Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG LA HIÊN THÁI NGUYÊN TRẦN THỊ TUYẾT LAN THÁI NGUYÊN 2008 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT NGÀNH : TỰ ĐỘNG HOÁ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG LA HIÊN THÁI NGUYÊN Học viên: Trần Thị Tuyết Lan Người HD Khoa Học: TS. Nguyễn Thanh Hà THÁI NGUYÊN 2008 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 THUYẾT MINH LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG LA HIÊN THÁI NGUYÊN Học viên: Trần Thị Tuyết Lan Lớp: TĐHK8 Chuyên ngành: Tự động hoá Hướng dẫn khoa học: T.S. Nguyễn Thanh Hà Ngày giao đề tài: 01/10/2007 Ngày hoàn thành: 30/04/2008 KHOA ĐT SAU ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐHKT CÔNG NGHIỆP *** CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc o0o Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 Mục lục Mục Tên đề mục Trang Trang phụ bìa 1 Lời nói đầu 2 Mục lục 5 Chương 1 Công nghệ sản xuất và hệ thống tự động hoá của nhà máy xi măng la hiên thái nguyên 7 1.1 Sơ lược về quá trình hình thành và cấu trúc tổ chức của nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên 7 1.2 Giới thiệu chung về sơ đồ tổ chức của nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên 8 1.3 Tóm tắt công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy 9 1.4 Hệ thống tự động hoá trong quá trình sản xuất 16 1.5 Kết luận 23 Chương 2 Tổng quan về PLC và PLC S7-300 24 2.1 Mở đầu 24 2.2 Các thành phần cơ bản của một PLC 25 2.3 Lập trình cho PLC 30 2.4 Đánh giá ưu nhược điểm của PLC 32 2.5 PLC S7-300 33 Chương 3 Ứng dụng PLC cho quá trình công nghệ 38 3.1 Thuật toán 38 3.2 Cấu hình cứng 43 3.3 Cấu hình mạng 43 3.4 3.5 Địa chỉ hoá các đầu vào ra Chương trình thu thập dữ liệu với phần mềm STEP7 44 46 Chương 4 Mô phỏng hoạt động của hệ thống 47 4.1 Khái niệm cơ bản về WinCC 47 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 4.2 Những đặc điểm chính của WinCC 48 4.3 Các thành phần của WinCC 50 4.4 Hệ thống WinCC (The basic WinCC system) 54 4.5 Cách thức làm việc với WinCC 55 4.6 Sơ đồ chức năng của WinCC 56 4.7 Giao tiếp trong WinCC 57 4.8 Tạo các Funtion và các Action 60 4.9 Thiết kế các trang trên wincc cho việc giám sát hệ thống điều khiển lò quay 61 Kết luận 68 Tài liệu tham khảo 69 Phụ lục 70 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 Lời nói đầu Sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật máy tính đã cho ra đời các thiết bị điều khiển số như CNC, PLC… các thiết bị này cho phép khắc phục được rất nhiều các nhược điểm của hệ thống điều khiển trước đó và đáp ứng được yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật trong sản xuất. Với sự phát triển của khoa học công nghệ như hiện nay thì việc ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC để tự động hoá quá trình sản xuất, nhằm mục tiêu tăng năng xuất lao động, giảm sức người, nâng cao chất lượng sản phẩm đang là một vấn đề cấp thiết và có tính thời sự cao. Luận văn với đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng PLC trong công nghệ sản xuất tại nhà máy xi măng Thái Nguyên” nhằm mục đích tìm hiểu nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển PLC trong sản xuất. Đối tượng để luận văn đề cập đến là lò quay trong nhà máy xi măng La Hiên – Thái Nguyên, đây là một nhà