Hệ Thống Tự Động Hóa Trong Quá Trình Sản Xuất

phản ứng hóa lý hình thành clinker. Clinker ra lò qua hệ thống máy làm lạnh được chuyển vào ủ trong các silô chứa clinker chờ chuyển tới máy nghiền tiếp theo.

1.3.4. Quá trình nghiền xi măng:

Clinker, thạch cao và phụ gia hoạt tính được cân băng điện tử định 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 lưu kho:

Xi măng được chuyển đến máy đóng bao để đóng bao xuất thẳng hoặc xếp thành từng lô. Sau khi kiểm tra các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn TCVN 6260:1997 và đạt yêu cầu mới được nghiệm thu, đánh dấu lưu giữ chuẩn bị xuất kho.

1.4. Hệ thống tự động hóa trong quá trình sản xuất

Với công nghệ như đã trình bày ở trên, phạm vi thiết kế tự động hóa của nhà máy bao gồm 7 phần sau:

+) Đập đá vôi, đồng nhất sơ bộ đá vôi

+) Bãi chứa nguyên nhiên liệu, chứa nguyên liệu và phối liệu, sấy liệu và nghiền mịn và đỉnh silô đồng nhất.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 81 trang tài liệu này.

+) Đồng nhất liệu sống và cấp liệu, xử lý khí thải đuôi lò, khung giá đuôi lò.

+) Giữa lò, đầu lò và nghiền than, làm nguội clinker và vận chuyển clinker, chứa clinker và 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 dụng.

1.4.1. Nguyên tắc thiết kế.

Nguyên tắc chung: là thực dùng, tin cậy, kinh tế.

Tính thực dùng: Kết hợp đầy đủ đặc điểm từng bộ phận của dây chuyền công nghệ, những công đoạn sản xuất chính của dây chuyền sử dụng điều khiển bằng DCS. Hệ thống DCS được thiết kế nhất thiết phải thích ứng với công nghệ sản xuất sau khi cải tạo, hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu điều khiển cụ thể, từ phương diện điều khiển vì công suất chất lượng của cả dây chuyền đưa ra đảm bảo kỹ thuật.

Độ tin cậy: Hệ thống chọn sử dụng cần có độ tin cậy cao, từ phương diện thiết bị là điều khiển quá trình sản xuất ổn định, tỉ lệ vận hành thiết bị cao đưa ra đảm bảo về thiết bị.

Tính kinh tế: Hệ thống chọn dùng phải đảm bảo tính kinh tế, độ tin cậy cao, kết hợp tình hình cụ thể của dây chuyền sản xuất, xem xét tổng hợp đến đầu tư cho cả hệ thống, tính năng của hệ thống, trình độ điều khiển... và các nhân tố kinh tế kỹ thuật khác đảm bảo tính kinh tế của toàn hệ thống.

1.4.2. Phương án hệ thống điều khiển DCS

Hệ thống DCS của phương án thiết kế này do 2 cấp cấu thành đó là: cấp điều khiển thao tác và cấp điều khiển quá trình, giữa sử dụng liên kết bằng mạng công nghiệp Ethernet network.

Cấp điều khiển thao tác thiết kế 3 trạm thao tác, 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 nhiên liệu, chứa nguyên liệu và phối liệu, sấy nghiền liệu và đỉnh silô đồng nhất)

+) Trạm điều khiển đuôi lò (bao gồm silô đồng nhất liệu, cấp liệu đuôi lò, xử lý khí thải đuôi lò, khung giá đuôi lò).

+) Trạm điều khiển đầu lò (bao gồm giữa lò, đầu lò và nghiền than, làm nguội clinker và vận chuyển, chứa clinker và liệu hỗn hợp.

Với mục đích sau này mở rộng, hệ thống DCS để dự phòng một số đầu cắm mạng cho hệ thống sản xuất xi măng.

Các trạm điều khiển lần lượt nằm ở vị trí buồng điều khiển các công đoạn (dùng cùng buồng phối điện động lực tương ứng).

1.4.3. Tính năng hệ thống DCS

Trạm thao tác, trạm điều khiển của hệ thống DCS của bản thiết kế này có những tính năng cụ thể sau:

* Trạm đập đá I/O

- Điều khiển trình tự khởi động dừng của thiết bị điện công đoạn đập đá vôi.

- Điều khiển trình tự khởi động dừng của thiết bị điện công đoạn liệu vào kho nguyên liệu.

