Đồ án tốt nghiệp công nghệ sản xuất xi măng và hệ thống điều khiển của nhà máy tam điệp

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NĨI ĐẦU
Trong q trình thực tập tại nhà máy xi măng Tam Điệp em đã có dịp tìm
hiểu về cơng nghệ sản xuất xi măng, cũng như hệ thống điều khiển tại nhà máy,
đặc biệt là ứng dụng của PLC trong hệ thống điều khiển. Trong đồ án này em được
PGS.TS Phan Xuân Minh giao nhiệm vụ tìm hiểu tồn bộ cơng nghệ sản xuất xi
măng, đặc biệt là đi sâu nghiên cứu về Precalciner của nhà máy. Em đã xây dựng
hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ cho Precalciner bằng cách sử dụng thiết bị
khả trình PLC S7 – 300 thuộc họ Simatic của hăng Siemens. Ý tưởng này được
xuất phát từ một số ưu điểm của PLC S7 – 300:
-

Thuận lợi trong việc sửa chữa và thay thế.
Dễ dàng tìm mua các thiết bị trên thị trường.

-

Ngơn ngữ lập trình dễ sử dụng và kiểm tra.
Khả năng kết nối truyền thông cao.

- Dễ dàng giám sát và điều khiển khi sử dụng WinCC.
Tuy đã cố gắng hết sức nhưng do lần đầu tiên bắt tay vào thiết kế một hệ thống
điều khiển phức tạp trong nhà máy và thời gian khơng có nhiều, nên đồ án khơng
thể tránh khỏi những sai sót. Vì vậy, em mong sẽ nhận nhiều sự chỉ bảo của các
thầy cô để đồ án của em sẽ được hoàn thiện và ứng dụng rộng rãi.
Đồ án của em được hoàn thành ngoài sự cố gắng của bản thân, em cịn nhận
được sự chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn, đặc biệt là PGS.TS
Phan Xuân Minh, cùng các cán bộ kỹ sư trong xưởng Điện – Điện Tử của nhà máy
xi măng Tam Điệp.
Em xin trân trọng cám ơn sự giúp đỡ đó.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

1


Đồ án tốt nghiệp

PHẦN I
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI
MĂNG VÀ HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN CỦA NHÀ MÁY

Công nghệ sản xuất xi măng

2


Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG
1.1 Giới thiệu chung về nhà máy:
Công ty xi măng Tam Điệp được đặt tại xã Quang Sơn thị xã Tam Điệp tỉnh
Ninh Bình, nằm gần quốc lộ 1 và đường sắt Bắc Nam nên rất thuận tiện cho việc
giao thông vận tải.
Công ty đã bắt đầu chạy thử đầu năm 2004 và đến đầu năm 2005 bao xi
măng đầu tiên đã được bán ra thị trường. Dây chuyền sản xuất của công ty theo
phương pháp khô với các thiết bị thuộc thế hệ mới, tiên tiến nhất trên thế giới. Mức
độ cơ giới hóa và tự động hóa cao, định mức tiêu hao nhiên liệu thấp. Toàn bộ dây
chuyển sản xuất của nhà máy từ khâu tiếp nhận nguyên vật liệu tới khâu xuất sản

phẩm cho khách hàng đều được điều khiển tự động từ phòng điều khiển trung tâm
thơng qua hệ thống máy tính và hệ thống các tủ PLC của hãng Allen-Bradley ( Hoa
Kỳ ). Việc thiết kế cung cấp thiết bị và phần mềm giám sát do các chun gia Đan
Mạch đảm nhiệm. Ngồi ra cơng ty còn được trang bị hệ thống lọc bụi, xử lý nước
thải và chống ồn hiện đại của thê giới.
Công ty có nguồn nguyên liệu phong phú với chất lượng cao và ổn định rất
phù hợp với việc sản xuất xi măng, kết hợp với dây chuyền thiết bị hiện đại, hệ
thống phân tích nhanh bằng tia X quang, chương trình tối ưu hóa thành phần phối
liệu và hệ thống điều khiển tự động với hàng nghìn các đầu đo, đảm bảo quá trình
giám sát và điều khiển liên tục tồn bộ q trình sản xuất, duy trì ổn đình chất
lượng sản phẩm ở mức cao nhất.
Các loại sản phẩm chính của cơng ty xi măng Tam Điệp là: PCB30, PCB40
và PCB50. Sản phẩm của cơng ty được đóng gói trong bao có 5 lớp giấy Karll hoặc
bao phức hợp KPK, đảm bảo chất lượng xi măng tốt nhất khi đến tay người tiêu
dùng. Tuy nhiên do dây chuyển mới được đưa vào hoạt động nên sảm phẩm xi
măng của cơng ty chưa tìm được thị trường thích hợp vì vậy sản phẩm chính mà
cơng ty bán vẫn là Clinker.
Hiện nay với nhu cầu xây dựng mạnh mẽ của đất nước thì thị trường của sản
phẩm xi măng vẫn cịn rất rộng lớn, trong một ngày gân đây xi măng Tam Điệp sẽ
là sản phẩm không thể thiếu được của mỗi cơng trình.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