máy hiện nay đã có mức độ tự động hoá được nâng lên rất cao với việc sử dụng thiết bị điều khiển PLC S7-300 cùng với các thiết bị khác của hãng SIEMENS. Luận văn bao gồm những nội dung chính như sau: Chương 1: Công nghệ sản xuất và hệ thống tự động hoá của nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên Chương 2: Tổng quan về PLC và PLC S7-300 Chương 3: Ứng dụng PLC cho quá trình công nghệ Chương 4: Mô phỏng hoạt động của hệ thống Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 Trong quá trình tiến hành làm luận văn, mặc dù được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn T.S. Nguyễn Thanh Hà và bản thân tác giả cũng đã cố gắng tham khảo tài liệu và tìm hiểu thực tế trong nhà máy nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và nhận xét đánh giá quí báu của các thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình và chu đáo của giáo viên hướng dẫn T.S. Nguyễn Thanh Hà đã giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành được luận văn này. Xin chân thành cảm ơn Học viên Trần Thị Tuyết Lan Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 CHƢƠNG 1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VÀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HOÁ CỦA NHÀ MÁY XI MĂNG LA HIÊN THÁI NGUYÊN 1.1 Sơ lƣợc về quá trình hình thành và cấu trúc tổ chức của nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên Quá trình phát triển của ngành công nghiệp xi măng Việt Nam nói chung luôn phụ thuộc vào hai yếu tố cơ bản: một mặt gắn với điều kiện phát triển kinh tế - xã hội chung của đất nước, một mặt khác cũng phụ thuộc vào trình độ phát triển công nghệ, kỹ thuật và thiết bị sản xuất xi măng trên thế giới. Nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên được xây dựng ở nơi có nguồn nguyên liệu dồi dào và thuận lợi cho việc vận chuyển nhiên, nguyên liệu bằng đường bộ. Nhà máy xi măng La Hiên được thành lập ngày 01 tháng 01 năm 1995. Ban đầu nhà máy có một dây chuyền sản xuất lò đứng với công suất 60 nghìn tấn sản phẩm/năm. Năm 1996 nhà máy đưa thêm 01 dây chuyền lò đứng thứ 2 với công suất 80 tấn sản phẩm/năm. Năm 2005 đưa thêm 01 dây chuyền lò quay công suất 300 nghìn tấn sản phẩm/năm. Nhà máy là một đơn vị thành viên của Công ty Than nội địa thuộc Tập đoàn Công nghiệp Than khoáng sản Việt Nam. Quá trình xây dựng nhà máy từ thiết kế kỹ thuật, lắp đặt thiết bị và vận hành chạy thử do các chuyên gia của Trung Quốc đảm nhiệm. Cán bộ, công nhân Việt Nam được tiếp nhận công nghệ và tổ chức thực hiện. Hiện nay, nhà máy cách trung tâm thành phố Thái nguyên 18km nằm trên quốc lộ 1B (Thái Nguyên - Lạng Sơn). Giao thông thuận tiện, các nguồn nguyên liệu chính cung cấp cho nhà máy ( quặng, sắt, đá vôi, đất sét ) ở trong phạm vi không quá 30km. Sản phẩm của nhà máy hiện nay được tiêu thụ trên các thị trường thuộc các tỉnh: Thái Nguyên, Hà Nội, Quảng Ninh, Bắc Kạn, Vĩnh Phúc, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 1.2 Giới thiệu chung về sơ đồ tổ chức của nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên GIÁM ĐỐC PHÓ GIÁM ĐỐC KỸ THUẬT QMR PHÓ GIÁM ĐỐC CƠ ĐIỆN PHÓ GIÁM ĐỐC HC-BV PHÓ GIÁM ĐỐC SẢN XUẤT PHÒNG KỸ THUẬT SX XI MĂNG Phân xƣởng liệu sống Phân xƣởng lò nung Phân xƣởng thành phẩm Phòng cơ điện PX vận tải PX cơ điện Phòng TCNS Phòng KDTT Phòng