- Điều khiển đồng nhất xả liệu kho đồng nhất đá vôi.

- Điều khiển và kiểm tra số liệu vận hành công đoạn đập đá vôi.

- Điều khiển và kiểm tra số liệu vận hành công đoạn liệu vào kho nguyên

liệu.

* Trạm I/O nghiền liệu sống:

- Điều khiển trình tự khởi động dừng của thiết bị điện công đoạn ra liệu của

silô nguyên liệu.

- Điều khiển trình tự khởi động dừng của thiết bị điện công đoạn nghiền liệu

sống.

- Điều khiển khởi động dừng động cơ cao áp của máy nghiền liệu đứng.

- Điều khiển trình tự khởi động dừng của thiết bị điện công đoạn liệu vào silô

đồng nhất.

- Điều khiển phối liệu liệu sống.

- Điều khiển và kiểm tra số liệu vận hành hệ thống nghiền liệu đứng.

- Điều khiển và kiểm tra số liệu vận hành hệ thống trạm dầu bôi trơn máy nghiền liệu đứng.

- 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 trình tự dừng và khởi động thiết bị điện hệ thống cấp thoát nước

tháp gia ẩm đuôi lò.

- Điều khiển trình tự dừng và khởi động thiết bị điện công đoạn hồi bụi đuôi

lò.

- Điều khiển trình tự dừng và khởi động hệ thống điều khiển lọc bụi tĩnh điện

đuôi lò.

- Điều khiển và kiểm tra số liệu nhiệt công của quá trình sản xuất như áp lực, lưu lượng, vòng quay, mức liệu, tải trọng của công đoạn cấp liệu đuôi lò.

- Điểu khiển và kiểm tra tham số vận hành của quạt chịu nhiệt cao đuôi lò.

- Điểu khiển và kiểm tra tham số nhiệt công trong quá trình sản xuất của nhiệt độ, áp lực, hàm lượng CO, độ mở cửa gió. v.v... của lò phân giải và tháp trao đổi nhiệt đuôi lò.

- Điều khiển và khiển tra tham số nhiệt công quá trình sản xuất của áp lực, lưu lượng, độ mở của van của hệ thống cấp nước cho tháp gia ẩm đuôi lò.

- Điều khiển và kiểm tra tham số nhiệt công trong quá trình sản xuất của nhiệt độ, áp lực, độ mở của gió của công đoạn hồi bụi đuôi lò.

- Điều khiển và kiểm tra tham số vận hành của điện lưu, điện áp, điện trường ba điện cao áp của hệ thống điều khiển lọc bụi tĩnh điện đuôi lò

- Điều khiển chống tắc của tháp trao đổi nhiệt.

- Kiểm tra số liệu áp lực đường ống khí ra trạm khí nén.

- Kiểm tra số liệu áp lực miệng nước ra của nhà bơm nước tuần hoàn.

lò.

* 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

- 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, nhiệt độ của bánh đẩy.v.v...

- Điều khiển trình tự khởi động hoặc dừng các thiết bị điện công đoạn chứa than nguyên liệu.

- Điều khiển trình tự khởi động hoặc dừng các thiết bị điện chuẩn bị than bột.

- Điều khiển trình tự khởi động hoặc dừng các thiết bị điện công đoạn cấp than đầu lò.

- Điều khiển trình tự khởi động hoặc dừng các thiết bị điện công đoạn vận chuyển đập làm nguội clinker.

- Điều khiển trình tự khởi động hoặc dừng các thiết bị điện công đoạn lọc bụi gió thừa.

- Điều khiển trình tự khởi động hoặc dừng các thiết bị điện công đoạn ra liệu của silô clinker.

- Điều khiển và kiểm tra lưu lượng cấp than nguyên liệu.

- Điều khiển và kiểm tra số liệu nhiệt công trong quá trình sản xuất như nhiệt độ công đoạn chuẩn bị than mịn, áp lực, tải trọng, điện lưu, độ mở của cửa gió . . .

- Điều kiển và kiểm tra số liệu nhiệt công trong quá trình sản xuất như nhiệt độ công đoạn cấp than đầu lò, áp lực, tải trọng, điện lưu, độ mở của cửa gió...

- Kiểm tra tham số nhiệt công của quá trình sản xuất như nhiệt độ công đoạn làm nguội, nghiền, vận chuyển clinker, áp lực, vòng quay, điện lưu, độ mở của cửa gió...

