này là chữ viết tắt của các tính chất cơ bản như
sau:

- Carrier Sense (cảm nhận sóng mang)
- Multiple Acces (đa truy cập)

- Collision Detection (phát hiện xung đột)
Ý nghĩa của các tính chất trên được hiểu là:

+ Carrier Sense: Các thành viên trên mạng (Network users) sẽ liên tục
"lắng nghe", kiểm tra xem đường truyền lúc này có tự do hay khơng? (tức
là hiện tại đang có thơng tin truyền trên mạng hay không).

+ Multiple Acces: nếu như đường truyền mạng hiện tại đang tự do
(khơng có thơng tin truyền trên mạng) thì các thành viên của mạng có thể
bắt đầu sự truy cập và truyền dữ liệu của mình lên mạng.

+ Collision Detection: Nếu có nhiều hơn một thành viên của mạng đồng
thời khởi động truyền thơng tin lên mạng thì điều đó có nghĩa là xung đột
đã xảy ra và do đó các thành viên mà truyền dữ liệu lúc đó phải dừng lại và
chờ xem thành viên nào được phép ưu tiên truyền lại dữ liệu tại lần truyền
tiếp theo.

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 21
Xerox, 3 công ty này đã hợp tác với nhau thành 1 liên danh có tên là DIX
để cùng nghiên cứu phát triển, hướng tới mục tiêu với kết quả thu được một
cách hoàn hảo của hãng Xerox như đã nêu ở trên.
Năm 1980, DIX đã cho ra đời phiên bản đầu tiên V1.0 của Ethernet.

Mơ hình thanh chiếu OSI được phát triển thành 7 lớp (layer) và phân chia
như sau:

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 22

Sơ đồ nguyên lý truy cập CSMA/CD

➢ Tại sao được gọi là Ethernet công nghiệp?

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 23
Cùng với những tính năng về truyền thơng đã được chuẩn hóa theo mơ hình
OSI, một nền tảng kiến trúc liên tục được tạo ra mà nó mở rộng phát triển
khơng ngừng từ cấp độ bên trong các văn phòng, các phòng điều khiển,
giám sát vươn tới tận các thiết bị hiện trường, máy móc, các bộ cảm biến...
Theo hướng như vậy, việc xử lý thông tin dữ liệu không phải chỉ hiển diện
ở mức hiện trường mà nó cịn liên tục được tích hợp cả ở các hệ thống thu
thập dữ liệu tại các mức kiểm soát cao hơn.

Hình ảnh dưới đây cho thấy sự phân cấp có thể tạo ra trong hệ thống:

Hình 2: Ví dụ về sự phân cấp hệ thống trong tự động hóa cơng nghiệp.

• ERP: hoạch định ng̀n tài ngun kinh doanh (Enterprise resource planning)
• SCADA: điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (Supervisory control & data
acquisition).

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Phần 2: Nghiên cứu cấu hình hệ thống điều khiển DCS của dây chuyền sản xuất xi măng Bỉm Sơn

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 24

• PLC: Bộ điều khiển logic có khả năng lập trình được (Programmable Logic
Controler)

• Bus hiện trường (Fieldbus)

Những loại Bus hiện trường (fieldbus) có sẵn trên thị trường hiện nay đang sử
dụng nhiều loại phương tiện truyền tải dữ liệu khác nhau và giao diện với các
mạng cấp cao hơn thông qua các "gateway". Đa số các nhà sản xuất fieldbus đã
phát triển các giao thức của họ được xây dựng dựa theo chuẩn Ethernet như:
Modbus/TCP; EtherNet/IP; ProfiNet, FFHSE; PowerLink

Bên cạnh đó, Ethernet cũng tạo ra sự tăng đột biến về độ rộng của băng thơng so
với fieldbus (ví dụ: Profibus DP có băng thơng tối đa tới 12Mbit/s, Ethernet có
độ rộng băng thơng tối đa tới 1 (10) Gbit/s).

Ethernet khơng những có khả năng phát triển tích hợp theo chiều thẳng đứng mà
còn cung cấp một giao thức mở để phát triển theo chiều rộng.

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 25

Phần III: Nghiên cứu bộ điều khiển (PLC) chính của

dây chuyền SX

Bộ điều khiển: TOSLINE S2T

1. Giới thiệu chung

Bộ điều khiển Toshiba S2T là loại nhỏ, kiểu mô-đun bộ điều khiển lập trình
phù hợp với rơle đơn giản thay thế cho các phương thức điều khiển phức tạp.
TISLINE S2T là thế hệ thứ 3 của Series T2 CPUs được sử dụng với Giá đỡ
V-Series, I / O và nguồn điện. TOSLINE S2T cung cấp một sản phẩm kinh tế và
nhỏ gọn được ứng dụng trong automotive, điều khiển máy móc và các hệ thống
điều khiển tự động.