3


Đồ án tốt nghiệp

1.2 Giới thiệu về công nghệ nhà máy:
1.2.1 Khu nghiền liệu:

Đá vôi
Máy đập

Cầu cào
cầu rải

Két chứa

Máy đập

Cầu cào
cầu rải

Két chứa

Đá sét

Phụ gia
Két chứa

Thạch
cao

Máy đập

Cầu cào
cầu rải

Két chứa

Máy nghiền

Xilô đồng
nhất

Quạt
sục

Đá vôi được khai thác bằng phương pháp nổ mìn và vận chuyển về trạm đập
bằng xe ơ tơ. Tại đây đá được đưa vào máy đập đê làm nhỏ kích thước, máy đập đá
là loại máy va đập trực tiếp một rơ to có gắn các thanh đập. Đá sau khi đập có kích
thước khoảng 150mm và được vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ bằng hệ thống
băng tải. Máy rải đá vơi (Stacker) có năng suất bình qn 600t/h rải đá vơi thành 2
đống trong kho.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

4


Đồ án tốt nghiệp
Đất sét được khai thác bằng phương pháp bốc xúc trực tiếp và vận chuyển
về trạm chứa của nhà máy. Máy đập sét là loại máy đập 2 trục có răng, năng suất
đập 250t/h. Đất sét sau khi đập cũng được vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ bằng
hệ thống băng tải. Kho sét được trang bị 2 máy rải ( Stacker ) rải sét thành 2 đống
dọc kho theo phương pháp đánh luồng. Năng suất rải của mỗi stacker bình quân là
280t/h.
Thạch cao ở dạng cục, có thể chứa tại bãi ngồi trời gần với kho chứa tổng
hợp. Trước khi đưa vào kho đồng nhất sơ bộ thạch cao cục được đập qua máy đập

có năng suất 120t/h. Khối lượng mỗi loại trong kho là:
+ Than cám : 2 đông x 7500t
+ Thạch cao : 1 đống x 800t
+ Xỷ quặng : 1 đống x 5000t
Kho chứa đá vôi được lắp đặt một máy cào ( Reclaimer ) kiểu 2 mái bừa,
cắt ngang đống, xúc đá vôi vào băng tải ( 151.300 ) chạy dọc kho. Sau đó đổ vào
băng (151.320 ) vận chuyển lên két chứa đá vôi ( 331.010 ) . Tốc độ của reclaimer
được điều khiển tự động nhằm giữ két chứa ở một độ đầy nhất định ( đã đặt trước )
nhờ sự chỉ báo của tế bào trọng lượng gắn trên két chứa.
Kho chứa đất sét cũng được trang bị một reclaimer ( 153.300 ) kiểu cào
ngược, cắt ngang luống đưa sét vào băng tải chạy dọc kho sau đó đổ vào băng tải
( 153.340 ) có găn thiết bị định lượng ( 153.345 ) vận chuyển đất trực tiếp vào máy
nghiền liệu.
Quặng sắt và nguyên liệu giàu SiO2 cũng được reclaimer kiểu cần cẩu cào
vào băng ( 224.700 ) chạy dọc kho đồng nhất và đưa vào các két chứa riêng biệt.
Tôc độ của reclaimer ( 224.700 ) sẽ được điều khiển để giữ cho két chứa ở
một độ đầy nhất định nhờ sự chỉ báo của các tế bào trọng lượng gắn trên két chứa.
Trừ đất sét ( được định lượng qua băng 153.340 ), đá vôi, quặng sắt và nguyên liệu
giàu SiO2 để được định lượng nhờ các băng cân trước khi đưa vào máy nghiền liệu.
Máy nghiền đứng con lăn Atox được trang bị cho nghiền và sấy hỗn hợp
nguyên liệu. Máy phân ly động ( 341. 021 ) được lắp liền trên máy nghiền liệu để
phân loại bột liệu. Những hạt quá cỡ sẽ được quay lại bàn nghiền, những hạt thô
văng ra khỏi bàn nghiền được cấp liệu rung ( 314.030 ) đưa vào hệ thống tuần hoàn
vật liệu. Gồm băng tải ( 331.150 ) và gầu nâng ( 331.140 ) đưa trở lại máy nghiền.