- Điều khiển tốc độ biến tần chuyền động hai đoạn thân ghi chính của máy làm nguội kiểu ghi.

- Kiểm tra tham số nhiệt công của quá trình sản xuất như nhiệt độ công đoạn lọc bụi gió thừa, áp lực, vòng quay, điện lưu, độ mở của của gió...

- Điều khiển điều tốc biến tần công đoạn ra liệu silô clinker.

- khống chế điều tiết tự động cấp than đầu lò.

- khống chế điều tiết tự động cấp than lò phân giải đuôi lò.

* Trạm thao tác.

- Sử dụng sơ đồ lưu trình công nghệ một cách hình tượng, trực quan, toàn diện, phong phú; Lưu trình công nghệ quá trình sản xuất hiển thị chia tầng, chia công đoạn, và luôn hiển thị rõ ràng trạng thái vận hành của các thiết bị điện từng công đoạn và các tham số công nghệ của dây chuyền sản xuất.

- Sử dụng sơ đồ xu thế chia nhóm chỉ đạo thực tế giá trị, hiển thị chia nhóm xu thế biến đổi có tính chất lịch sử ở từng nhóm thiết bị với các tham số tương quan giữa các nhóm trong quá trình sản xuất, chỉ đạo thao tác từng vị trí.

- Sử dụng sơ đồ bảng biểu để liệt kê các tham số một cách hoàn chỉnh, trực quan; Chia trang hiển thị tham số công nghệ của lưu trình công nghệ.

- Sử dụng menu dừng - khởi động thiết bị một cách rõ ràng, đơn giản, chia đoạn để thực hiện dừng - khởi động máy đơn và dừng - khởi động liên kết các thiết bị điện, và điều khiển quá trình dừng - khởi động thiết bị, hiển thị thời gian thực chỉ thị phương thức điều khiển khởi động công đoạn.

- Sử dụng menu khởi động - dừng thiết bị kiểu bật lên, thực hiện nhiệm vụ dừng - khởi động thiết bị.

- Sử dụng menu mặc định tham số kiểu bật lên, trạm điều khiển thiết kế thời gian thực và giá trị các tham số điều khiển hệ số PIĐ tự động điều khiển...

- Tham số công nghệ quá trình sản xuất sẽ báo động khi bị vượt giới hạn và báo động sự cố thiết bị trong 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.

+) 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.

- Báo động kịp thời khi các tham số công nghệ bị vượt và các thiết bị gặp sự cố trong quá trình sản xuất.

- Ghi nhớ toàn bộ số liệu quá trình sản xuất, bao gồm báo động và kiểm tra số liệu tham số công nghệ.

- Sử dụng menu ghi nhớ số liệu và sơ đồ xu thế, có thể dùng để phân tích sự cố và phân tích sự thay đổi của quá trình sản xuất.

- In ra báo cáo của quá trình sản xuất.

* Trạm công trình sư:

- Hoàn thành những nhiệm vụ cơ bản của trạm thao tác.

- Quản lý bảo dưỡng hệ thống.

- Lập trình hệ thống

- Thao tác bố trí quyền hạn.

- Kiểm tra dữ liệu quản lý thiết bị.

* Mạng công nghiệp:

- Trao đổi các số liệu giữa cấp thao tác và 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 khiển điều tiết tự động phối liệu sống.

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 tự động hoá quá trình đã được sản xuất và bán ra ở 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 thu thập và lưu trữ dữ liệu, có khả năng điều khiển hệ thống trong nhà máy, hoặc điều khiển một công đoạn nào đó, việc thay đổi bài toán điều khiển hoàn toàn được thực hiện dễ dàng với việc thay đổi chương trình phần mềm trợ giúp…

Ở Việt Nam hiện nay có một số thiết bị mang tính thương phẩm cao và được sử dụng khá nhiều, ví dụ như omron với dòng sản phẩm CPM, CQM, Siemen với dòng sản phẩm S5, S7-200, S7-300, S7-400, Mitsubishi…

Hiện nay nhà máy đã và đang sử dụng một số sản phẩm của hãng SIEMENS, một sản phẩm hiện nay đang có uy tín trên thị trường Việt Nam và quốc tế, do vậy trong phạm vi đề tài tác giả ứng dụng với sản phẩm PLC S7-300 trong sản xuất là một sản phẩm của hãng SIEMENS.