Đồ án Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất gạch men

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH MEN Giáo viên hướng dẫn :TS.Nguyễn Văn Hòa Sinh viên thực hiện :Nguyễn Quang Lâm :Nguyễn Trung Cương Lớp : Điều Khiển Tự Động 1-K50 Trường : Đại Học Bách Khoa Hà Nội MỤC ĐÍCH VÀ NỘI DUNG DỒ ÁN Mục đích : Nội dung : +Chương 1 : Quy trình công nghệ sản xuất gạch men +Chương 2 :Giới thiệu về lò nung +Chương 3 :Ứng dụng của PLC trong giây truyền sản xuất gạch men +Chương 4 :Tìm hiểu về bộ điều khiển nhiệt độ TCU +Chương 5 :Thiết kế bộ điều khiển PID +Chương 6 :Xây dựng hệ thống giám sát nhiệt độ lò nung CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH MEN 1.1.Sơ đồ công nghệ : Nguyên liệu Băng cân Máy cấp liệu Hệ thống Bể hồ Băng tải Sàng rung+khử từ Bơm màng Két khuấy Băng cân HT. băng tải HT.Silo đơn màu ủ Sàng rung Sấy phun Bơm piston Phễu chứa Băng tải Sàng rung Băng tải HT.silo đa màu Băng tải máy trộn Máy ép Máy sấy đứng Tráng men Tráng engobe Máy nạp tải Xe goong Máy dỡ tải Lò sấy Lò nung Máy lựa chọn Đóng hộp Thành phẩm Máy nghiền bi CHƯƠNG 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH MEN 1.2.Thuyết trình về lưu đồ công nghệ: +Chuẩn bị nguyên liệu :Đất sét trắng.cao lãnh,Đôlômit,Felspard,Ôxitmagie,bột kẽm ,bột đá vôi,chất màu,chất điện giải,nước ,thạch anh… +Tạo hồ :Các nguyên liệu được lấy theo tỉ lệ nhất định nhờ hệ thống băng cân.Sau đó được hệ thống băng tải đưa vào máy nghiền bi sứ để nghiền. +Tạo hình (Gạch mộc) :Hồ được sấy phun tạo thành bột.Bột được giữ trong silô,sau đó được chuyển xuống xuống băng tải và được băng tải chuyển đến thùng chứa dự trữ rồi vào xe xúc đổ bột và đưa vào khuôn ép để ép tạo hình. +Tráng men :Gạch mộc được đưa vào lò sấy đứng.Sau đó được đưa đến day truyền tráng men +Sấy,nung :sau khi được tráng men gạch được đưa vào lò sấy tuynel,rồi tiếp tục đến lò nung +Kiểm tra,đóng gói: Sản phẩm sau khi nung được đưa qua các thiết bị phân loại (thiết bị kiểm tra độ bền cơ học, kiểm tra kích thước, độ cong vênh). Những sản phẩm đạt yêu cầu, được đưa đi đóng gói và nhập vào kho. CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ LÒ NUNG 1.Cấu tạo của lò nung CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ LÒ NUNG 2.Các thành phần cần điều khiển của lò nung a.Điều khiển áp suất : +Điều khiển lượng khí thải thoát ra so với lượng khí thải sinh ra trong lò để áp suất trong lò không thay đồi NL:nhiên liệu;KK:không khí; KT:khí thải;PT:thiết bị đo áp suất PC:bộ điều khiển áp;ZC:điều khiển vị trí M:động cơ; V:van Po P CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ LÒ NUNG 2.Các thành phần cần điều khiển của lò nung b.Điều khiển quá trình nung Điều khiển lượng nhiên liệu đốt để đạt được nhiệt độ mong muốn : TT:thiết bị đo nhiệt độ; TC:bộ điều khiển nhiệt độ ZC:bộ điều khiển vị trí M:động cơ To T CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ LÒ NUNG 2.Các thành phần cần điều khiển của lò nung b.Điều khiển sự cháy của nhiên liệu: điều khiển tỉ lẹ giữa nhiên liệu và không khí để lượng nhiệt thu được lớn nhất : FT1,FT2: đo lưu lượng; FY:biến đổi lưu lượng FC:điều khiển lưu lượng ZC:điều khiển vị trí M:động cơ CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC TRONG DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT GẠCH MEN 1.Các thành phần của hệ thống băng tải : +Động cơ +Biến tần :sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ +Cảm biến +bộ điều khiển PLC: sử dụng họ PLC S7-300 2.Điều khiển dây truyền tráng men: a.yêu cầu công nghệ: +băng tải gồm nhiều đoạn dùng để vận chuyển viên gạch theo hướng như hình vẽ.các sensor gắn trên băng tải dùng để phát hiện gạch trên đoạn băng tải.Để đảm bảo viên gạch đã đi qua hết mỗi đoạn băng tải thì đông cơ chỉ dừng lại sau 2s kể từ khí viên gạch ra khỏi đoạn băng tải. +Các viên gạch mộc được vẫn chuyển trên băng tải đến vị trí tráng men và được phát hiện bởi 1 sensor,khi đó piston tự động thụt vào để mở miệng thùng chứa men,thời gian mỗi viên gạch đi qua vị trí tráng men khoảng 3s,hết thời gian 3s thì piston tự động đóng lạiddeer kết thúc 1 chu trình. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC TRONG DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT GẠCH MEN 2.Điều khiển dây truyền tráng men b.Sơ đồ: CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC TRONG DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT GẠCH MEN 2.Điều khiển dây truyền tráng men c.Chương trình điều khiển : CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC TRONG DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT GẠCH MEN 3.