Công nghệ sản xuất xi măng

5

Đồ án tốt nghiệp
Trước khi vào máy nghiền, các kim loại lẫn trong nguyên liệu được tách ra
bằng các thiết bị chi tách ( 331.110 ) và ( 331.120 ).
Nguồn nhiệt cho sấy được sử dụng chủ yếu là khí thải lị nung sau quạt
preheatr. Nhiệt độ khí thải lị nung được điều chỉnh bằng phương pháp phun nước
trong tháp điều hịa khí thải GCT để giữ cho nhiệt độ ra khỏi máy nghiền liệu
không đổi ( ở mức đặt trước, khoảng 940C ). Khí nóng từ lị nung khơng đủ nhiệt
độ để sấy liệu bên trong máy nghiền thì một máy phát nhiệt ( Generator ) sẽ được
khởi động cấp khí nóng bổ sung cho q trình sấy vật liệu trong máy nghiền.
Tỷ lệ phần trăm pha trộn của các loại vật liệu ( đá vôi, đất sét, xỷ, quặng và
ngun liệu giàu SiO2 ) được tính tốn cân đối tự động bằng hệ thống điều chỉnh
cân đối bột liệu trên cơ sở các hệt số chế tạo do phịng KTSX đưa ra phù hợp với
q trình nung luyện và chất lượng Clinker theo yêu cầu ( chế độ trực tuyến :
online mode ). Tỷ lệ trên cũng có thể đặt trực tiếp nếu người vận hành chuyển sang
chế độ ngoại tuyến ( off line mode ).
Quá trình khởi động hệ thống vận chuyển nguyên liệu tới máy nghiền liệu
Reclaimer ( 153.300 ) phải khởi động trước cùng với các băng tải để đất sét có thời
gian tới các két chứa đá vôi, xỷ, quặng, nguyên liệu giàu SiO 2. Có nghĩa là các
băng cân ( 331.020, 331.060, 331.100 ) phải khởi động trễ một thời gian ( đã tính
tốn trước ) kể từ khi Reclaimer ( 153.300 ) bắt đầu khởi động.
Trường hợp sau khi dừng khẩn cấp máy nghiền, vật liệu thơ vẫn cịn trong
băng tải, khi khởi động lại thì người vận hành CCR có thể khởi động bình thường
tồn bộ hệ thống vận chuyển mà khơng cần có thời gian trễ. Bột liệu sau khi được
tập trung tai 4 cyclon được vận chuyển bằng máng khí động đưa vào xilơ đồng
nhất ( 361.040 ). Tốc độ của máy phân ly được điều chỉnh bởi kết quả phân tích độ
min sản phẩm của phịng thí nghiệm. Lộ trình vận chuyển bột liệu qua gầu nâng
( 361.010 ) hoặc gầu nâng ( 361.100 ) được chọn bởi người vận hành CCR trước
khi khởi động nhóm thiết bị vận chuyển. Khí và bụi sau cyclon lắng, được tuần
hồn lại máy nghiền liệu hoặc đưa qua lọc bụi tĩnh điện ( 341.390 ) ra ống khói
nhờ quạt máy nghiền ( 341.090 ) và quạt khí thải ( 341.400 ). Có 5 vịng điều khiển

cho q trình nghiền liệu.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

6


Đồ án tốt nghiệp
1.2.2 Khu vực lị nung:

Dầu nặng
MFO

Than

Xilơ đồng
nhất

Sấy 5 tầng

Cầu cào
cầu rải

Két chứa
than khơ

Lị nung

Máy nghiền
than

Làm nguội
Clinker

Xilơ Clinker

Két chứa
than mịn

Xilô bột liệu được chế tạo bằng bê tông cốt thép có sức chứa 20.000 tấn bột
liệu. Đáy xilơ được bố trí 7 cửa xả liệu ứng với 7 khoang trịn hình nón và được
sục khí bởi hệ thống 3 quạt thổi pít tơng quay ( 361.BL.01- 03 ) nhằm đạt tới hiệu
quả đồng nhất cao. Hệ thống đường ống cấp khí sục phức tạp và các hộp khí đặt tại
đáy xilô tạo lên "tầng sôi"
bột liệu xả qua 7 cửa tháo đáy theo chương trình. Mỗi lần xả gồm 3 cửa đáy tương
ứng với 3 múi tam giác trong 42 múi tại đáy xilô. Mỗi chu ky bằng 60 giây. Trong
chu kỳ xả đáy 12 phút, mỗi chu kỳ được sục đáy một lần. Q trình suc khí xilô và
xả đáy được điều khiển bởi 1 bộ PLC lắp đặt trong một hệ thống vi xử lý.
Có 7 cửa tháo tại đáy xilô (361.040 ) mỗi cửa được lắp 2 van, một van vận
hành bằng tay một van vận hành bằng khí nén. Sau khi bột liệu tập trung tại phễu
nhận và theo chu kỳ xả tại các cửa tháo tương ứng. Sau khi tập trung tại phễu bột
liệu qua van vận hành khí nén (361.050 ) vào cân cấp liệu lò nung. Việc tháo xả
bột liệu từ cân cấp liệu lị nung nhờ van vận hành mơ tơ ( 361.FG11 ). Bột đã qua
cân được đưa vào preheater 2 nhánh 5 tầng nhờ máng khí động học ( 361.090 ),các
van quay (361.120) và các đối trọng ( Flap Value ) (361.125) và vị trí ống nối giữa
cyclone số 2 và cyclone số 1 của 2 nhánh A và B. Vị trí van phân chia liệu
(361.095) được điều khiển để tình trạng khí giữa 2 nhánh là như nhau. Do có sức
hút của quạt preheater khí nóng từ lò và calciner cuốn bột liệu vào cyclone. Tại
cyclone quá trình trao đổi nhiệt xảy ra giữa bột liệu và khí nóng, bột liệu tăng dần
nhiệt độ và xảy ra các phản ứng mất nước, phản ứng phân hủy khoáng sét. Quá

