Nghiên cứu dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của Công ty xi măng hoàng Thạch

ông đường thuỷ, đường bộ, đường sắt cũng như mạng thông tin liên lạc. Có khả năng đáp ứng vật liệu xây dựng, xuất nhập nguyên vật liệu, sản phẩm cũng như các điều kiện sinh hoạt xã hội (bệnh viện, trường học…) và nhu cầu nhân lực đảm bảo. 1.1.2. Hệ thống cấp thoát nước Hệ cấp nước: Nước ngọt được lấy từ suối Miếu Hương thuộc Mạo Khê - Quảng Ninh cách công ty xi măng Hoàng Thạch 4 km, nước thải sau sản xuất được thu hồi vào bể qua hệ thống xử lý rồi tuần hoàn lại phục vụ sản xuất. Hệ thoát nước đồng thời với hệ thống tuần hoàn trên thì nước sinh hoạt sau xử lý được thải ra sông Đá Bạch. 1.1.3. Môi trường vệ sinh công nghiệp Công ty xi măng Hoàng Thạch cách thôn Bích Nhôi hơn 500 m về phía hạ lưu, còn cách thôn Tử Lạc 500 m về phía thượng lưu. Chính vì vậy mà vấn đề môi trường và vệ sinh công nghiệp đã được ban lãnh đạo công ty xi măng Hoàng Thạch quan tâm nhiều. Như việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải, hệ thống lọc bụi, trồng các vườn cây xanh và củnh cố một đội ngũ công nhân làm công tác vệ sinh môi trường - cây cảnh. 1.1.4. Các công ty xí nghiệp lân cận Xung quanh công ty xi măng Hoàng Thạch có nhiều công ty, xí nghiệp bạn đang tồn tại và phát triển như mỏ than Mạo Khê, các xưởng đóng và sửa chữa tàu thuỷ, các nhà máy xi măng Duyên Linh, Vân Chánh, mỏ đá Thống Nhất, mỏ đá An Dương.v.v. 1.2. Tổng quan về công nghệ sản xuất xi măng của Công ty Xi măng Hoàng Thạch: Công ty Xi măng Hoàng Thạch do hãng F.L.Smidth của Đan Mạch thiết kế và xây dựng với hai dây chuyền công nghệ khép kín, hiện đại, mức độ tự động hoá cao, sản xuất xi măng theo phương pháp khô, sử dụng lò quay, quá trình sản xuất diễn ra các phản ứng hoá học. Các công đoạn sản xuất có mối quan hệ rất khăng khít với nhau và vận hành sản xuất liên động với nhau qua điều hành trung tâm. 1.2.1. Các công trình, hạng mục chính của Công ty xi măng Hoàng Thạch: Khu khai thác đá vôi và đá sét: Bao gồm các công trình từ 1 đến 10. Gồm 7 núi đá vôi và 3 đồi đá sét. Phương pháp khai thác là cắt tầng nổ mìn phá đá từ trên xuống dưới. Phân xưởng nguyên liệu: Từ công trình 11 đến 19. Có nhiệm vụ đập nhỏ đá vôi, đá sét đưa vào kho sau đó đưa qua máy nghin liệu và điềuchỉnh đồng nhất phối liệu. Phân xưởng Lò: Các công trình từ 20 đến 30. Đây là xương sống của Nhà máy, có nhiệm vụ nung luyện bột liệu thành Clinker. Phân xưởng xi măng: Làm nhiệm vụ nghin Clinker thành xi măng và đưa vào xi lô chứa. Gồm các công trình 31 đến 33. Phân xưởng đóng bao: Công trình 34, có nhiệm vụ đóng bao xi măng và xuất xi măng theo các tuyên đường bộ, đường sông và đường sắt khi có phương tiện đến nhận. 1.2.2. Các công đoạn sản xuất xi măng của Công ty: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng của Công ty được trình bày tại sơ đồ. Sau đây là phần thuyết minh sơ lược về dây chuyền công nghệ sản xuât: Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măngTrợ dung Thạch cao Nhiên liệu Xỉ sắt Cát thạch anh Khai thác đá vôi và đá sét Đập đá vôi Đập đá sét Kho đồng nhất sơ bộ Nghiền liệu Đồng nhất Lò nung Silo chứa Clinker Nghiền xi măng Đóng bao Đập đá về kích thước yêu cầu Nguyên liệu tự nhiên hoàn toàn Băng tải Nghiền khô đạt độ mịn yêu cầu Phương pháp thổi khí qua các SILO Lò quay và gia nhiệt Nghiền khô đạt độ mịn yêu cầu Đóng bao hoặc nạp vào SILO Khoáng Clinker Xe Hình 1.1 Các công đoạn sản xuất xi măng 1.2.2.1 Khai thác và vận chuyển đá vôi: Đá vôi được khai thác theo phương pháp cắt tầng bằng nổ mìn, sau đó dùng xe ủi xuống chân núi. Đá có kích thước <1500mm, được máy xúc công suất lớn xúc lên xe tải hạng nặng chuyển về đổ vào phễu phối liệu, từ phễu tiếp liệu băng tải xích chuyển đá qua đập búa loại 1 trục EV 200-300 động cơ 6kV của hãng F.L.Smidth, đá sau đập búa có kích thước ≤ 15 mm, được hệ thống băng tải cao su vận chuyển vào cầu dải (cầu dải có khả năng tịnh tiến đồng thời ngang và dọc). Đá vôi được chuyển vào các kho 15-I, 15-II, mỗi kho 2 đống, mục đích là đống này dải thì đống kia được xúc bình thường, mỗi đống được dải từ 8 đến 29 luống, cùng với quá trình dải thì đá vôi được đồng nhất sơ bộ. 1.2.2.2 Đập và vận chuyển đất sét: Đá sét có kích thước < 800mm được xúc lên xe tải hạng nặng chuyển về phễu tiếp liệu, nhờ băng tải xích đá sét qua búa đập (va đập phản hồi) đập xuống cỡ hạt <75mm. Sau đó được băng tải cao su vận chuyển tới máy cán hai trục, kích thước đá sét sau khi cán còn < 25mm. Sau cán, đá sét được hệ thống băng tải cao su chuyển về kho đồng nhất, mỗi lớp cũng gồm từ 8 đến 29 luống. 1.2.2.3 Kho chứa liệu: Kho đồng nhất sơ bộ có kích thước chứa 30000 tấn đá vôi và 13000 tấn đá sét. Đá vôi + đá sét từ kho đồng nhất sơ bộ được xúc bằng gầu xích, gầu xích từ chân lên đỉnh đống. Gầu xích có khả năng vận chuyển ngang - dọc để xúc đá vôi, đá sét qua hệ thống cân bằng định lượng (Đôsimat) định đúng khối lượng cần thiết theo tỷ lệ cân bằng từ băng tải chung, rồi từ băng tải chung chuyển tới cổ tiếp liệu cho máy sấy nghiền nguyên liệu. Đồng thời với quá trình sau định lượng thì xỉ (pirite) và cát thạch anh cũng được tháo ra từ các két qua cân định lượng đổ vào băng tải chung và cùng đổ vào cổ tiếp liệu và máy sấy nghiền. 1.2.2.4 Nghiền liệu: Liệu sau đồng nhất sơ bộ được đưa vào máy nghin liệu. Máy sấy nghiền có năng suất 248 tấn/h, vật liệu đưa vào máy phải có kích thước < 40 mm. độ ẩm tối đa 10%. Phối liệu ra khỏi máy được vận chuyển lên phân ly (khí động), ở phân ly, hạt qua sàng có độ mịn đảm bảo được không khí thổi lên cyclone lắng, hạt thô được hồi lưu trở lại tiếp cổ phối liệu tiếp tục vào máy nghiền lại. 1.2.2.5 Đồng nhất liệu Phối liệu ở cyclone lắng được tháo vào xilô theo kiểu tháo chéo (đây cũng là một bước đồng nhất sơ bộ nữa). Xilô gồm 2 tầng, kích thước Φ16 x 26,5 và Φ 16x45m. Sức chứa 22000 tấn. Đáy Xilô có hệ thống máy nén khí - sục khí vào trong xilô và tạo sự linh động cho phối liệu khi tháo sẽ dễ dàng. Phối liệu dạng tinh bột động được tháo khỏi xilô chảy vào vít tải U01, vít tải chuyển phối liệu vào gầu nâng, gầu nâng chuyển bột phối liệu vào máng khí động đến két chứa A01, từ két chứa này phối liệu được đưa qua hệ thống cân sen (Schenk) để điều chỉnh lượng phối liệu vào lò. Phối liệu qua cân sen được đi vào hai máng khí động qua hệ thống van điềuchỉnh đi vào hai bơm vít khí nén và hai bơm Fuller phối liệu được đưa lên cyclone trao đổi nhiệt. Tháp 5 tầng gồm 5 xilô đồng nhất, mỗi xilô được chia thành 2 tầng, tầng 1 để đồng nhất, tầng 2 để chứa bột liệu. Liệu có thể được tháo từ tầng 1 của xilô 1 sang tầng 2 của xilô 2 hoặc có thể tháo trực tiếp xuống tầng 1 của xilô đó. Từ tháp đồng nhất, phối liệu được sấy sơ bộ đến gần 10000C trước khi đi vào lò nung. 1.2.2.6 Xỉ pirite Được nhập về công ty từ Vĩnh Phú qua đường thuỷ. Từ cảng được cẩu tháp đưa vào phễu (bêtông trượt kích thước 8x8x6m), trượt xuống băng tải cao su chuyển về kho chứa nhờ máy đánh đống. Tại kho chứa xỉ 26, khi cần cho phối liệu thì xỉ được xe gạt FL100 hoặc Volvo gạt xuống phễu tiếp liệu dùng để tháo xỉ xuống băng tải cao su chuyển vào két, sau két xỉ đượcđịnh lượng và đổ vào băng tải chung. 