KHVT Phòng TCKT phòng TCKTTK Phòng thanh tra Phòng HC Đội bảo vệ Trạm Y tế Phòng an toàn PX cấp liện PX lò quay Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 1.3 Tóm tắt công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy Xi măng poolăng hỗn hợp là loại chất kết dính thủy, được chế tạo bằng cách nghiền mịn hỗn hợp clanker với các loại phụ gia khoáng và một lượng thạch cao cần thiết hoặc bằng cách trộn đều các phụ gia khoáng đã nghiền mịn với xi măng poolăng không chứa phụ gia khoáng. Clanhker xi măng poolăng dùng để sản xuất xi măng poolăng hỗn hợp có hàm lượng magiê oxits (MgO) không lớn hơn 5 %. Phụ gia khoáng bao gồm phụ gia khoáng hoạt tính và phụ gia đầy: - Phụ gia khoáng hoạt tính gồm các loại vật liệu thiên nhiên nhân tạo ở dạng nghiền mịn có tính chất puzôlan và tính chất thủy lực. - Phụ gia đầy gồm các loại vật liệu khoáng thiên nhiên hoặc nhân tạo, thực tế không tham gia vào quá trình hyđrat hóa xi măng, chúng chủ yếu đóng vai trò cốt liệu mịn, làm tốt thành phần hạt và cấu trúc đá xi măng. Phụ gia công nghệ gồm các loại phụ gia có tác dụng cải thiện tính chất của xi măng nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng hoặc để tăng cường quá trình nghiền và vận chuyển đóng bao và bảo quản xi măng. Tùy theo chất lượng xi măng và phụ gia, tổng lượng các loại phụ gia khoáng ( không kể thạch cao) trong xi măng poolăng hỗn hợp, tính theo khối lượng xi măng không lớn hơn 40% trong đó phụ gia đầy không lớn hơn 20%, phu gia công nghệ không lớn hơn 1%. *Yêu cầu chất lượng của xi măng poolăng hỗn hợp: - Mác của xi măng poolăng hỗn hợp gồm: PCB 30 và PCB 40, trong đó: +) PCB là kí hiệu qui ước cho xi măng poolăng hỗn hợp. +) Các trị số 30,40 là giới hạn cường độ nén của mẫu vữa xi măng sau 28 ngày dưỡng hộ tính bằng N/mm 2 , xác định theo TCVN 6016: 1995 (ISO 679: 1999(E)). - Các chỉ tiêu chất lượng qui định trong bảng 1.1: [...]... rất nhiều nước, một trong những thiết bị đó là thiết bị điều khiển khả trình PLC, thiết bị điều khiển PLC ra đời đã khắc phục được rất nhiều những nhược điểm của hệ thống điều khiển cổ điển điều khiển kiểu Rơle, bản chất của các thiết bị điều khiển PLC là một hệ vi xử lý chuyên dụng phục vụ cho các bài toán điều khiển logíc, khác với điều khiển kiểu rơle thì thiết bị điều khiển PLC hoàn toàn có thể... cấp điều khiển - Dự phòng hỗ trợ và cắt đổi giữa các trạm thao tác - Phần mềm ứng dụng trạm công trình sư đến trạm thao tác, trạm điều khiển * Điều khiển dòng: - Dòng điều khiển điều tiết tự động cấp liệu đuôi lò - Dòng điều khiển điều tiết tự động cấp than đầu lò - Dòng điều khiển điều tiết tự động cấp than lò phân giải đuôi lò - Dòng điều khiển điều tiết tự động cửa van hồi nước tháp gia ẩm - Dòng điều. .. quá trình sản xuất - Hoàn thành hình thức điều khiển phức tạp ( mà trạm điều khiển PLC không thể hoàn thành được) bao gồm: +) Điều khiển phối liệu sống +) Điều khiển cân bằng gió máy làm nguội kiểu ghi Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 22 +) Điều khiển cấp than đuôi lò +) Căn cứ hàm lượng CO điều khiển tự động dừng máy điện trường cao áp của lọc bụi tĩnh điện... 19 - Điều khiển và kiểm tra số liệu vận hành công đoạn nghiền bột liệu sống - Điều khiển và kiểm tra mức liệu silô đồng nhất * Trạm điều khiển đuôi lò: - Điều khiển trình tự dừng