Công nghệ sản xuất xi măng

7


Đồ án tốt nghiệp
trình canxi hóa xảy ra mãnh liệt khi bột liệu được đưa vào calciner. Trước khi vào
lò nung mức độ canxi hóa đạt 90% - 95%, nhiệt độ bột liệu vào khoảng 860 –
8750C. Do có độ dốc và chuyển động quay của lò nung bột liệu được vận chuyển
từ đầu lò tới máy làm lạnh clinker trên chiều dài 71m của lò. Khi ra khỏi lò nung
bột liệu có nhiệt độ vào khoảng 13500C được rơi vào máy làm lạnh clinker kiểu ghi
để làm nguội. Hệ thống điều khiển lị nung có 11 vịng điều chỉnh. Than cám 4A
được reclaimer cào vào băng tải chạy dọc kho và được đưa tới két chứa nhờ hệ
thống băng tải. Trước khi vào két chứa kim loại trong than được chia tách thải bỏ
nhờ hai thiết bị phát hiện kim loại. Sau đó than được tháo từ két chứa vào máy
nghiền, máy nghiền than là loại máy nghiền Atox kiểu 3 con lăn được lắp đặt cùng
máy phân ly động kiểu RAKM. Có 4 mạch điều khiển được lắp đặt cho máy
nghiền than. Sau khi nghiền, than mịn được đưa tới các vịi phun nhờ khí từ các
quạt thổi cung cấp cho vịi phun calciner và vịi phun chính của lò. Dầu MFO được
một thiết bị gia nhiệt hâm sấy tới nhiệt độ 120 – 1300C và được bơm tới vòi phun
cho giai đoạn sấy và khởi động lò nung. Ngồi ra dầu cịn được cung cấp tới các
generator phát nhiệt cho sấy máy nghiền liệu và máy nghiền than.
1.2.3 Khu vực nghiền – đóng bao:
Xilơ chứa
Clinker

Máy nghiền xi
măng

Máy nghiền

CKP

Xilơ chứa xi
măng

Két chứa xi
măng

Máy đóng
bao

Máy đóng
bao

Máng xuất xi
măng

Xuất xi măng
rời cho ô tô

Xi măng thành phẩm được hệ thống vít tải, gầu nâng và mang khí động học
vận chuyển vào 4 xilô chứa. Để đồng nhất và tháo xi măng ra khỏi xilô, hệ thống
các quạt thổi được lắp đặt để sục khí vào khoang trộn. Xi măng được tháo ra tại
đáy duy nhất cho mỗi xilô bên trong khoang trộn rồi qua các van điều khiển lưu
lượng vào hệ thống máng khí động học và gầu nâng đến két chứa cho các máy
đóng bao. Máng khí động học xả xi măng rời trực tiếp ra các xe ô tô.
Công nghệ sản xuất xi măng

8

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2: CẤU TRÚC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CỦA NHÀ MÁY
2.1 Hệ thống điều khiển:
Hệ thống điều khiển của nhà máy gồm có 12 bộ PLC lắp đặt cho các công
đoạn sau:
+ Đập đá vôi, đập đất sét
+ Kho đá vôi, đất sét
+ Nghiền liệu
+ Cấp liệu lò nung
+ Nung Clinker
+ Nghiền than
+ Nghiền sơ bộ
+ Đập phụ gia, thạch cao
+ Nghiền xi măng
+ Đóng bao 1
+ Đóng bao 2
PLC là bộ điều khiển logic khả trình có những chức năng quan trọng nhất để
điều khiển hoạt động tồn nhà máy:
+ Điều khiển đóng mạch PID
+ Điều khiển trình tự động cơ
+ Phát hiện sai lỗi vận hành
+ Xử lý báo động
+ Quét tín hiệu analog, tín hiệu số
+ Thông tin với hệ thống ECS/OP Station
+ Thông tin với các PLC khác
Các bộ cáp cho kết nối mạng của hệ thống bao gồm:
+ 1 bộ 500m cáp Ethernet cho kết nối mạng tại vị trí kỹ thuật vận hành
+ 1 bộ 12km cáp Ethernet cho mạng PLC kể cả phạm vi kết nối giữa