1.2.2.7 Thạch cao Được nhập về Công ty qua đường thuỷ, chuyển vào kho chứa 26 bằng dây chuyền từ cẩu tháp vào phễu qua búa đập, kích thước còn < 25 mm chảy xuống băng tải cao su vào đánh đống trong kho. Khi cần pha cùng Clinker để vào máy nghiền thì thạch cao được máy gạt gạt xuống phễu qua băng tải qua cân định lượng và đồng nhất với Clinker và phụ gia trước khi vào máy nghiền xi măng. 1.2.2.8 Than cám 3 Từ kho 26, khi cấp liệu thì than cám nhờ hệ thống băng cào, cào than xuống băng tải và được chuyển lên két than khô. Đáy két có bộ phận tiếp liệu đĩa tiếp than cho máy nghiền sấy liên hợp. Tác nhân sấy cho máy nghiền lấy từ lò đốt phụ. Than được nghiền mịn, qua hệ thống phân ly không khí, qua cyclone lắng - than mịn được đưa vào két. Đáy két than mịn có tiếp liệu vít xoắn, nhờ động cơ 1 chiều mà điều chỉnh được dễ dàng lượng than cấp vào lò. Khi than mịn qua phễu tiếp liệu đổ vào vít tải, vít tải vận chuyển than mịn vào đường ống, ở đây có một quạt cao áp thổi than mịn vào lò qua hệ thống vòi phun đa kênh. 1.2.2.9 Dầu MFO100 Được chuyển về từ Công ty xăng dâu B12 Quảng Ninh bằng đường thuỷ. Từ cảng dầu được bơm lên bể chứa, từ bể chứa được chuyển bằng hệ thống đường ống qua hệ thống sấy (nhờ hơi nước của lò hơi) rồi đưọc bơm qua van điều chỉnh vào lò bởi hệ phun dầu. 1.2.2.10 Nung Clinker Lò nung là loại lò quay bao gồm các hệ thống chính: Hệ thống sấy 5 tầng, lò nung, hệ thống làm mát. Nhiên liệu để nung là bột than được phun ở áp suất cao dưới dạng mù. Dòng khí nóng được phun từ đáy lên đỉnh lò. Liệu từ két chứa với tỷ lệ đá vôi, quặng sắt, cát.. được đưa vào cyclone. Qua 5 tầng cyclone phối liệu được sấy sơ bộ từ 750C đến 10000C, trước khi đưa vào lò. Phối liệu đi vào lò nhiệt độ tăng dần làm các phản ứng pha rắn xảy ra và được kết khối ở 13000C đến 14500C tạo thành Clinker. 1.2.2.11 Vận chuyển Clinker Clinker ra khỏi lò có nhiệt độ khá cao được làm nguội qua hệ thống làm mát đến nhiệt độ 1200C. Clinker ximăng porland được tháo qua thiết bị làm lạnh ống chùm (kiểu hành tinh ở lò 1) hoặc các ghi hạ nhiệt nhờ hệ thống khí nén áp suất cao (ở lò 2). Clinker qua ghi phân loại + máy đập búa có kích thước Φ 25 mm và được đổ vào băng cào xích rồi được chuyển lên băng gầu xiên. Từ băng gầu xiên, Clinker được chuyển đổ vào xilô chứa. ở đây Clinker được ủ từ 7-15 ngày trước khi tháo cùng phụ gia + thạch cao vào máy nghiền xi măng. 1.2.2.12 Nghiền xi măng: Clinker + Thạch cao + Phụ gia sau khi đồng nhất được cho vào máy nghin xi măng để tạo ra sản phẩm xi măng. Thành phần clinker, thạch cao, phụ gia được điềuchỉnh để đạt được chất lượng xi măng theo yêu cầu. Máy nghin xi măng kiểu bi đạn. Để đảm bảo nhiệt độ của xi măng, trong khi nghin nước được phun vào dưới dạng mù ở áp suất cao. Xi măng ra khỏi máy nghiền được đưa qua hệ thống phân ly. Tại đây có sự sàng lọc. Nếu hạt xi măng quá to thì được thu hồi trở lại đầu máy nghiền. Nếu hạt xi măng đạt tiêu chuẩn thì được đưa về kho chứa. Nếu xi măng quá nhỏ thì được thu hồi bởi hệ thống lọc bụi. 1.2.2.13 Đóng bao: Xi măng từ xilô chưa được vận chuyển bằng vít tải, gầu xúc và băng tải tới phân xưởng đóng bao. Tại đây có 5 xilô chứa, ở các xilô chứa này xi măng được sục liên tục nhờ các máy nén khí để đồng nhất lần cuối trước khi đưa đến các máy đóng bao hoặc đưa đến cầu cảng để xuất ximăng rời. 1.3. Hệ thống điều khiển dây chuyền I xi măng Hoàng Thạch Dây chuyền I xi măng Hoàng Thạch được trang bị một hệ thống tự động hoá tương đối hoàn chỉnh bao gồm các hệ thống sau: Hệ thống điềuchỉnh chất lượng xi măng. Hệ điềuchỉnh tương tự với bộ PID chuẩn hoá. Hệ đo lường và biến đổi tín hiệu FLS-410. Hệ thống điềukhiển LOGIC bằng vi tính 4040 và Rơle. Hệ điện tử công suất lớn. 1.3.1. Hệ điều chỉnh chất lượng xi măng: Hệ QCX để điều chỉnh mức phối liệu nhằm đảm bảo các thành phần hoá học thích ứng của vật liệu trưóc khi đưa vào máy nghiền Clinker. Hệ QCX có hai thiết bị chính là máy tính Solar-16/40 và máy phân tích Rơnghen ARL-7400. Máy tính Solar-16/40 nhận tín hiệu vào máy phân tích Rơnghen và đưa ra 4 tín hiệu điềuchỉnh 4 chiết áp xác định mức đặt phần trăm cho đá vôi, đá sét, xỉ sét và cát thạch anh trong tổng lượng liệu đặt trước cho máy nghiền liệu. Thành phần trăm cho đá vôi, đá sét, xỉ sét và cát thạch anh được máy tính Solar tính toán theo một chương trình công nghệ đã sẵn có trong máy tính. Thành phần trăm của các loại nguyên liệu này được điều khiển thay đổi hàng giờ theo lượng liệu đặt tổng. Điện áp U(t) tỷ lệ với tổng lượng liệu cho vào máy nghiền. Tổng lượng liệu này được giữ không đổi nhờ 5 mạch vòng điều chỉnh. Mạch vòng điều chỉnh tốc độ băng tải đổ vào máy nghiền và 4 mạch vòng điều chỉnh trọng lượng đá vôi, đá sét, xỉ sắt, thạch cao đổ lên băng tải đưa vào máy nghiền. Các điện áp Uq1, Uq2, Uq3, Uq4, sẽ tỷ lệ với trọng lượng của đá vôi, đá sét, xỉ sắt và thạch cao. R0 Truyền động băng tải Máy phân tích Rơnghen Máy tính Solar Hàm tích Đá vôi Thạch cao Xỉ sắt Đát sét Hình 1.2. Sơ đồ cấu trúc hệ điều chỉnh chất lượng xi măng QCX 1.3.2. Hệ điều chỉnh tương tự với bộ PID Hệ điều chỉnh tương tự với các bộ PID chuẩn hoá NL-470 dùng để điều chỉnh các thông số của quá trình công nghệ: Như áp suất, nhiệt độ, lưu lượng.. Để sai lệch của đại lượng điều chỉnh so với đại lượng đặt chuẩn là nhỏ nhất, luật điều chỉnh ở đây là luật tỷ lệ-tích phân-đạo hàm (PID). Nhưng trong thực tế nhà máy chỉ thực hiện luật điều chỉnh tỷ lệ - tích phân (PI). Vì giá trị thực tế của quá trình thường xuất hiện chậm so với thời điểm xuất hiện tín hiệu chuẩn (tín hiệu đặt) một thời gian nào đó. Và như vậy thường làm cho quá trình điều chỉnh dễ mất ổn định. Để bù hiện tượng chậm đó bộ PID chuẩn hoá có khâu bù hằng số thời gian chậm nhờ mạch trễ và khối tích phân mắc ở đầu ra tín hiệu. Toàn nhà máy sử dụng 16 bộ PID chuẩn hoá NL-470 đặt ở hai tầng nhà điều khiển. 1.3.3. Hệ đo lường và biến đổi tín hiệu FLS-410 Hệ thống FLS-410 là hệ thống đo lường và tập trung đã được thống nhất hoá và chuẩn hoá với 330 điểm đo. Hệ đo lường FLS-410 thu thập đo rải rác khắp nhà máy về phòng điều khiển trung tâm. Tín hiệu đo từ các bản chất vật lý khác nhau như: Nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, nồng độ khí… đều được biến đổi thành các tín hiệu điện và được chuẩn hoá thành điện áp từ 0-10V hoặc dòng điện từ 0-20mA. Hệ đo lường FLS-410 là tai mắt của quá trình điều khiển. 1.3.4. Hệ thống điều khiển LOGIC bằng vi tính 4040 và Rơle. Hệ này dùng vi tính để điều khiển khởi động và dừng lò, là liên động của cả quá trình. Toàn nhà máy sử dụng 8 vi tính 4040 cho 8 phân xưởng và khoảng 300 môđun LEO3 để điều khiển khoảng 300 cơ cấu chấp hành van, động cơ vài trăm W đến 6300kW. Mạng vi tính dùng để điều khiển logic cũng được thiết kế chuẩn hoá. Mạng đã làm cho hệ điều khiển logic ở nhà máy nhẹ nhàng, linh hoạt, dễ vận hành nhiều hơn so với các nhà máy khác khi dùng Rơle… 1.3.5. Hệ điện tử công suất lớn: Để nhận tín hiệu điều khiển và biến đổi thành các tín hiệu công suất lớn cung cấp cho các hệ truyền động tự động, hệ lọc bụi… Nhà máy đã sử dụng một hệ thống điện tử công suất lớn hiện đại và đa dạng bằng các Thyristor với các mạch vòng điều khiển bằng dòng điện, điện áp, tốc độ với luật điều chỉnh tỷ lệ tích phân đảm bảo cho đặc tính điều chỉnh của toàn bộ hệ là tốt nhất. Các Thyristor sử dụng ở nhà máy có công suất lớn nhất là loại 400A-1600V cho hệ điều khiển khởi động cơ lò và nghiền liệu, loại 10A-900V được sử dụng phổ biến trong các mạch điều chỉnh, mạch biến tần. 1.4. Hệ thống điều khiển dây chuyền II xi măng Hoàng Thạch Dây chuyền II xi măng Hoàng Thạch được điều khiển bằng hệ thống điều khiển phân tán DCS (Distribute Control System). Đây là hệ thống điều khiển hiện đại bậc nhất ở Việt Nam và khu vực được áp dụng vào sản xuất xi măng. So với hệ điều khiển truyền thống, hệ thống điều khiển dây chuyền II có rất nhiều ưu việt, nó dùng hệ điều khiển DCS với các mức sau: Mức 1: Là các thiết bị chấp hành liên