và khởi động của thiết bị điện công đoạn ra liệu và silô đồng nhất liệu - Điều khiển trình tự khởi động và dừng thiết bị điện công đoạn cấp liệu đuôi lò - Điều khiển khởi động và dừng quạt chịu nhiệt cao đuôi lò - Điều khiển. .. Trạm điều khiển đầu lò: - Điều khiển trình tự khởi động - dừng thiết bị điện truyền động của lò quay - Điều khiển trình tự khởi động - dừng thiết bị điện khác của công đoạn trong lò - Điều khiển và kiểm tra số liệu vận hành của hệ thống điều tốc trực lưu số của động cơ chính của lò quay - Điều khiển và kiểm tra số liệu nhiệt công trong quá trình sản xuất như nhiệt độ dầu của các công đoạn trong lò,... trong đó một trạm đồng thời là trạm công trình sư; trạm thao tác đều nằm ở buồng điều khiển trung tâm; ngoài ra buồng điều khiển trung tâm có lắp đặt một máy in khổ rộng, để in tài liệu của hệ thống; Cấp điều khiển quá trình có một trạm điều khiển, 2 trạm từ xa I/O: +) Trạm I/O đập đá vôi (bao gồm đập đá vôi, đồng nhất đá vôi) +) Trạm điều khiển nghiền liệu I/O (bao gồm vận chuyển đá vôi, chứa nguyên... học kỹ thuật như PLC, CNC Thiết bị điều khiển khả trình PLC ra đời cho phép khắc phục được rất nhiều nhược điểm của các hệ điều khiển liên kết cứng trước đây và việc sử dụng PLC đã trở nên rất phổ biến trong công nghiệp tự động hóa PLC (Programmable Logic Controler) là thiết bị điều khiển lập trình được (hay còn gọi là khả trình), cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông... hỗn hợp liệu +) Đóng bao xi măng +) Trạm nén khí +) Nhà bơm nước tuần hoàn Từ đập đá vôi đến chứa clinker và hỗn hợp liệu, toàn bộ hai công đoạn sản xuất chính là chuẩn bị liệu sống và nung clinker đều sử dụng hệ thống DCS, thực hiện việc điều khiển tập trung thao tác phân tán Đóng bao xi măng, trạm nén khí, nhà bơm nước tuần hoàn và các hạng mục phân tán đều sử dụng điều khiển bằng đồng hồ thông... nước tháp gia ẩm - Dòng điều khiển điều tiết tự động phối liệu sống Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 23 Tóm lại Trong công nghệ sản xuất xi măng có rất nhiều công đoạn có thể được tự động hoá và xây dựng thành một hệ điều khiển DCS mà trong đó phải sử dụng các thiết bị điều khiển thích hợp Hiện nay có rất nhiều thiết bị điều khiển phục vụ cho các bài toán... lượng theo tỉ lệ đã tính đưa vào máy nghiền bi chu trình kín và đưa lên máy phân ly để tuyển độ mịn Bột xi măng đạt độ mịn theo yêu cầu kỹ thuật được chuyển vào các silô chứa xi măng Xi măng bột sau máy phân ly được kiểm tra các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn TCVN 6260:1997 đạt yêu cầu được đem đóng bao và xuất kho 1.3.5 Quá trình đóng bao và lƣu kho: Xi măng được chuyển đến máy đóng bao để đóng bao xuất thẳng . chức của nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên 7 1.2 Giới thiệu chung về sơ đồ tổ chức của nhà máy xi măng La Hiên Thái Nguyên 8 1.3 Tóm tắt công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy 9 1.4. nghiên cứu ứng dụng của bộ điều khiển PLC trong sản xuất. Đối tượng để luận văn đề cập đến là lò quay trong nhà máy xi măng La Hiên – Thái Nguyên, đây là một nhà máy hiện nay đã có mức độ tự. thao tác đều nằm ở buồng điều khiển trung tâm; ngoài ra buồng điều khiển trung tâm có lắp đặt một máy in khổ rộng, để in tài liệu của hệ thống; Cấp điều khiển quá trình có một trạm điều khiển,