phòng điều khiển trung tâm và phòng điều khiển tại chỗ
+ 1 bộ 4km cáp Device Net cho mạng cáp từ hệ thống PLC đến các
thiết bị được điều khiển từ xa hoặc tại chỗ.
+ Một modul kỹ thuật FLS – ACE/PLC nhãn hiệu FLSA
+ Một modul tài liệu FLS – ACE/PLC nhãn hiệu FLSA

2.2 Các vị trí vận hành:
a. Tại phịng điều khiển trung tâm:
Công nghệ sản xuất xi măng

9


Đồ án tốt nghiệp
Gồm 6 vị trí:
- 5 giao diện vận hành gồm máy tính, chuột, bàn phím để điều khiển q
trình. Trong đó có 2 máy tính chủ có dung tích ổ cứng và bộ nhớ gấp đơi máy tính
thường, cùng các thiết bị phụ để bảo vệ máy tính chủ. Máy in cho phép in các báo
động, máy in lazer cho báo cáo, máy in mầu để copy các màn hình cần thiết.
- Một vị trí kỹ thuật lập trình gồm 1 máy tính chủ 32 phần mềm PC
AnyWhere: phần mềm chương trình PLC AutoCAC Light; Microsoft Office For
Window, phần mềm ECS/Op Station cho giao diện HMI
b. Tại phịng điều khiển tại chỗ:
Có 4 phịng điều khiển tại chỗ cho các công đoạn sau:
- Đập đá vôi
- Đập đất sét
- Đập thạch cao
- Đóng bao xi măng
Thiết bị điều khiển tại mỗi phòng điều khiển tại chỗ gồm:
- 1 máy tính chủ màn hình 21 inch, chuột bàn phím

- Giá đỡ và các thiết bị đầu nối
Ngồi hệ thống điều khiển còn được trang bị các modul:
- Modul phần mềm FLS - SDR cho thu nhận dữ liệu, báo động, ghi
chép báo cáo và các chức năng khác.
- Modul phần mềm FLS - ECS/Op Station hiệu FLSA
- Một modul kỹ thuật FLS - ACE cho hệ thống các giao diện vận
hành, hiệu FLSA

2.3 Chức năng của hệ thống:
Việc đánh giá hệ thống tự động điều khiển quá trình dựa trên cơ sở khái
niệm về hệ thống FLS - ACE/System (Adaptable Control Engineering )
bao gồm các giao diện vận hành cho người và thiết bị dựa trên hệ thống FLS ECS/Op Station và các bộ điều khiển logic khả lập trình cho việc điều khiển và thu
nhận dữ liệu quá trình dựa trên hệ thống FLS - ACE Allen Bradley PLS System.
Hệ thống điều khiển các q trình chính bao gồm việc giám sát và điều
khiển các công đoạn sau:
- Nghiền liệu
- Cấp liệu lị nung
- Lị nung
Cơng nghệ sản xuất xi măng

10


Đồ án tốt nghiệp
- Máy làđể dễ
dàng trong việc quản lý cũng như truy cập. Cấu hình tạo ra một Tag group cũng
tương tự như việc tạo ra một Tag ngoại. Chỉ có điều khác là trong Tag group ta
phải thiết lập ra các Tag đơn có kiểu dữ liệu, truy cập địa chỉ khác nhau. ở đây, ta
sẽ đưa ra các bước tạo một Tag ngoại, để tạo ra một Tag ngoại ta thực hiện các
bước sau.

- Nhắp chuột phải vào PLC mà ta đã tạo ra, sau đó vào “New Tag”.
- Trong hộp thoại “ Tag Properties” hãy đặt tên Tag, chọn kiểu dữ liệu như
trong ví dụ của hộp thoại dưới đây.

Trong hộp thoại này ta có thể thiết lập các giá trị ban đầu cho Tag bằng cách
nhắp chuột vào “ Limits/ Reporting. Từ đây, ta tạo ra giá trị ban đầu là “0” hay
bằng “1” cho Tag bằng cách tick vào ô “ Start Velue”.
Đối với Tag group cũng thực hiện đặt các thông số tương tự như trên.

