Đặt vấn đề Hiện nay, đất nước ta đang trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hóa để từng bước bắt kịp sự phát triển trong khu vực và trên thế giới về mọi mặt trong đời sống kinh tế và xã hội. Công nghiệp sản xuất hàng hóa đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế. Các hình thức sản xuất lạc hậu ngày đang dần mất đi và thay thế vào đó là các hệ thống tự động hóa, đó là lựa chọn không tránh khỏi trong mọi lĩnh vực sản xuất ngày nay. Việc tự động hóa làm giảm chi phí sản xuất, nâng cao năng suất lao động và cho ra nhiều sản phẩm có chất lượng cao hơn.
Cùng với việc phát triển kinh tế, nhu cầu về đời sống cũng như tính thẩm mỹ của con người ngày càng nâng cao. Vì thế nhu cầu về gạch men để trang trí cho các hộ gia đình là một phần thiết yếu và được ưa chuộng rất nhiều.1 thể hiện một số mẫu gạch men được ưu chuộng hiện nay. Một số mẫu gạch men hiện nay Trước đây, việc sản xuất gạch men thường là dùng bằng thủ công, sử dụng lao động chân tay cùng các thiết bị công nghiệp đa số còn lạc hậu nên không đảm bảo 1 do an 1. Tổng Quan chất lượng, số lượng cũng như tỷ lệ phế phẩm nhiều, năng suất thấp, lãng phí sức lao động cũng như thời gian.
Vì vậy ta cần có hệ thống sản xuất tự động để khắc phục những điều trên. Một trong những phương án là đầu tư PLC vào các dây chuyền sản xuất. Sản xuất gạch là một dãy liên tiếp các quy trình, trong đó việc sấy khô bột từ bùn là một công đoạn cực kì quan trọng, có ảnh hưởng đến toàn bộ quy trình sản xuất nên đòi hỏi cần đầu tư một cách thích đáng. Để tự động hóa hệ thống trên ta có thể dùng PLC (Programmable Logic Controller).
Là loại thiết bị cho phép điều khiển linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện mạch toán đó trên mạch số. Như vậy với chương trình điều khiển, PLC trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ thay đổi thuật toán và đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với các PLC khác hay với máy tính). Ngày nay PLC đang được sử dụng rất phổ biến mặt khác PLC có rất nhiều chức năng có thể đáp ứng nhiều yêu cầu kỹ thuật khác nhau và rất dễ thay đổi cơ cấu điều khiển nếu chúng ta muốn phát triển nó theo một hướng khác, PLC đi kèm với các phần mềm có thể mô phỏng trước đó giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cơ cấu vận hành cũng như các kết nối từ đó có thể tìm ra những thứ tốt hơn, ngắn gọn hơn cho hệ thống, dễ dàng sửa lỗi sai. Có thể nói PLC giống như là một phòng thí nghiệm thu nhỏ để chúng ta biết được cơ cấu, vận hành và quy tắc ra sao trước khi chúng ta đi vào quá trình thiết kế và tạo dựng hệ thống tự động thực tế.
Đi kèm với điều khiển tự động hệ thống, việc giám sát, thu thập số liệu của hệ thống này cũng đóng một vai trò quan trọng không kém. Việc giám sát, thu thập số liệu và điều khiển là rất cần thiết đối với một hệ thống công nghiệp bất kỳ. Đối với hệ thống điện, đặc thù của nó là quy mô của hệ thống sản xuất rất lớn, trải trên một không gian rộng và bao gồm nhiều thiết bị với các chức năng, nguyên lý làm việc khác nhau. Vì vậy, người ta không thể sử dụng một trạm điều khiển trung tâm để đảm nhiệm hết tất cả các chức năng điều khiển.
Tuỳ theo mức độ quan trọng và yêu cầu những tính năng, chức năng điều khiển và thu thập số liệu được phân phối và 2 do an 1. Tổng Quan phân cấp cho các thiết bị khác nhau.Vì vậy nhu cầu cho một phần mềm giám sát cho một hệ thống công nghiệp là cực kì cần thiết. Trong hệ thống bồn trộn này, nhóm đã sử dụng phần mềm SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Đây là phần mềm giúp người kĩ sư vận hành có thể giám sát hệ thống từ xa (điều khiển, theo dõi) mà không cần phải đi lại xem xét từng khâu một.
Người kĩ sư vận hành có thể theo dõi hệ thống này thông qua một màn hình nhỏ gọn được kết nối với PLC thông qua PC. Người kĩ sư cũng có thể điều khiển hệ thống từ xa cũng như quan sát được khi hệ thống có sự cố nhằm đưa ra biện pháp khắc phục kịp thời. Xuất phát từ ý tưởng và tình hình thực tế trên, nhóm đã quyết định chọn đề tài “Điều khiển và giám sát nhiệt độ mô hình tháp sấy phun trong nhà máy gạch men”. Đề tài này là cơ hội cho chúng em học hỏi, tìm hiểu và nghiên cứu về một phương pháp điều khiển mới, là cơ hội để nhóm nâng cao kiến thức và áp dụng được vào thực tế.