Các tính năng chính:

Đối với S2T, công cụ lập trình dịng PROSEC T-PDS được sử dụng. Các
chương trình tương thích với dịng T. Trong khi duy trì các tính năng tích hợp
của dòng V, tài nguyên phần mềm của dòng T có thể được sử dụng.

Local I/O 2048 Points
Program 32/64 Ksteps

(Includes Comments)
Speed 0.09 s/contact

0.54 s/transfer

12.1s/floating point add.
Station Bus Yes

a. Chương trình tương

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Phần 3: Nghiên cứu bộđiều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 26

c. Tích hợp chức năng điều khiển và xử lý dữ liệu PLC

Nhiều cấu hình CPU với module điều khiển vịng kín (L2) hoặc mơ đun điều
khiển chuỗi (S2) là điều khơng có khả năng.

b. Tốc độ cao, hiệu suất quá trình điều khiển cao

Hoạt động song song của bộ xử lý 32bit đa năng và bộ xử lý
ngôn ngữ được phát triển độc lập đạt được cả xử lý tốc độ cao
của các hướng dẫn lập trình và giảm chi phí quét lớn. Ngoài ra,
bus bộ xử lý 32bit cho phép trao đổi dữ liệu tốc độ cao giữa S2T
và mơ đun mạng hoặc mơ đun máy tính. S2T là lý tưởng cho các
ứng dụng quan trọng về thời gian.

Giữa module máy tính (C2) và
S2T, việc trao đổi dữ liệu có thể
được thực hiện đơn giản và nhanh.
Là một bộ điều khiển chức năng
cao với cả chức năng điều khiển và
xử lý dữ liệu PLC, các hệ thống
IT-compatible có thể có cấu hình
đơn giản.

d. Cổng giao tiếp tích hợp

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 27

e. 1M byte data memory

Hai loại CPU S2T có sẵn, loại tiêu chuẩn PU662T và loại PU672T nâng cao.
PU672T được trang bị bộ nhớ dữ liệu mở rộng 1M byte (512k từ). Người
dùng có thể truy cập bộ nhớ này bằng hướng dẫn truyền dữ liệu mở rộng
(XFER). Vì bộ nhớ này được sao lưu bằng pin, nên nó có thể được sử dụng
để ghi dữ liệu, …

2. Đặc tính kỹ thuật phần cứng 
▪ Thơng số kỹ thuật chung

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

Phần 3: Nghiên cứu bộđiều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 28

▪ Thơng số máy tính

▪ Ghép nối truyền thông

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 29
▪ Ethenet

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

Phần 3: Nghiên cứu bộđiều khiển PLC chính của dây chuyền sản xuất

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 30

3. Phầm mềm lập trình

T-PDS (Toshiba-Program Development Software) được sử dụng để nhập các
chương trình vào CPU của S2E & S2T. T-PDS là phần mềm chạy trên mọi

máy tính Toshiba Notebook hoặc các máy tính cá nhân IBM-PC tương thích
khác. T-PDS hỗ trợ lập trình trực tuyến & ngoại tuyến, gỡ lỗi và tài liệu chương
trình cho tất cả các bộ điều khiển lập trình T-Series. T-PDS có:

 Trình chỉnh sửa chương trình đầy đủtính năng bao

gồm cắt và dán tìm kiếm & thay thế, chèn, xóa, v.v.

 Lập trình nhóm và sáp nhập khối.

 Tải, lưu và so sánh các chương trình giữa tệp đĩa và

CPU.

 Theo dõi trạng thái dịng điện của chương trình

thang trực tuyến và các giá trịđăng ký.

 Dấu vết mẫu đểxác định mối quan hệ thời gian của

các sự kiện.

 I / O Buộc BẬT & TẮT từ bàn phím.

 In các tùy chọn bản đồnhư giá trịđăng ký, sử dụng

đăng ký / thiết bị, tham chiếu chéo đầy đủ, v.v.

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 31

KẾT LUẬN

Sau một gian tìm hiểu, bài báo cáo giải quyết được những vấn đề sau:
- Tìm hiểu về cơng nghệ sản xuất xi măng nhà máy Xi măng Bỉm Sơn
- Tìm hiểu về hệ thống điều khiển phân tán (DCS)

- Tìm hiểu khai thác ứng dụng phần mềm S2T

</div>
(32)<div class='page_container' data-page=32>

TÀI LIÊU THAM KHẢO

SVTH: Nguyễn Mạnh Tuấn 32