Công nghệ sản xuất xi măng

95


Đồ án tốt nghiệp
5.3.4 Truy nhập địa chỉ cho Tag:
Tuỳ theo mục đích ghép nối mà ta truy cập địa chỉ vào, ra hay biến nhớ. Nói
chung, cách truy cập này đảm bảo cho quá trình kết nối giữa giao diện trên Wincc
với Step 7.
Cách thức thực hiện truy cập địa chỉ được thực hiện như sau.
- Nhắp chuột vào nút “ Select” để mở hộp thoại “ Address Properties”,
- Từ hộp thoại này, ta có thể chọn các kiểu dữ liệu, địa chỉ vào, ra, hay biến
nhớ như trong hộp thoại sau.
Lưu ý rằng tuỳ thuộc vào kiểu đối tượng mà trong chương trình lập trình PLC đã
lập cho nó, mà ta truy nhập địa chỉ cho chính xác. Tránh trường hợp gán nhầm địa
chỉ dẫn tới lỗi cho hệ thống. Dưới đây là một hộp thoại gán địa chỉ cho Tag ngoại
như ví dụ dưới đây:

Lưu ý rằng, trong khung dữ liệu “ Data” có nhiều kiểu dữ liệu cho ta
chọn như DB, Bitmemory, Input, Output. Và tương ứng với mỗi một kiểu dữ liệu

là một kiểu địa chỉ khác nhau có thể là kiểu “ Word” hoặc kiểu “Byte”…
Tiếp theo ta có thể đặt địa chỉ tuyến tính cho các Tag khi cần thiết, chức năng này
chỉ cần thiết khi truy nhập các Tag ngoại, công việc này được tiến hành như sau.
- Chọn “Linear Scaling” và cho tích cực các trường “Process Value
Range” và “ Tag value Range”

Công nghệ sản xuất xi măng

96


Đồ án tốt nghiệp

-

Sau đó tiến hành đặt các giá trị cho các khoảng giá trị trên như ví dụ
trong hộp thoại sau.

Chú ý rằng, nếu muốn sử dụng các số dương hay âm để truy cập cho các Tag thì
phải sử dụng một Tag tín hiệu.

5.4 Địa chỉ kết nối với PLC của các thiết bị trong hệ thống:
Hệ thống van:
Tên đối tượng
Van điều khiển lượng than
Van trao đổi nhiệt
Van trao đổi nhiệt
Van dẫn gió 3 vào Precalciner
Van điều khiển gió 3
Van cấp bột liệu từ cyclon

tầng 5
Van cấp dầu
Van cấp bột liệu từ cyclon
tầng 4

Công nghệ sản xuất xi măng

Tag ghép nối
V1
V2
V3
V4
V5

Địa chỉ
Q8.1
Q8.2
Q8.3
Q8.4
Q8.5

V6

Q8.6

V7

Q8.7

V8

Q8.8

97


Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống cảm biến:
Tên đối tượng
Cảm biến nồng độ O2
Cảm biến nồng độ CO2
Cảm biến nồng độ NO2
Cảm biến nhiệt độ than
Cảm biến lưu lượng than
Cảm biến nhiệt độ gió
Cảm biến lưu lượng gió
Cảm biến áp suất gió
Cảm biến nhiệt độ Calciner
Cảm biến áp suất Calciner
Cảm biến tốc độ động cơ cấp
than
Cảm biến tốc độ động cơ cấp
gió
Cảm biến báo sự cố

Tag ghép nối
“Nong_do_O2”
“Nong_do_CO2”
“Nong_do_NO2”
“Nhiet_do_than”

“Luu_luong_than”
“Nhiet_do_gio”
“Luu_luong_gio”
“Ap_suat_gio”
“Nhiet_do_1”
“Ap_suat”

Địa chỉ
Q4.1
Q4.2
Q4.3
Q4.4
Q4.5
Q4.6
Q4.7
Q4.8
Q4.9
Q4.10

“Toc_do_thuc”

Q4.11

“Toc_do_thuc_1”

Q4.12

“Bao_su_co”

Q4.13

Thơng số PID điều khiển hệ thống:
Tên đối tượng

Tag ghép nối

Địa chỉ

Kp điều khiển than

Kp

DD124

Ki điều khiển than

Ki

DD16

Kd điều khiển than

Kd

DD20

Kp điều khiển gió

Kp_1

DD24

Ki điều khiển gió

Ki_1

DD28

Kd điều khiển gió

Kd_1

DD32

Cơng nghệ sản xuất xi măng

98


Đồ án tốt nghiệp
Hệ thống động cơ:
Tên đối tượng

Tag ghép nối

Địa chỉ

“ĐC1”

Q4.1

“ĐC2

Q4.2

“ĐC3”

Q4.3

Động cơ điều khiển băng
tải

“ĐC5”

Q4.5

Động cơ điều khiển khí từ
lò nung lên Calciner

“ĐC6”

Q4.6

Động cơ điều khiển van
cấp than
Động cơ điều khiển van
cấp gió
Động cơ điều khiển van
cấp dầu

Cơng nghệ sản xuất xi măng

99


Đồ án tốt nghiệp

5.5Giao diện giám sát hệ thống:
5.5.1 Giới thiệu:

- Từ giao diện giới thiệu ta có thể truy cập vào giao diện chính bằng cách
click vào nút “ Precalciner”. Để xem tồn bộ hệ thống
- Nêu muốn thốt khỏi chương trình thì click vào nút “ Exit “.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

100


Đồ án tốt nghiệp
5.5.2 Giao diện chính:

Giao diện chính gồm có :
-

Hai hệ thống tháp trao đổi nhiệt 5 tầng.
Mỏ đốt.
Hệ thống van cấp than, dầu cho mỏ đốt.
Hệ thống van cung cấp gió ba cho Calciner.
Calciner

Ngồi ra ta có thể truy nhập để xem đồ thị nhiệt độ của quá trình cháy
bằng cách click vào nút “ Đồ thị “ sau đó chọn “ Đồ thị nhiệt độ “
Khi hệ thống có lỗi thì nút “ Cảnh báo ” sẽ chuyển sang màu đỏ, để phát
hiện lỗi từ vị trí nào của hệ thống ta click vào nút này.
Ta có thể cài đặt thơng số Kp, Ki, Kd của bộ điều khiển gió và bộ điều
khiển than khi click vào nút “ ĐK Than “ , “ ĐK Gió “.
Ta cũng có thể giám sát tốc độ của động cơ cấp than và động cơ cấp gió
khi click vào nút “ ĐC1 “ và “ ĐC2 “

Công nghệ sản xuất xi măng

101


Đồ án tốt nghiệp
Từ giao diện chính ta có thể giám sát được tồn bộ tình trạng hoạt động của hệ
thống.
-

Calciner Bunrner là phần hiện thị số liệu của mỏ đốt bao gồm:
+ Nhiệt độ dầu cung cấp.
+ Áp suất dầu cung cấp.
+ Lượng dầu cung cấp cho mỏ đốt.
+ Phần trăm cháy của dầu.
+ Giá trị nhiệt độ đặt của Calciner.

-

+ Giá trị nhiệt độ thực của Calciner.
Bảng hiện thị nồng độ của các khí có trong Calciner khi q trình nung

xảy ra:
+ Nồng độ khí O2.

-

+ Nồng độ khí CO.
+ Nồng độ khí NO2.
Bảng hiển thị nhiệt độ, lưu lượng của than và gió cung cấp cho mỏ đốt
trong một giờ.

5.5.3 Đồ thị:

Công nghệ sản xuất xi măng

102


Đồ án tốt nghiệp
Muốn xem đồ thị biểu diễn nhiệt độ của Calciner theo thời gian ta click vào nút “
Đô thị nhiệt độ “

-

Bên phải cửa sổ là đồ thị nhiệt độ của Calciner theo thời gian.
Bên trái cửa sổ là thông số của nhiệt độ được ghi chi tiết theo từng thời
điểm. Cứ một giây giá trị của nhiệt độ lại được cập nhật và gửi về bảng
thống kê.

Nếu click vào nút hình máy in của bảng thơng số nhiệt độ thì tất cả các
thống kê này sẽ được in ra một file văn bản, đây là chức năng Report của WinCC.

Điều này giúp cho người vận hành có thể giám sát được nhiệt độ của hệ thống một
cách triệt để nhất.
Ngồi ra các nút cịn lại sẽ cho ta thầy đồ thị của nồng độ các khí có trong
thành phần cháy của Calciner. Như:O2, CO2, NO2.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

103


Đồ án tốt nghiệp
5.5.4 Giám sát động cơ:
Chức năng này cho ta giám sát được tốc độ của động cơ theo từng thời
điểm, điều này giúp cho việc so sánh tốc độ thực và tốc độ đặt của động cơ rất
thuận tiện. Các trạng thái làm việc của động cơ cũng được hiển thị trên giao diện
giám sát, như: động cơ dừng, động cơ đang chạy, động cơ bị hỏng. Động cơ làm
việc ở trạng thái nào thì đèn tín hiệu ở trạng thái đó sẽ nhấp nháy. Ví dụ: động cơ
đang chạy việc thì đèn xanh sẽ nhấp nháy.

Động cơ cấp than cũng được giám sát với giao diện giống như của động cơ
điều khiển gió.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

104


Đồ án tốt nghiệp
5.5.5 Chức năng điều khiển:
Việc nhập tham số điều khiển cho bộ điều khiển than và bộ điều khiển gió

được thực hiện từ giao diện điều khiển than và điều khiển gió.