quan trực tiếp đến nhà máy bao gồm các động cơ, van, công tắc.. Quy trình ở đây là: Đo đạc, chuyển mạch, điềuchỉnh. Mức 2: Là các bộ điều chỉnh (PLC), các bộ ghép nối (I/O), bộ điều khiển động cơ (MC) lắp đặt ở các phân xưởng để điều khiển tự động hoá các quá công nghệ mà tại đó hệ điều khiển thực xảy ra. Các quy trình đặc trưng ở đây là: Điều khiển, điều chỉnh, giám sát. Tại mức này việc xử lý thông tin cảm ứng từ mức 1 điều khiển và điều chỉnh tại chỗ và nối tới mức điều khiển trung tâm. Mức này bao gồm các Master-piece 90 (MP90) và Master-piece 51 (MP51). Mức 3: Bao gồm các bộ PLC chính, hệ thống cơ bản bao gồm 5 Master-piece200/1, mỗi Master-piece200/1được nạp các chương trình ứng dụng và cơ sở dữ liệu để có thể truy nhập một cách tập trung, do đó có thể trao đổi tín hiệu với phòng điều khiển trung tâm. Mức 4: Bao gồm các hệ thống chuyên dùng điều khiển tối ưu, là các Masterview 850 cộng màn hình hiển thị. Quy trình đặc trưng ở đây là: Điều khiển, giám sát, hiển thị, tính toán, tối ưu hoá. Mức 5: Máy tính quá trình. Đây là bộ phận tham gia vận hành, gồm các quy trình đặc trưng sau: Hiển thị, phân tích, ghi chép, hội thoại, in ra, giám sát. Chương 2 điều khiển nhiệt độ lò nung Clinker 2.1. Điều khiển nhiệt độ lò nung Clinker 2.1.1. Cấu tạo lò nung Clinker Hệ thống lò nung là hệ thống SLC-S gồm nhiều thiết bị nằm trong công đoạn chính là tạo ra clinker. Hệ thống bao gồm các phần chính sau: Các Cyclone trao đổi nhiệt ( A51, A52, A53, A54, A55 ). Buồng phân huỷ (A56). ống lò. Bộ làm nguội kiểu ghi. Động cơ quay lò. Bộ phận cấp than, dầu cho quá trình cháy trong lò và Canxiner. Ngoài ra còn có các thiết bị phụ trợ khác như: Bộ phân tích khí thải (A50). Bộ phân tích khí đầu lò (W44). Các van khí. Các quạt gió. Các bộ phận truyền động và các động cơ khác. Hệ thống lò này phải sử dụng máy làm nguội kiểu ghi để có khí nóng cung cấp cho buồng phân huỷ. Khí cho quá trình cháy trong buồng phân huỷ được lấy từ máy làm nguội qua ống gió 3 riêng giữa bộ làm nguội kiểu ghi và buồng phân huỷ và được đưa vào đáy hình côn của buồng phân huỷ. Hệ thống lò SLC là hệ thống có buồng phân huỷ riêng để canxi hoá liệu trong Cyclone tháp trao đổi nhiệt và buồng phân huỷ tới mức canxi hoá khoảng 90%-95%. Điều này đạt được ở nhiệt độ 870-9000C trong buồng phân huỷ và tầng cyclon thấp nhất, tại nhiệt độ này quá trình canxi hoá xảy ra nhanh chóng. Mức chênh lệch nhiên liệu giữa lò và buồng phân huỷ khoảng 40%/60%. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung đựơc trình bày trong hình 2.1 Silô đồng nhất Két dầu Vít tải Cân xen Silo sấy 5 tầng Máy ghiền Kho than Két nghiền than Ghi phân loại Van Vòi phun Bơm & sấy Van ống khói Lò nung & Thiết bị làm nguội Silo chứa CLinker Quạt Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ hệ thống lò nung 2.1.2. Hoạt động của hệ thống lò nung 2.1.2.1 Vận hành Hai quạt gió (quạt ID) được đặt sau tháp trao đổi nhiệt và nhánh buồng phân huỷ, chúng tạo ra và điều chỉnh lưu lượng cần thiết riêng rẽ trong lò và nhánh Cyclone của lò, trong buồng phân huỷ và nhánh Cyclone của buồng phân huỷ. Lưu lượng khí thoát ra từ nhánh tháp trao đổi nhiệt của lò là tổng của số lượng khí cháy từ lò; khí dư thừa cần thiết để đảm bảo nhiên liệu cháy hết; khí sinh ra trong quá trình nung và canxi hoá liệu; khí giả thâm nhập vào hệ thống qua chỗ rò rỉ trong tháp trao đổi nhiệt của lò. Lưu lượng khí thoát ra từ nhánh tháp trao đổi nhiệt của buồng phân huỷ là số lượng khí cháy từ buồng phân huỷ; khí dư thừa để đảm bảo nhiên liệu cháy hết; khí sinh ra trong quá trình nung nóng và canxi hoá của nguyên liệu, và khí giả thâm nhập vào hệ thống qua chỗ rò rỉ trong tháp trao đổi nhiệt của buồng phân huỷ. * Nguyên lý hoạt động của lò nung: + Thiết bị sấy và lò nung: Bột liệu khô và đã được đồng nhất được cung cấp cho ống đứng của thiết bị sấy ở giữa cyclone trên (A51) và cyclone thứ hai (A52) tính từ đỉnh xuống. Bột liệu được cung cấp xuyên qua cyclone sấy theo chiều ngược với đường dẫn khí đốt, và tại đó bột liệu được đốt nóng. Sau cyclone A54, van A71 chia bột liệu thành hai ngả đi thẳng xuống lò đi vào Canxiner với mục đích là để điều chỉch nhiệt độ Canxiner, điều chỉch lượng canxi hoá thích hợp trước khi vào lò nung và điều chỉch sự cố có thể xảy ra với Canxiner. Bột liệu đi vào Canxiner cũng được van A73 chia làm hai nhánh đi vào hai tầng trên và dưới nhờ vậy ta có thể điều chỉnh nhiệt độ trong Canxiner. Khoảng 55-60% nhiên liệu được cung cấp cho Canxiner đẻ đốt tạo nguyên liệu sản xuất. Phần còn lại của nhiên liệu, 40-55 % được phun vào lò quay. Không khí cấp cho Canxiner được lấy từ hệ làm mát clinker qua ống gió. Một phần gió được trích lên tầng trên của Canxiner. Khí để phun mù và vận chuyển nhiên liệu. Nhiệt độ của gió sẽ phụ thuộc vào hiệu quả của bộ làm nguội (850-900C). Khí phun mù và vận chuyển nhiên liệu là khí cần thiết để than mịn và làm nguội thiết bị vòi đốt. Nhiệt độ trong Canxiner khoảng 1000 độ, thời gian lưu khí cháy trong Canxiner >4s. Lượng khí thừa là 20% tương đương với 4% oxy trong ống thoát của Canxiner để đảm cho than cháy hết. 2.1.2.2 Khí Khí để đốt cháy trong lò bao gồm gió 1 qua vòi đốt bằng quạt gió 1 và quạt gió 2 và khí giả bị cuốn vào lò do sức hút của quạ ID tạo ra. Trước khi vào lò gió 2 trao đổi nhiệt với Clinker nóng. Trong quá trình này nhiệt độ của khí tăng từ nhiệt độ của môi trường lên tới 9000C-11000C. Khí cho quá trình cháy trong buồng phân huỷ bao gồm gió 3 từ máy làm nguội, khí để phun mù và vận chuyển nhiên liệu. Gió 3 cũng giống như gió 2 là khí môi trường từ máy làm nguội đã trao đổi nhiệt với Clinker. Nhiệt độ của gió 3 phụ thuộc vào hiệu quả của bộ làm nguội, đạt khoảng 7500C-9000C. Khí phun mù và vận chuyển nhiên liệu là khí cần thiết cho bột than mịn hoặc khí cần thiết để phun mù dầu FO và nguội thiết bị vòi đốt. 2.1.2.3 Gió Lượng gió được quạt ID tạo ra cuốn gió 2 và khí giả vào lò và các chất khí cháy qua lò. Lượng gió trong lò được điều chỉnh bằng quạt gió ID và van để đảm bảo rằng hàm lượng O2 trong khí lò đo tại đầu ra của lò, sẽ đảm bảo nhiên liệu bơm vào trong lò cháy hết. Lượng gió do quạt ID tạo ra cũng kéo gió 3 tới buồng phân huỷ và khí cháy qua buồng phân huỷ và nhánh tháp trao đổi nhiệt của buồng phân huỷ. Số lượng gió trong nhánh buồng phân huỷ được điều chỉnh bằng quạt ID và van điều chỉnh của buồng phân huỷ để có đủ O2 trong buồng phân huỷ, đảm bảo nhiên liệu đưa vào buồng phân huỷ cháy hết. Trong hệ thống lò SLC nhiệt độ trung bình trong buồng phân huỷ và tầng Cyclone thấp nhất của nhánh buồng phân huỷ vào khoảng 8500C-9000C. Tại nhiệt độ này quá trình canxi hoá bột liệu xảy ra nhanh và mức Canxi hoá của liệu vào lò khoảng 90%-95%. Nhiệt độ trong buồng phân huỷ được kiểm soát bằng cách điều chỉnh lượng nhiên liệu trong buồng phân huỷ. Người ta thường muốn giữ nhiệt độ của của buồng phân huỷ không đổi. Điều này được thực hiện bằng chu trình điều khiển tự động tốc độ cấp nhiên liệu cho buồng phân huỷ. 2.1.2.4 Cấp liệu cho lò Nguyên liệu được cấp riêng từ trên đỉnh của hai nhánh. Nguyên liệu được đưa vào ống đứng giữa tầng Cyclone thứ nhất và tầng Cyclone thứ hai. Nguyên liệu được phân tán trong luồng khí đi lên bằng cách sử dụng hộp tán liệu, đảm bảo quá trình truyền nhiệt diễn ra hầu như tức thời. Nguyên liệu được treo trên khí được đẩy lên tầng Cyclone thứ nhất tại đây nhiên liệu được tách ra khỏi khí và rời Cyclone qua van côn đáy. Nó chảy qua van lật và chuyển tới ống dẫn đứng đến tầng Cyclone thứ hai tại đây quá trình này lại được lặp lại. Bằng cách này nguyên