Điều khiển nạp tải lò nung : a.Yêu cầu công nghệ: + Gạch sau khí qua hệ thông sấy được băng tải đưa đến lò nung.Gạch được chuyển vàolò theo hang,mỗi hàng 6 viên và được đẩy vào hệ thống thanh lăn (băng tải lò nung) nhờ tay gạt.sau khi vào lò gạch di chuyển nhờ hệ thống thanh lăn với tốc độ đạt khoảng 2,1 m/phút. +Các động cơ của băng tải lò phải điều khiển đồng bộ b.Sơ đồ CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC TRONG DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT GẠCH MEN 3.Điều khiển nạp tải lò nung b.Sơ đồ (tiếp) Bảng phân công thiết bị vào ra CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC TRONG DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT GẠCH MEN 3.Điều khiển nạp tải lò nung c.Chương trình: CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 1.Các phương pháp chọn tham số cho bộ điều khiển PID +phương pháp Ziegler-Nichols +phương pháp chien-Hrones-Reswick +phương pháp tổng T của Kuhn +phương pháp tối ưu độ lớn và phương pháp tối ưu đối xứng +phương pháp tối ưu theo sai lệnh bám 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.1 Xét từng bộ điều khiển PID 2.1.1Bài toán :Xác định tham số bộ điều khiển PID cho mô hình: CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.1 Xét từng bộ điều khiển PID 2.1.2 Phương pháp tối ưu độ lớn: Thông số bộ điều khiển PID như sau: Kp=3.018;Ti=580;Td=0 Mô hình simulink : CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định thông số của bộ điều khiển PID 2.1 Xét từng bộ điều khiển PID 2.1.2 Phương pháp tối ưu độ lớn: +Nhận xét: +thời gian quá độ T=2000s +sai lệch tĩnh e = 0 +độ quá điều chỉnh : Δh = 0,06 = 6 % CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.1 Xét từng bộ điều khiển PID 2.1.3 Phương pháp chien-Hrones-Reswick Thông số bộ điều khiển PID chọn theo yêu cầu giảm sai lệch bám và hệ kín không có độ quá điều chỉnh là : Kp=2,115 ; Ti=696,2 ; Td=0 Nhận xét: +thời gian quá độ:T=1500s +sai lệch tĩnh e = 0 +độ quá điều chỉnh: Δh=0 CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.2 Xét trên toàn hệ thống gồm 24 TCU : Do dòng khí dịch chuyển từ cuối lò lên đầu lò nên nhiệt độ của các vùng sẽ ảnh hưởng theo chiều dịch chuyển của dòng khí đó.Lấy hệ số ảnh hưởng nhiệt độ giữa các vùng bằng 0,1 Theo sơ đồ thì các bộ điều khiển của TCU2,3..24 sẽ chụi ảnh hưởng của nhiễu sơ đồ: CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.2 Xét trên toàn hệ thống gồm 24 TCU Ta có giản đồ nhiệt độ nung: Tmax = 1138 Tmin = 397 CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.2 Xét trên toàn hệ thống gồm 24 TCU Xét 3 TCU 1,2,3.Ta có mô hình simuilink như sau: CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.2 Xét trên toàn hệ thống gồm 24 TCU Sau khi lựa chọn thông số cho các bộ theo các phương pháp trên thì thấy rằng bộ thông số đạt chất lượng tốt là : TCU1 có: Kp=2,115 ; Ti=696,1 ; Td=0 TCU2,3 có: Kp=3,018 ; Ti=580 ; Td=0 Nhận xét : + Thời gian quá độ: T=750 + Sai lệch tĩnh : e = 0 + Độ quá điều chỉnh : Δh= 0,1=10% CHƯƠNG 5.THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN PID 2.Xác định các thông số của bộ điều khiển PID 2.2 Xét trên toàn hệ thống gồm 24 TCU Giả sử nhiệt độ đặt của TCU1=500; TCU2=600 ; TCU3=700 Nhận xét : +Hệ thống ổn định +Thời gian quá độ : T= 5400 +Sai lệch tĩnh : e = 0 Kết luận: vậy thông số các bộ điều khiển PID được chọn như Sau: +TCU1 có: Kp=2,115 ; Ti=696,1 ; Td=0 +TCU 2..24 có: Kp=3,018 ; Ti=580 ; Td=0 CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG 1.Giới thiệu WinCC Wincc (Window control center) là một hệ thống phần mềm điều khiển giám sát công nghiệp, có tính kỹ thuật và hệ thống màn hình hiển thị đồ họa để điều khiển các nhiệm vụ đặt ra trong sản xuất và tự động hóa quá trình. 2.Bài toán Xây dựng hệ thống giám sát nhiệt độ lò nung với các yêu cầu sau: +Xây dựng mô hình lò nung gồm có 24 điểm đo nhiệt độ +Hiển thị nhiệt độ đo và nhiệt độ đặt +Cảnh báo khi có sự cố nhiệt độ đo lớn hơn nhiệt độ đặt +Giao diện cài đặt các thông số cho bộ điều khiển PID CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG 3.Xây dựng chương trình giám sát: CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG 3.Xây dựng chương trình giám sát: CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG 3.Xây dựng chương trình giám sát: CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ĐỘ LÒ NUNG 3.Xây dựng chương trình giám sát Các slide phụ Giản đồ thời gian của chương trình PLC điều khiển dây truyền tráng men Điều chỉnh thông số PID