Các tham số Kp, Ki, Kd của bộ điều khiển lưu lượng than sẽ được nhập từ
cửa sổ này sau khi ấn nút “ Chấp nhận “ số liệu sẽ được truyền xuống PLC qua địa
chỉ được khai báo từ trước. Nếu như nhập sai ta có thể hủy bỏ và nhập lại.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

105


Đồ án tốt nghiệp
5.5.6 Giao diện cảnh báo

Nếu có cảnh báo ta chỉ cần truy nhập vào nút “ cảnh báo “ từ đó ta có thể biến nào
đang được cảnh báo.Như ở trên ta thấy nut “ nhiệt độ “ chuyển sang mà đỏ tức là
biến nhiệt độ đang được cảnh báo. Truy nhập vào đó ta được bảng báo cáo. Từ
bảng báo cáo ta có thể biết được thời gian, ngày, giờ xảy ra sự cố để có thể giám
sát quy trách nhiệm cho tổ, ca đã vận hành gây ra sự cố.

Công nghệ sản xuất xi măng

106


Đồ án tốt nghiệp

KẾT LUẬN
Qua thời gian nghiên cứu, làm việc và được sự chỉ bảo tận tình của cơ giáo
PGS.TS Phan Xuân Minh. Em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình với các

nhiệm vụ:
-

Nghiên cứu cơng nghệ và hệ thống điều khiển sản xuất xi măng.

-

Khảo sát hệ thống Precalciner của nhà máy.
Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ cho Precalciner.

- Thiết kể hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu trên nền WinCC.
Đồng thời em cũng xin phép được đề xuất các ý kiến phát triển đồ án, để đồ án
hoàn thiện hơn và có thể đưa vào áp dụng trong thực tế:
- Xây dựng quan hệ mờ giữa lưu lượng gió và lưu lượng than cung cấp
cho mỏ đốt của Precalciner. Để từ lượng than cung cấp ta có thể biết
được lượng gió cần thiết để đảm bảo phản ứng cháy xảy ra hồn tồn.
Do thời gian khơng có nhiều và lần đầu tiên bắt tay vào thiết kế một hệ
thống phức tạp nên đồ án khơng thể tránh được nhưng thiếu sót, do đó em mong
nhận được nhiều sự chỉ bảo góp ý của các thầy giáo, cô giáo để đổ án của chúng
em có thể được hồn thiện hơn nữa.
Qua đây em cũng bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến các thầy cơ giáo
trong bộ mơn, đặc biệt là cô giáo PGS.TS Phan Xuân Minh cung tập thể cán bộ kỹ
sư xưởng Điện – Điện Tử nhà máy xi măng Tam Điệp đã giúp đỡ em rất nhiều tron
q trình làm đồ án.

Cơng nghệ sản xuất xi măng

107

Đồ án tốt nghiệp
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Doãn Phước: Lý thuyết điều khiển tuyến tính. Nhà xuát bản Khoa
học và Giáo dục,2002.
[2] PGS.TS Phan Xuân Minh; Nguyễn Doãn Phước; Vũ Vân Hà: Tự động hóa
với Simatic S7 – 300 . Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 2002.
[3] Nguyễn Văn Hịa: Cơ sở tự động hóa.
[4] Phạm Cơng Ngô: Lý thuyết điều khiển tự động.
[5] Tài liệu kỹ thuật về nhà máy xi măng Tam Điệp

Công nghệ sản xuất xi măng

108


Đồ án tốt nghiệp

Mục Lục
Lời nói đầu…………..……………………………………………………...1

Phần 1:
Nghiên cơng nghệ sản xuất xi măng và hệ thống điều khiển của
nhà máy...........................................................................................2
Chương 1
Công nghệ sản xuất xi măng……………………………………………….3
1.1 Giới thiệu chung về nhà máy……………………………………………3
1.2 Giới thiệu các công đoạn trong nhà máy………………………………..4

Chương 2
Cầu trúc hệ thống điều khiển của nhà máy…………………………...…..9

2.1 Hệ thống điều khiển……………………………………………………..9
2.2 Các vị trí vận hành………………………………………………………9
2.3 Chức năng của hệ thống……………………………………………….10
2.4 Giám sát và điều khiển FLF - ECS Expert…………………………….13

Chương 3
Hệ thống mạng Ethernet toàn nhà máy……………………………….....16
3.1 Giới thiêu chung………………………………………………………16
3.2 Hệ thống mạnh lưới đầu nối…………………………………………..17
3.3 Hoạt động của mạng Ethernet………………………………………...19
3.4 Hệ thống PLC Cabinet………………………………………………..22
3.5 Bộ xử lý điều khiển ( Process controller)…………………………….25
3.6 Các bộ cung cấp nguồn……………………………………………….25
3.7 Hệ thống chuyển mạch quang FIBER SWICHES……………………25

Phần 2:

Thiết kế hệ thống điều khiển nhiệt độ cho Precalciner……….28
Chương 1
Nghiên cứu quá trình tiền nung Clinker…………………………………29
1.1 Cấu tạo và chứng năng của PRECALCINER………………………...29
Công nghệ sản xuất xi măng

109