liệu chuyển dần từng bước qua các Cyclone đồng thời với quá trình trao đổi nhiệt với khí nóng. Trong buồng phân huỷ nguyên liệu từ tầng gần thấp nhất của nhánh Cyclone buồng phân huỷ được hoà với nguyên liệu từ tầng thấp nhất của nhánh lò. Khi chuyển vào buồng phân huỷ nguyên liệu được phân tán vào khí nhờ việc sử dụng hộp tán liệu. Nguyên liệu được treo trên dòng khí nóng trong khi đó qua trình canxi hoá xảy ra. Điều này đảm bảo cho sự hoà trộn và truyền nhiệt hoàn hảo. từ đỉnh của buồng phân huỷ nguyên liệu và khí được chuyển tới tầng Cyclone đáy trong đó nguyên liệu được tách khỏi khí và chuyển tới lò quay. Trước khi rời khỏi tầng đáy nhiên liệu phải có mức canxi hoá khoảng 90%-95%. Sau đó nguyên liệu được chuyển qua lò bằng cách kết hợp giữa độ nghiêng của lò và chuyển động quay. Khi nguyên liệu đến gần ngọn lửa, nhiệt độ tăng và quá trình clinker hoá xảy ra. Khi rời khỏi lò liệu được đưa vào máy làm nguội kiểu ghi, tại đó nó trao đổi nhiệt với gió 2, sau đó được chuyển tới thiết bị vận chuyển clinker qua máy đập clinker. Tốc độ quay của lò được người vận hành điều chỉnh đảm bảo đủ thời gian cho quá trình clinker hoá thích hợp xảy ra. 2.1.2.5 Khí thải Khí thải từ nhánh Cyclone lò và buồng phân huỷ đều được các máy phân tích khí liên tục lấy mẫu và hàm lượng O2, CO được theo dõi để đảm bảo đủ O2 trong lò và buồng phân huỷ cho nhiên liệu cháy hoàn toàn. Mức O2 quá thấp hoặc quá cao trong cả hai nơi này thì phải điều chỉnh tương ứng lượng gió bằng các van của quạt gió ID. Khí thải từ tháp trao đổi nhiệt cũng được phân tích thành phần CO liên tục vì mức CO quá cao là nguy hiểm (có thể gây cháy hoặc nổ do sự bốc cháy tự phát trong máy sau tháp trao đổi nhiệt). 2.2. Bài toán điều khiển tối ưu hệ thống lò nung 2.2.1. Giới thiệu chung Công đoạn lò nung là công đoạn chính trong quá trình sản xuất xi măng. Nó tạo ra và quyết định chất lượng clinker. Do đó công đoạn này tiêu thụ một năng lượng rất lớn. Vì vậy điều khiển tối ưu công đoạn này ta sẽ đạt được hiệu quả kinh tế cao. Yêu cầu đặt ra đối với nhà máy xi măng Hoàng Thạch là phải điều khiển tối ưu hệ thống lò. Việc điều khiển tối ưu hệ thống lò sẽ làm cho hệ thống lò làm việc tối ưu hơn, chất lượng clinker tốt hơn, hệ thống làm việc với độ chính xác cao hơn, tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu, nhưng vẫn đảm bảo chất lượng và sản lượng clinker. Bài toán điều khiển lò nung có hai phần chính theo thứ tự ưu tiên sau: Đảm bảo chất lượng clinker theo yêu cầu. Tiết kiệm năng lượng đến mức tối thiểu dựa trên chất lượng clinker theo yêu cầu. Để thực hiện bài toán điều khiển tối ưu, nhà máy xi măng Hoàng Thạch dùng hệ chuyên gia để điều khiển hệ thống lò. Hệ thống chuyên gia là hệ thống các kiến thức cho một nhà máy cụ thể, giám sát ở mức độ cao việc vận hành máy, làm nguội.… Hệ thống chuyên gia điều khiển lò giúp những người vận hành lò đạt được các điều kiện vận hành sản xuất tối ưu về độ ổn định trong vận hành, chất lượng clinker tốt. Sản lượng tối đa và mức tiêu thụ nhiên liệu thấp. Đặc điểm của hệ thống chuyên gia là điều chỉnh điểm đặt chứ không phải duy trì điểm đặt của các chu trình riêng. Ví dụ, hệ thống có thể tăng các điểm đặt của nhiệt độ buồng phân huỷ nếu mô men của lò giảm xuống. Sử dụng hệ thống chuyên gia để điều khiển lò, hoạt động của lò thống nhất với các hoạt động điều khiển thường xuyên hơn và tin cậy hơn khi chỉ sử dụng nhân viên vận hành lò. Hệ thống chuyên gia sẽ đóng góp đáng kể vào sự ổn định lò, điều khiển ít nhất là 80% thời gian hoạt động của lò. Hơn nữa lò ổn định hơn sẽ: Giảm mức tiêu thụ nhiệt lượng 3-5% Tăng tuổi thọ gạch chịu lửa 30-50% Sản xuất nhiều hơn Clinker có chất lượng đồng nhất với cường độ của xi măng cao hơn và giảm sự tiêu thụ năng lượng điện trong nghiền xi măng. Tăng các hệ số vận hành và năng suất lò. 2.2.2. Phương pháp điều khiển 2.2.2.1. Tự động điều chỉnh điểm đặt Hệ thống chuyên gia mô phỏng suy luận của con người bằng việc áp dụng các mục tiêu điều khiển với các mức độ phức tạp khác nhau. Phương pháp này thay đổi giữa các nhà máy và phải áp dụng các giải pháp được thiết kế riêng cho nhu cầu mỗi nhà máy, áp dụng được các kiến thức điều khiển tốt nhất hiện có. Phương pháp điều khiển được chia thành nhiều nhóm và xử lý độc lập nhau. Phương pháp điều khiển cho lò với máy làm nguội ghi bao gồm các nhóm: Điều khiển zôn nung. Điều khiển quá trình cháy. Điều khiển máy làm nguội. Điều khiển quá trình khởi động lò. Mỗi nhóm có nhiều mục tiêu có thứ tự ưu tiên để tránh mâu thuẫn. Đối tượng chính trong điều khiển Canxiner theo thứ tự ưu tiên: Thứ tự ưu tiên Đối tượng điều khiển Mục đích điều khiển 1 Điều khiển các nhiễu loạn Tránh các tình trạng nhiệt độ của lò mất ổn định 2 Hoạt động ổn định ổn định hoạt động của lò 3 Chất lượng Clinker Thoả mãn các yêu cầu về chất lượng 4 Sản lượng Tối đa hoá sản lượng Các mục tiêu với thứ tự ưu tiên cao hơn được xem xét đầu tiên. Nếu không đạt yêu cầu đó, các ưu tiên thấp hơn được bỏ qua tạm thời. Chẳng hạn nếu khu nung nguội thì có thể giảm cấp liệu mặc dù điều này có thể mâu thuẫn với yêu cầu tối đa hoá sản lượng. Những kết quả tốt nhất đạt được khi không có những bất ổn như cấp liệu không ổn định hoặc biến đổi về nhiệt trị của than cũng được giảm thiểu. Tuy nhiên hệ thống chuyên gia hoạt động tốt trong giải những biến thiên lớn và đảm bảo có hành động nhanh chóng để đạt được hoạt động ổn định của lò. Đối với hệ thống lò, có các bài toán điều khiển sau: Cấp liệu lò. Than đến lò và buồng phân huỷ. Vị trí van gió nóng thu hồi nhiệt (van gió 3: W2A76). Tốc độ quạt phối khí (quạt ID) hoặc vị trí van điều tiết. Tốc độ quay lò. Tốc độ làm nguội của bộ làm nguội kiểu ghi. Lưu lượng khí làm mát từ các quạt làm nguội. Hệ thống chuyên gia được lắp đặt trong các máy tính riêng và được phối ghép với máy tính điều khiển trung tâm, và một số nhà cung cấp dùng các trạm máy tính của DEC. sự giao tiếp giữa người vận hành lò và hệ thống điều khiển tự động lò có thể thông qua hệ thống điều khiển quy trình hiện tại được cập nhật bằng các trang đồ hoạ mới hoặc trực tiếp thông qua trạm điều khiển lò tự động. 2.2.2.2. Duy trì điểm đặt của các chu trình riêng Phương pháp điều khiển duy trì điểm đặt dựa theo hai cách sau: Điều khiển tốc độ cấp bột than vào lò sao cho chất lượng clinker phù hợp với những điểm đặt nhất định. Được thực hiện dựa trên cơ sở đánh giá những điều kiện trong khu tạo clinker thông qua các thông số như vôi tự do, dung trọng, NOX , …. Điều khiển khí thừa sao cho bao giờ cũng có một lượng khí thừa so với tốc độ bột than cấp vào lò. Được thực hiện dựa trên cơ sở hàm lượng O2 ở đầu vào lò. Nên giữ cho lượng O2 không đổi bằng các thay đổi vận tốc quạt khí hoặc vị trí các van điều tiết lưu lượng gió để thay đổi lượng gió qua lò (bằng cách thay đổi vận tốc của quạt khí hoặc thay đổi vị trí của van điều tiết quạt). Các điểm đặt do người vận hành đặt theo kinh nghiệm. 2.2.3. Nguyên lý điều khiển nhiệt độ hệ thống lò nung 2.2.3.1. Khái quát chung Nhiệt độ là một tham số điều khiển quan trọng để điều khiển hệ thống lò nung clinker. Nó quyết định chất lượng của clinker và năng suất của hệ thống lò. Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình canxi hoá của nguyên liệu và quá trình tạo clinker. Trong quá trình canxi hoá, nhiệt độ phải được đảm bảo khoảng 900 – 1000oC và ổn định. Điều này giúp cho quá trình canxi hoá diễn ra thuận lợi và đảm bảo hàm lượng nguyên liệu được canxi hoá từ 90 - 95% trước khi đi vào lò nung. Trong lò nung, nhiệt độ zone yêu cầu ổn định ở 1400oC điều này rất quan trọng vì nó đảm bảo cho các phản ứng pha rắn tạo clinker diễn ra thuận lợi. Trong hệ thống lò nung clinker có rất nhiều điểm._. điều khiển nhiệt độ và phân bố trong một giải rất rộng từ 500oC - 1500oC, mỗi điểm có một yêu cầu riêng. Do vậy, bài toán điều khiển nhiệt độ ở đây rất phức tạp. Ngoài ra việc đo nhiệt độ chính xác trong môi trường có độ bụi cao là rất khó khăn. Điều này làm ảnh hưởng rất lớn đến quá trình điều khiển nhiệt độ hệ thống lò nung. Trong hệ thống lò nung có hai vùng nhiệt độ quan trọng là trong Canxiner và trong lònung nên bài toán điều khiển nhiệt độ hệ thống lò được chia làm hai bài toán chính đó là: Điều khiển tối ưu ngọn lửa zone nung. Điều khiển tối ưu quá trình cháy trong Canxiner và hệ thống sấy 5 tầng. Thực chất của bài toán điều khiển nhiệt độ là điều khiển một loạt các thiết bị trong hệ thống lò nung như: Đièu khiển hệ thống cấp nhiên liệu: Van cấp than V72 cho lò nung, van cấp than V82 cho Canxiner, van cấp dầu V11 cho lò nung, van cấp dầu cho Canxiner, van cấp dầu V31 cho đường khí phản hồi (đườnggió 3). Điều khiển tốc độ các quạt gió: Các quạt gió làm mát cho bộ làm nguội clinker (dàn ghi). Các quạt vào lò nung: V91, V93, quạt gió cho đường gió phản hồi A77 (quạt gió 3), quạt gió A74 cho ống đớng của kò, quạt gió vào Canxiner V22. Điều khiển độ mở các van gió: Các van gió vào lò: V94, V92, van gió phản hồi A76, van gió ống đứng của lò A72, các van gió ở bộ làm nguội (dàn ghi). Điều khiển các van cấp liệu vào lò nung và Canxiner A71, A75. Điều khiển các quạt khí thải J15, P72.v.v. Trong quá trình hoạt động bình thường, lò chạy với càng ít thay đổi về cấp liệu và đốt càng tốt. Việc này sẽ đem lại công suất tối ưu, phải tiến hành từng bước nhỏ những sự thay đổi cần thiết. Theo kinh nghiệm “ khi cần thay đổi thì giữ thay đổi thấp hơn 5% giá trị thực tế ”. Khi hệ thống làm việc bình thường thì nhiệt độ áp suất được phân bố như hình vẽ. 2.2.3.2 Điều khiển tối ưu ngọn lửa zone nung Quá trình nung clinker trong điều kiện hoạt động ổn định thường tự động cho chất lượng clinker thích hợp và năng suất cao. Trong quá trình này có hai bài toán điều khiển chính là: điều khiển zone nung và điều khiển quá trình đốt. Trong đó điều khiển zone nung chính là điều khiển quá trình hình thành clinker. Điều khiển quá trình hình thành clinker chỉ là việc duy trì được đúng nhiệt độ nguyên liệu trong zone nung (điều khiển ngọn lửa zone nung), trong khi điều khiển đốt còn liên quan tới việc phối liệu và khí sao cho có thể giảm thiểu được lượng Kcal/Kg clinker. Ta cáo thể có một lò ổn định và nhiệt độ phù hợp trong zone nung, nhưng hiệu suất kinh tế vẫn thấp vì mức trộn nhiên liệu và khí không phù hợp. Nhưng điều khiển zone phải được ưu tiên hơn điều khiển đốt vì điều khiển zone nung là điều khiển sự ổn định của quá trình, chất lượng clinker và sản lượng. Điều khiển zone nung: Điều khiển zone nung được chia làm ba phần đó là : sự ổn định, chất lượng và sản lượng theo đúng thứ tự ưu tiên này. Như vậy, sự ổn định được coi là một tiêu chí quan trọng nhất để một lò nung hoạt động tốt. Nếu lò nung không hoạt động ổn định thì ta phải thực hiện các hoạt động điều khiển để lò hoạt động ổn định trở lại. Khi lò hoạt động ổn định rồi thì ta mới tính đến phần ưu tiên tiếp theo và thực hiện các hoạt động để đạt được chất lượng clinker phù hợp. Cuối cùng nếu lò hoạt động ổn định và nếu chất lượng phù hợp rồi thì ta sẽ sử dụng các thiết bị có sẵn để nâng cao sản lượng lên mức tối đa. Việc điều khiển chất lượng clinker chính là điều khiển nhiệt độ và ngọn lửa zone nung. Điều khiển ngọn lửa zone nung được thực hiện bằng cách điều khiển vị trí kim phun, điều khiển tốc độ cấp liệu, điều khiển gió lượng 1 và điều khiển gió lượng 2. Điều khiển các thông số trên sẽ tạo ra ngọn lửa với các hình dạng khác nhau. Ngọn lửa ngắn và nóng: Loại lửa này rất nóng, rộng và mạnh. Zone nung sẽ bị rút ngắn đáng kể và nhiệt độ cao của ngọn lửa có thể gây khó khăn cho việc duy trì một lớp côla thích hợp trong lò. Ngọn lửa này có thể làm nóng cháy lớp côla, làm hư hại lớp lót của lò. Ngọn lửa trung bình:Ngọn lửa này có bề dài và bề rộng cân bằng nên nhiệt trong zone nung không tác động quá mức. Ngọn lửa này đủ nóng để tạo thành một lớp côla tốt trong zone trung tâm làm tăng tuổi thọ của lò. Ngọn lửa dài, mềm: Ngọn lửa này làm cho zone nung rất dài, nhiệt độ ngọn lửa cũng thấp gây khó khăn trong việc đảm bảo một lượng nguyên liệu nóng chảy phù hợp trong zone nung để tạo thành một lớp côla thích hợp. Điều khiển quá trình đốt: Điều khiển quá trình đốt có mức ưu tiên thấp hơn điều khiển quá trình hình thành clinker. Điều này là thông thường, trừ việc đốt không hoàn chỉnh, có nghĩa là nếu có CO tức là tình trạng hoạt động của lò là không bình thường và do đó được xử lý ở mức ưu tiên cao nhất là mức ổn định. Quy trình đốt nói chung có độ ưu tiên thấp hơn là vì hoạt động của quá trình hình thành clinker tốt thường biểu thị mức khí và nhiên liệu phù hợp. Điều khiển đốt chỉ là một vấn đề làm cho dòng khí thích nghi với lượng nhiên liệu cần thiết để sản xuất ra clinker có chất lượng tốt mà thôi. Như vậy việc điều khiển tối ưu ngọn lửa zone nung là điều khiển tốc độ cấp than vào lò. Hàm lượng canxi hoá của liệu trước khi vào lò càng cao thì độ đồng nhất của liệu càng cao. Thời gian nung của liệu trong lò ít, tốc độ quay của lò tăng, lượng than cấp vào lò giảm, điều đó làm cho bài toán càng tối ưu. Điều quan trọng là khi hàm lượng canxi hoá của liệu trước khi vào lò cao thì việc điều khiển càng dễ dàng vì lúc đó bài toán chỉ phụ thuộc vào tốc độ cấp than với điều kiện lượng gió không đổi. Lò nung được chia làm ba khu vực nhiệt độ đó là: zone canxi hoá, zone nung, zone làm nguội. Yêu cầu công nghệ quan trọng là phải giữ được nhiệt độ và ngọn lửa zone nung ổn định khoảng 1350oC để quá trình tạo clinker được tốt. Hàm lượng CO ở đầu lò phải thấp khoảng 0,2% hàm lượng ôxy được giữ ổn định trong khoảng 2%-4%. Nếu giả định chất lợng than gần như không đổi thì nhiệt độ ngọn lửa phụ thuộc vào các yếu tố sau: Tốc độ cấp liệu than vào lò. Lượng gió 1. Lượng khí thừa. Nhiệt độ gió 2. Độ ẩm của gió 2. Khi vận hành bình thường, người ta thường giữ lượng gió 1 cố định để giữ cho ngọn lửa không đổi. Lượng gió 1 được đặt tuỳ theo kiểu vòi đốt sử dụng. Nên làm sao để lượng gió 1 càng thấp càng tốt để tiết kiệm năng lượng kcal/kg và để ngọn lửa lan truyền tốt. Nguyên nhân gió 1 ảnh hưởng đến lượng kcal/kg vì gió 1 là khí lạnh chưa được đốt nóng như gió 2. Thông thường, lượng khí thừa được điều khiển bằng hàm lượng ôxy tại đầu vào của lò. Giá trị của điểm đặt hàm lượng ôxy được chọn sao cho luôn luôn đảm bảo đủ ôxy để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu. Như vậy hai yếu tố trên không đổi thì sẽ cho phép tăng tỷ lệ thuận lượng than và lượng gió 2. Nếu như nhiệt độ và độ ẩm của gió 2 được giữ cố định thì nhiệt độ ngọn lửa lò sẽ chỉ phụ thuộc vào tốc độ cấp than. Chương 3 Tổng quan về hệ DCS của hãng ABB 3.1. Tổng quan về hệ điều khiển phân tán 3.1.1. Khái khái chung Một vấn đề đặt ra trong khi thiết kế một hệ thống tự dộng hóa quá trình công nghệ là sự cân nhắc hướng giải pháp trên cơ sơ các vấn đề đơn lẻ hay trên cơ sở hệ thống tích hợp trọn vẹn. Thiết kế thống trên cơ sở các vấn đề đơn lẻ yêu cầu người kỹ sư phải tự xây dựng cấu hình hệ thống. Lựa trọn các thiết bị điều khiển tự động, các phần mềm lập trình điều khiển cơ sở và các thành phần của hệ thống. Bên cạnh độ mềm dẻo, linh hoạt thì đánh giá cũng là một thành phần quan trọng trong hướng giải pháp này. Ngược lại một hệ thống điều khiển tích hợp, một mặt không cho phép người dùng có nhiều sự lựa chọn về thiết bị cũng như phần mềm mặt khác đòi hỏi đầu tư ban đầu tương đối lớn. Tuy nhiên giải pháp thứ hai này thích hợp với những ứng dụng có qui mô vừa và lớn bởi sự tin cậy cao và sự hỗ trợ rộng rãi các chức năng tự động hóa từ cấp điều hành cơ sở cho đến các cấp điều khiển giám sát và điều hành sản xuất. Trong đó, các giải pháp hệ thống điều khiển và giám sát một quá trình công nghệ hay một dây truyền lắp ráp không những bao hàm ý “tự động hóa’’, “tin học hóa” các chức năng của hệ thống điều khiển mà còn hàm ý “tiện lợi hóa’’ cho người sử dụng, điều hành. hơn nữa nói đến điều khiển giám sát ta không hạn chế phạm vi người sử dụng chỉ ở cấp thao tác hay lãnh đạo công ty. Điều này mang ý nghĩa nhiều trong việc nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển phân tán, các hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Với các hệ thống quản lý và điều hành sản xuất và các hệ thống kế hoạch hóa và nguồn lực doanh nghiệp trong một doanh nghiệp sản xuất công nghiệp. Hơn thế nữa, hệ điều hành phân tán DCS lại thường được ứng dụng trong các nhà máy hơn với mức độ tự động hóa cao, hiện đại như : điện nguyên tử, sản xuất xi măng, lọc dầu, hóa chất... Bởi yêu cầu về khả năng tính toán và xử lý tín hiệu tương tự cũng như độ tin cậy của hệ thống được đặt ra cao hơn. 3.1.2. Cấu trúc phân tán Để khắc phục vào sự phụ thuộc vào một máy tính trung tâm và tính năng hoạt động của hệ thống trong cấu trúc phân quyền, mỗi quá trình con được điều khiển bằng một máy tính riêng cùng được đặt tại phòng điều khiển. Đặc điểm của cấu trúc điều khiển phân tán là việc phân bố trí tuệ cũng như chức năng theo bề rộng cũng như theo bề sâu, kết hợp với việc sử dụng mạng truyền thông thay cho phương pháp dùng dây nối và bảng điện cổ điển. Bên cạnh giải pháp sử dụng các cụm vào/ra tại chỗ và các thiết bị chấp hành thông minh, người ta còn đưa ra các loại máy tính chấp hành loại nhỏ (các bộ điều khiển chuyên dụng, vi điều khiển ...) xuống các vị trí gần kề với các quá trình kỹ thuật. Nhìn trung tính ưu việt của một cấu trúc điều khiển phân tán thể hiện ở những tính chất sau: + Tiết kiệm được dây nối và cổng nối nhờ mạng truyền thông + Hiệu suất cũng như độ tin cậy tổng thể của hệ thống được cao nhờ sự phân tán chức năng xuống cấp dưới. + Độ linh hoạt cao, thể hiện tính năng mở trong việc mở rộng hệ thống, mua vào thay thế thiết bị, nâng cấp và tạo mới các chương trình phần mềm ứng dụng. Chính từ những yêu cầu bức thiết từ phía những người sử dụng là phải đảm bảo tính năng kỹ thuật nhưng phải giảm giá thành, cho nên sự chuyển hướng giải quyết trong hệ thống tự động sang cấu trúc điều khiển phân tán là hợp lý. Hiện nay những hãng nổi tiếng như ABB, Allen Bredly... đã đưa ra các hệ thống có cấu trúc điều khiển phân tán như trên. 3.2. Hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB 3.2.1. Tổ chức của hệ thống DCS của hãng ABB Khoa học kỹ thuật ngày nay càng phát triển mạnh mẽ đặc biệt là các ngành kỹ thuật điện tử và công nghệ thông tin, do đó hiện nay hầu hết các nhà máy đều được đưa vào sản xuất ở mức độ tự động hóa cao và có sự giúp đỡ của máy tính gọi là các hệ thống tích hợp máy tính CIM (Computer Integrated Manufactuing). Thiết lập hệ thống theo hướng thiết lập hệ thống phân tán DCS (Distributed Control System). Tổ chức mô hình theo hệ thống CIM. Hệ điềukhiẻn tự động hóa Máy tính trung tâm quá trình sản xuất Hệ thống điềukhiển Máy tính cục bộ tự động Hệ điềukhiển tự Các bộ điềukhiển động hóa quá PLC,PID,CNC trình công nghệ Biến tần Cơ cấu chấp Cơ cấu chấp hành: hành động cơ, van, rơle,… Hình 3.1. Cấu trúc phân cấp của hệ điều khiển tự động hóa Với loại mô hình này, các chức năng được phân thành nhiều cấp khác nhau từ dưới lên trên như hình trên. Càng ở cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản và đòi hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhậy, thời gian phản ứng. Một chức năng ở cấp trên được thực hiện dựa trên các chức năng cấp dưới, tuy không đòi hỏi phản ứng nhanh như cấp dưới nhưng ngược lại lượng trao đổi thông tin và xử lý lớn hơn nhiều. Mức 1 : Các thiết bị chấp hành Mức 2 : Các bộ điều khiển điều chỉnh Mức 3 : Các máy tính cục bộ tham gia để lập chương trình cho các bộ điều khiển của các quá trình con. Mức 4 : Các máy tính trung tâm tham gia vào việc giám sát toàn bộ quá trình nhà máy. Theo cấu hình trên của ABB thì hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất có phần khác so với hệ thống điều khiển truyền thống . Tất cả các cấp của hệ thống tự động hóa truyền thống tương ứng với phần xử lý khác nhau trong xí nghiệp. Hệ thống ABB Master chứa tất cả các cấp ự động hóa truyền thống. Cấp 1 : Trang bị tổng hợp và các thiết bị điều khiển điện nằm trong hệ thống phân phối DCS. Các phân xưởng điện và các thiết bị được kết hợp thành một hệ thống. Cấp 2 : Các phòng điều khiển quá trình trên máy tính có chức năng giám sát thường xuyên với tất cả các quá trình điềukhiển . Cấp 3 : Sự quản lý sản phẩm ở mức cao nhất. Hệ thống quản lý toàn bộ xí ngiệp được tích hợp trong ABB. Toàn bộ nhà máy Cấp 1 Giám sát toàn bộ Điều khiển giám sát Điều khiển giám sát Cấp 2 Điều khiển điện Trang bị máy Điều khiển điện Cấp 3 Trang bị máy Hệ tích hợp ABB Hệ truyền thống Hinh 3..2. So sánh giữa các hệ phân tán 3.2.2. Ưu điểm của hệ thống ABB Master: Hệ thống ABB Master có ưu điểm là xử lý tất cả các tín mà không cần phần cứng đặc biệt. Với hệ thống tổng hợp như vậy người vận hành sẽ được làm việc trong một nôi trường đồng nhất, mà ở trong đó tất cả các đối tượng đều tương tự như nhau. Các phép đo Analog, các mạch vòng PID, Sensor, bộ điều khiển van, các động cơ và một loạt các phép đo khác đều được xem như cùng một kiểu. ở hệ truyền thống có sự phân cấp rõ ràng hơn, sự hoạt động ở mỗi cấp khác nhau liên quan mật thiết với nhau, một cáp không hoạt động sẽ dẫn đến các cấp khác hoạt động không hiệu quả. Cấu trúc tiêu biểu của hệ thống DCS của hãng ABB: Computer IMS AC110 AC70 AC55 AC410 AC450 MP200/1 MG230/1 MV800/ 1OS AS500 OS AS 500 IMS Hình 3.3. Cấu trúc hệ thống điều khiển phân tán của hãng ABB 3.2.3. Các thành phần của ABB – Master 3.2.3.1. Các trạm quá trình ABB – Master Piece Master Piece là một trạm quá trình trong hệ ABB Master. Master Piece bao gồm các trạm điều khiển quá trình có khả năng khác nhau từ các bộ điều khiển Logic, tương tự và giám sát Master Piece 200/1 Master Piece 51 : là bộ điều khiển quá trình loại nhỏ với 32 I/O số. Master Piece 200/1 : là bộ điều khiển quá trình lớn có tính năng hoàn thiện cao. Các kênh vào ra tại chỗ (Local I/O) : Các khối Master Piece 200/1 liên lạc với quá trình bằng rất nhiều kiểu Sensor và các cơ cấu chấp hành được nối với khối ghép nối quá trình hoặc khối vào / ra. Master Field Bus và các kênh vào / ra từ xa: Các khối vào ra từ xa liên lạc với các trạm quá trình bằng Master Field Bus theo phương thức liên lạc nối tiếp tốc độ cao. Ngôn ngữ lập trình Master Field Bus: Các ứng dụng được lập trình bằng ngôn ngữ ABB Master Piece (APML). Ngôn ngữ khối hàm (FB) với cách biểu diễn bằng Graphics được thiết kế cho ứng dụng điều khiển quá trình. Chương trình được viết bằng ngôn ngữ APML gọi là chương trình PC (Process Control) và các khối hàm xây dựng chương trình gọi là các phần tử PC. Cơ sở dữ liệu: Master Piece 200/1 có cơ sở dữ liệu riêng của mình. Điều đó có nghĩa là cơ sở dữ liệu được phân bố và luôn cập nhật với các giá trị hiện tại của quá trình. Tất cả các thông tin về tất cả các đối tượng của quá trình đều được lưu giữ trong cơ sở dữ liệu. Sự mô tả tín hiệu được định nghĩa là những khung được hoàn tất thay đổi phân giải của tất cả các tín hiệu quá trình và được nối với hệ thống. 3.2.3.2. Các trạm thao tác ABB - Master View ABB Master View là họ các trạm thao tác. Nó bao gồm tất cả các kiểu ghép nối từ các khối đơn giản đến các bảng Master View 100 tới các trạm thao tác Graphics, Graphics màu có độ phân giải cao là Master View 800/1. Các trạm thao tác Master View 100, Master View 320, Master View 800/1. 3.2.3.3. Hệ thống mạng cục bộ ABB - Master Net ABB - Master Net cung cấp các dịch vụ truyền thông giữa các khối khác nhau trong hệ thống ABB Master và với hệ thống máy tính và thông tin bên ngoài. Mạng Master Net là mạng cục bộ (LAN) được sử dụng để nối nhiều nút khác nhau trên hệ thống mở Advant OCS. Master Net gồm hai thành phần chủ yếu: Master chủ yếu kết nối với các điểm (nút) khác nhau của Advant OCS. Master Gate dùng để kết nối với các máy khác của hệ thống thông tin, đồng thời nó cũng có thể sử dụng để kết nối các mạng điều khiển riêng và mạng điều hành ( Plan Network). 3.2.3.4. Các khối cấu hình ABB- Master Aid ABB – Master Aid là họ các khối lập trình và phần mềm được sử dụng để lập chương trình ứng dụng sự ghi văn bản và các lỗi ở trong hệ điều khiển quá trình ABB- Master. Họ này bao gồm: Master Aid 220, Master Aid 710, Master Aid 720. 3.2.4. Cấu hình phần cứng các thiết bị của hãng ABB 3.2.4.1. Trạm thao tác AS500OS (Advant Station 500 Operation) Là một máy tính cho các thao tác vận hành với chức năng thông tin giữa các trạm thao tác và trạm quá trình. Gồm có một SU (System unit) càng với các thiết bị ngoại vi như bàn phím, màn hình, chuột và các thiết bị in kết nối với SU. Chức năng của nó là truyền thông tin thao tác giữa các trạm và quá trình. Phần mềm được sử dụng cài đặt trong nó là AđvaComman for Windows. 3.2.4.2. Trạm kỹ thuật AS100ES, AS500ES Là một họ máy tính công nghiệp được trang bị các công cụ phần mềm mạnh để tạo cấu hình, lập chương trình ứng dụng, soạn thảo tài liệu, tìm lỗi, thử và trao quyền điều khiển cho các bộ điều khiển Master Gate 230/1, Master View 800, AC 450, Master Piece 200/1… 3.2.4.3. Trạm quản lý thông tin AS500IMS (Advant Station 500 Information Management Station) Chức năng: - Chứa toàn bộ thông tin của hệ thống. - Nối, cất giữ, biểu diễn vàbáo cáo dữ liệu. - Thông tin với các hệ khác. 3.2.4.4. Master Gate 230/1 Master Gate 230/1 dùng để nối máy tính bên ngoài với Masternet và nối chung với mạng điều khiển riêng trong mạng nhà máy nó truyền tín hiệu với hiệu suất cao và phù hợp cho nối với hệ thống máy tính lớn cho quản lý thông tin, kế hoạch sản xuất. Chức năng của chúng là truyền thông tin giữa mạng điều khiển trong một nhà máy và giữa Advant OCS và các máy tính bên ngoài. 3.2.4.5. Advant Controller 450 (AC 450) AC450 là một thiết bị điều khiển cỡ lớn có thể lập trình được, dùng để điều khiển và giám sát quá trình. Nó có thể quản lý được 7000..8000 điểm đo. Hình 2.1 mô tả cụ thể các mối quan hệ chính giữa các phần tử chính của hệ thống và đưa cấu trúc phần cứng của nó. Các chuẩn truyền thông có thể kết nối với AC450 : Master Bus 300, GCOM, EXCOM, MVI, MasterFieldBus, ProfiBus_DP Hình 3.4 Cấu hình của bộ điều khiển quá trình AC450 Giao diện : Ngoài những vào ra truyền thông trên, bộ điều khiển cũng có thể truyền thông với một giải rộng của phạm vi. Hình 2.2 mô tả chức năng giao diện chính. Hình 2..5. Chức năng giao diện chính của AC450. CPU _ Central Procesing Unit : Bộ xử lý trung tâm của AC450 với các phiên bản khác nhau, có các đặc trưng khác nhau, nhưng chủ yếu có : - DRAM ( 8Mb hoặc 16 Mb ) có các ký hiệu_PM511 V08 / PM 511 V16. - Chip 68040 : do hãng Motorola sản xuất. - Tốc độ 25MHz. - Ngoài ra, ở mặt trước của module CPU còn có các đèn hiển thị, màn hình các hiển thị chuẩn đoán lỗi ở mức cao và có trang bị một công tắc 4 vị trí để khởi động và chọn chế độ làm việc và có một nút ấn để khởi động lại_Reset. Thêm vào đó là việc module nà còn trang bị một card chương trình giao diện để kết nối với S100 I/O. c. Bộ nhớ Dùng DRAM 8Mb hay 16Mb ký hiệu loại PM511 Chức năng chính của bộ nhớ là lưu giữ chương trình hệ thống cũng như cấu hình hệ thống của bộ điều khiển và chương trình ứng dụng. Chương trình hệ thống được lưu giữ ở Flash DROM và tự động nạp vào RAM khi hệ thống bắt đầu khởi động. Về phương diện vật lý, phần mềm chuẩn hệ thống được lưu trữ trong Card chương trình _ký hiệu PC MCIA. Thông thường nó luôn đặt trong Rack của nó trong lúc hệ thống làm việc. Nguồn nuôi bộ nhớ : Tối thiểu 4 giờ ( với sự cố mất điện lưới, hay trường hợp nguồn cấp có sự cố..) Để có thời gian nuôi bộ nhớ dài hơn cần phải dùng các thiết bị sau: - Bộ nguồn cấp dự phòng SB 510 và bộ Acquy (8giờ). - Bộ nguồn cấp dự phòng SB510 được nối với 1 hệ thống nguồn riêng 24V hay 48V. d. Nội dung chương trình : Một chương trình hệ thống cơ sở bao gồm đầy dủ các chức năng xử lý tín hiệu số, toán học, hàng đợi và chuyển đổi. Các chức năng chính của chương trình sơ sở bao gồm : - Các hàm trễ và hàm Logic. - Thuật điều khiển tương tự. - Liên kết dữ liệu với nhau. - Các hàm về thời gian. - Các hàm về số học. - Lấy tín hiệu, vị trí. - Các phương pháp đo tần số, đếm xung nhanh. - Lập báo cáo, bảng. - Các hàm đại số Boolean. - Các hàm đo đại lượng tương tự. - Khối chức năng điều khiển khởi động theo nhóm động cơ hay kiểu van. - Giao tiếp theo EXCOM. - Tương thích với MB300, GCOM, RCOM, MVI, ProfiBus_DP… Đáp ứng được các việc ghép nối đến AF100, ACV700, DCV700, TYRAK, SAMI và các thiết bị đo độ căng e. Đồng hồ hệ thống, việc đồng bộ xung đồng hồ mở rộng : Bộ nhớ PM511 có trang bị một đồng hồ mà nguồn nuôi được lấy cùng nguồn nuôi của bộ nhơ. Chúng ta có thể đặt ngày, tháng, năm và giờ từ một bộ lập trình sẵn hay từ các trạm thao tác cục bộ như MasterView 230, hơn thế nữa nó cho phép điều chỉnh lượng sai số ±100 ms bằng phần mềm. AC450 nối đến MasterNet cũng như hệ DCS thì đồng bộ thời gian diễn ra tự động với các trạm khác qua mạng với mức chính xác cao, dưới 3ms. Yêu cầu đồng bộ giữa các bộ điều khiển và các bộ phát tín hiệu đồng bộ của các thiết bị mở rộng là 2ms. Trên Module TC520 có một đầu vào đặc biệt dùng để đo thời gian của xung đồng hồ này. f. Nguyên lý làm viêc : Thông thường các khối lệnh trong chương trình PC có chu kỳ thực hiện khoảng 10ms..2s nếu tái lập cấu hình thì có thể đạt ( 5ms..32s ). Hệ điều hành và chương trình dịch của PC tổ chức việc thực hiện các khối lệnh này với khoảng chu kỳ máy chọn, đồng thời cũng có thể thực hiện với các nhiệm vụ khác như truyền thông với Master View 320 và các bộ phận khác. Ngoài ra, máy cũng có thể đọc các giá trị từ các bảng mạch tương tự và số trong cùng một chu kỳ máy. g. Khởi động : Đặt công tắc xoay ở vị trí Auto (vị trí 1 ) : cách này có nghĩa là một thao tác khởi động tự động được thực hiện khi nguồn được cáp, hoặc nguồn được phục hồi sau sự cố. Đặc biệt là các thông tin cần thiết đều được hệ thống lưu trữ để khởi động lại nếu có sự cố mất nguồn cấp. Ngoài ra để khởi động hệ thống còn có thể thực hiện các lệnh sau : Clear, Stop, Auto hoặc Offline, Các cách này dùng để khởi động lúc cắt nguồn cấp. h. Khối xử lý trung tâm : PU535 là một Modul lập trình dự phòng, nó có thể làm việc như một bộ xử lý phụ được trang bị trong AC450. Chức năng chủ yếu của nó là dùng để thực hiện chương trình ứng dụng viết bằng ngôn ngữ bậc cao C. Để viết chương trình cho PU535 có thể dùng HP90001-8000 để viết và thử chương trình ứng dụng này, sau đó nạp vào PU535 bằng cách sử dụng giao thức SLIP. Ngoài ra PU535 còn chứa một giao diện kiểm tra người sử dụng UTI – User Test Interface, để thực hiện các việc điều khiển và chuẩn đoán lỗi nhờ cổng dịch vụ V24/R5232C. i. Nguồn cấp : Có các nguồn cấp : 120/230 Vac(một pha) – 50/60Hz. 120/230 Vac(hai pha) – 50/60Hz. 24 – 48 Vdc 5V ổn áp. ngoài ra còn có nguồn dự phòng SB522 (Acquy Ni-Ca) được nạp bở SB510, SB511. Giao tiếp với thiết bị ngoại vi AC450 truyền thông với các quá trình kỹ thuật nhờ các loại cảm biến và cơ cấu chấp hành khác nhau được ghép nối qua các bộ giao diện quá trinh. Có 3 hệ thống Vào/Ra thường dùng là S100I/O, S400I/O và S800I/O. Các tín hiệu vào ra có thể là số hay tương tự, là tín hiệu dòng hoặc tín hiệu áp. 3.2.5. Truyền thông tin giữa các thiết bị 3.2.5.1. MasterBus 200 (MB200) MasterBus 200 là một Bus truyền nối tiếp, không đồng bộ, bán song công cho truyền thông ở khoảng cách trung bình với tốc độ truyền trung bình. Sử dụng MasterBus 200 để kết nối MasterPiece 200/1, MasterPiece 100, MasterView 800/1 and MasterGate 230/1 với nhau đặt trong Mạng điều khiển hoặc trong Mạng điều khiển cục bộ. MasterBus 200 là một hướng kết nối xác định dịch vụ nối dữ liệu với sự chia ra làm từng đoạn và sắp xếp lại của người sử dụng dữ liệu. Mạng truyền thông bus được điều khiển bởi trạm chủ. Việc truyền thông có thể thực hiện giữa những trạm tớ cũng như giữa trạm chủ và các trạm tớ. Thẻ bài sẽ tuần hoàn trên tất cả các trạm tớ. Mỗi lần thẻ bài đến một trạm tớ được phép truyền một thông tin đến trạm chủ hoặc một trạm tớ khác. Trạm chủ có thể truyền một thông báo tới một trạm tớ giữa lúc thẻ bài đang di chuyển tới trạm khác theo nguyên lý này. Trạm chủ phải truy cập tới bus nhanh hơn các trạm tớ, ngoại trừ trường hợp có mức ưu tiên. Thẻ bài là hoàn toàn rõ ràng để tới người dùng hệ thống. Về mặt vật lý, MasterBus 200 là kiểu kết nối đa điểm ra. Nó có thể sử dụng bus mà không có mô đem qua những khoảng cách tới trên 30 m với điều kiện là tất cả các trạm được kết nối như nhau, điểm nối đất tốt (điện áp chuẩn ≤ ± 7V ). Đây còn gọi là Bus truyền ngắn (SDB). Đối với những khoảng cách lớn hơn 30 m , hoặc giữa những điểm có điện thế nối đất khác nhau thì cách li là được yêu cầu, MasterBus 200 phải có các modem. Cái này gọi là Bus truyền dài (LDB). Với modem DSTC 130 ( cách ly lên tới 2,5 kV) , khoảng cách cực đại là : - Trong kết nối đa điểm , lên tới 1 km giữa các điểm cuối - Trong kết điểm - điểm , lên tới 2 km giữa các điểm cuối DSTC 131 A là một modem cho truyền tin cáp quang. Chỉ sử dụng nó trong kết nối từ điểm tới điểm. Với modem này, khoảng cách cực đại được xác định bằng tổng sự suy giảm trong cáp , kể cả những mỗi nối , phải nhỏ hơn : 30 dB với 50/125 m cáp 33 dB với 62,5/125 m cáp 35 dB với 85/125 m cáp 30 dB với 100/140 m cáp Kiểu cáp và số của những mối nối xác định chiều dài cực đại. Những con số khoảng cách cực đại được dùng làm căn cứ để sử dụng cáp ABB, cáp quang. Có một điểm nối cho mỗi km thứ hai . cũng có giới hạn 6 dB che giấu trong những sơ đồ này. Cho phép chúng ta sửa chữa một cáp vỡ. 7,0 km với 50/125 m cáp 7,0 km với 62,5/125 m cáp 7,0 km với 85/125 m cáp 5,0 km với 100/140 m cáp Đặc điểm kỹ thuật của MB200: Lên tới 10 trạm Advant OCS mỗi bus Lên tới 1000 m giữa những nút cuối trong kết nối đa điểm ra Nếu truyền bằng quang được sử dụng thì lên tới 7000 m giữa những điểm cuối trong kết nối điểm tới điểm . Một bus nối tới MasterPiece 100 Một bus nói tới MasterGate 100 Có tới 4 bus nối với MasterPiece 200/1,MasterView 800/1 hoặc MasterGate 230/1 tốc độ 153.6 kbit mỗi giây MasterBus 200 có thể chuyển tối đa khoảng 5 kbytes thông tin mỗi giây khi chúng truyền giữa trạm chủ và một trạm tớ, và khoảng 2,5 kbytes mỗi giây giữa các trạm tớ. 3.2.5.2. MasterBus 300 (MB300) MB300 là một Bus truyền nối tiếp, đồng bộ, bán song công tốc độ cao với khoảng cách truyền trung bình. MB300 dùng để kết nối các trạm quá trình (Process Station-PS), các trạm thao tác (Operation Station-OS) và các trạm Master Gate 230/1 để kết nối các mạng điều khiển và mạng điều hành (Plant Network). Xây dựng dựa trên lớp 1 của tiêu chuẩn IEEE 8022 và IEEE 8023-1985 CSMA/CD có tính chất là một loại dịch vụ liên kết dữ liệu ít chuẩn xác và phát hiện xung đột xử lý tại nhiều điểm khác nhau. Điều khiển xử lý trạm được phân phối với tất cả các nút trên Bus. Cấu hình của MB300 Cấu hình tối đa được xác dịnh theo tiêu chuẩn IEEE 8023-1985, bao gồm : Đoạn đầu cáp đồng trục dài khoảng 500 m (cực đại). Thời gian trễ xác lập lớn nhất từ đầu đầu - đầu cuối của đoạn cáp này là 2165 ns. Liên kết điểm - điểm thiết lập một đoạn kết nối. Thời gian trễ xác lập cực đại giữa 2 điểm kết nối này là 2750 ns (Cần phải nối 1 bộ chuyển tiếp ở mỗi đầu và không được phép nối các trạm với đoạn kết nối). Yêu cầu lắp đặt bộ chuyển tiếp cho các đoạn kết nối. Các bộ lặp có thể lắp đặt tại bất kì điển truyền nhập nào trên đoạn cáp đồng trục nhưng chỉ được phép lắp tại một đầu của đoạn kết nối. Đường truyền lớn nhất cho phép giữa hai trạm bất kỳ là năm đoạn, bốn bộ chuyển tiếp, hai bộ thu phát và hai đường cáp giao tiếp với bộ phận truy nhập dữ liệu. Nếu chỉ có hai đoạn kết nối trên cả bus và chúng làm việc hiệu quả, thì không cần lắp đặt bộ chuyển tiếp vì việc kết nối điểm - điểm lớn nhất cho phép là 1000 m. Thời gian trễ giữa các điểm đầu và điểm cuối trên một MasterBus 300 không được lớn hơn 20600 ns, thời gian trên bao gồm cả thời gian trễ trên đường truyềnvà trên các cáp nhánh (khoảng 9000 ns). Đặc điểm kỹ thuật của MasterBus 300 : Kết nối đến 44 trạm các loại Master Piece 200/1, Master View 800/1, họ Advant Station 500 hay AC 400 trên một Bus. Một trạm Master Gate 230 / 1 / bus. Khoảng cách cho phép lớn nhất giữa nút đầu và nút cuối phụ thuộc vào cấu hình. Có đến 2 bus nối đến Master Piece 200/1, Master View 800/1, họ Advant Station 500, AC 400 hay MasterGate 230/1 trên một mạng điều khiển. Có đến 2 bus nối đến MasterGate 230/1 trên một mạng chủ. Tốc độ 10 MasterBus 300/s. 3.2.5.3. Advant Field Bus (AF 100) AF 100 là loại Bus trường tốc độ cao được sử dụng để truyền thông giữa các bộ điều khiển AC, các trạm V/R S800, AdvantSoft for Window và các trang thiết bị được sản xuất bởi hãng ABB. Phương tiện dự phòng : phương tiện dự phòng bao gồm cáp dự phòng và Modem dự phòng. Trên tất cả các bus chiều dài giữa các đoạn cáp dự phòng không được chênh lệch quá 1200 m giữa hai trạm bất kì. Chiều dài của AF 100 : chiều dài của AF100 được hiểu như là khả năng tạo cấu hình bus với 3 loại chiều dài khác nhau sao cho chiều dài vật lý và chiều dài thực tế sai lệch ít. Các độ dài của AF100 có thể được quy ước như sau: 2000 m (độ dài vật lý lớn nhất là 1700 m) 85 m (độ dài vật lý lớn nhất là 7600 m). Dữ liệu truyền qua so với quy tắc chung làm giảm 40% so với dữ liệu trên Bus 2000 m. 15000 m (độ dài vật lý lớn nhất là 13300 m) lượng dữ liệu truyền qua ứng với quy tắc chung làm giảm 15% lượng dữ liệu trên Bus 2000 m. Đặc điểm kỹ thuật của AF100 Có thể kết nối đến 80 trạm với độ dài vật lý là 13300 m. Có 3 phương thức truyền : Cáp xoắn (TWP). Cáp đồng trục (RG59 và RG11). Cáp quang. Một bus có thể được thiết kế với cả 3 phương thức truyền, nhưng mỗi phương thức có một số tính chất khác nhau. AF 100 có thể lắp đặt theo 1 hoặc 2 kiểu hệ thống bus vật lý này. Hệ thống bus dự phòng không cưỡng bức dải làm việc của bus chính khi cả hai hệ thống bus làm việc. Chức năng của AF100 Mục đích của AF100 cung cấp truyền thông giữa các bộ điều khiển AC và AS 100 và AF100 có hai phương thức truyền khác. Chuyển đổi dữ liệu quá trình. Chu._.