Mục tiêu đề tài Mục tiêu cụ thể của nhóm trong quá trình thực hiện đề tài được đặt ra như sau: Thiết kế được mô hình phần cứng của hệ thống tháp sấy phun trong nhà máy gạch men. Thiết kế được giải thuật PID để điều khiển nhiệt độ trong tháp ổn địnhtại 210oC để có thể sấy khô bùn. Có hai chế độ hoạt động là bằng tay (Manual) và tự động (Auto). Hệ thống có thể cho người vận hành điều khiển từ màn hình HMI tại tháp sấy hoặc từ máy tính thông qua hệ thống SCADA.
Giới hạn đề tài Trong quá trình thực hiện đề tài, để dễ dàng thực hiện và thi công nhóm đã đơn giản hóa đề tài như sau: Mô hình tháp chỉ còn cao 1m và đường kính là 40cm, dùng thanh nhiệt điện trở để cấp nhiệt cho tháp sấy thay cho buồng đốt, bơm được dùng để bơm bùn có công suất nhỏ hơn so với thực tế. Phương pháo nghiên cứu Trong suốt thời gian làm đề tài, nhóm đã trải qua các giai đoạn đi từ đơn giản đến phức tạp. Phương pháp nghiên cứu của nhóm bao gồm: Tìm hiểu chung về đề tài sẽ nghiên cứu. Tra tài liệu, dịch thuật tài liệu để hiểu.
Khảo sát phần cứng của hệ thống ngoài thực tế từ đó đi tới phân tích, tổng hợp các vấn đề của hệ thống so với yêu cầu đặt ra. Mô phỏng trên máy tính và thử nghiệm hoạt động của hệ thống nhiều lần. Đánh giá kết quá đạt được dựa trên kiểm nghiệm kết quả thực tế. Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài Việc nghiên cứu thành công đề tài mang lại rất nhiều ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Xây dựng được giải thuật toán PID để ổn định nhiệt độ trong các hệ thống sấy trong công nghiệp.
Ứng dụng PLC vào điều khiển các hệ thống tự động trong công nghiệp với độ chính xác và ổn định cao. Giao tiếp giữa bộ điều khiển và hệ thống giám sát SCADA trên máy tính của như trên HMI. Nội dung đề tài Phần còn lại của đề tài bao gồm các nội dung: Chương 2: Cơ sở lý thuyết Trình bày lý thuyết tổng quan về quy trình sản xuất gạch men, giải thuật PID, HMI, mạng công nghiệp… Chương 3: Thiết kế phần cứng Giới thiệu tổng thể về chức năng, công dụng của các thiết bị có trong hệ thống cũng như sơ đồ kết nối của phần cứng hệ thống. Tổng Quan Chương 4: Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát Xây dựng giải thuật PID, thuật toán cùng lưu đồ giải thuật cho PLC và hệ thống giám sát cho hệ thống.
Chương 5: Kết quả Trình bày kết quả, các thông số đạt được trong quá trình làm đề tài. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Tổng kết lại những kết quả đã đạt được cũng như những hạn chế còn tồn tại từ đó đề suất hướng phát triển cho đề tài. Cơ Sở Lý Thuyết Chương 2 Cơ Sở Lý Thuyết 2. Tổng quan về quy trình sản xuất gạch men Nguyên liê ̣u sau kiể m tra s ẽ đươ ̣c na ̣p vào bàn cân với khố i lươ ̣ng và thành phầ n theo đơn phố i, sau đó nguyên liê ̣u đươ ̣c trô ̣n rồ i rồ i đưa vào máy nghiề n bi qua băng tải.
Ở máy đã chứa sẳn một lượng bi nhất định thường là 50-55%, nguyên liê ̣u đươ ̣c nghiề n với mô ̣t số phu ̣ gia và với lươ ̣ng nước đươ ̣c bổ sung theo đô ̣ ẩ m của nguyên liê ̣u. Sau khi nghiề n đươ ̣c mô ̣t thời gian đinh ̣ trước theo thông số kỹ thuật, nguyên liệu được tiế n hành kiể m tra các thông số đô ̣ nhớt , tỉ trọng, nế u thấ y đa ̣t yêu cầ u thì tiế n hành xả hầ m. Hồ sau khi nghiề n sẽ đươ ̣c xả xuố ng các bể chứa có cánh khuấ y nhằ m chố ng sự sa lắ ng. Khi hồ ổ n đinh ̣ s ẽ đươ ̣c bơm màng đưa lên sàng rung, khử từ để loa ̣i bỏ các ta ̣p chấ t sắ t và các tạp chất có kích thước lớn rồi được xả xuố ng bể sấ y phun để ổ n đinh ̣ thành phầ n.
Tiế p đó , hồ dươ ̣c bơm piston đưa lên tháp sấy với lưu lượng thích hợp , hồ đươ ̣c sấ y ở nhiê ̣t đô ̣ 450-6000C với tác nhân sấ y là khí nóng từ lò đố t cung cấ p. Bô ̣t sau sấ y có kích thước thích hơ ̣p sẻ đươ ̣c băng tải đưa qua các cyclo n chứa để ổn định độ ẩm. Sau khi ổ n đinh ̣ đô ̣ ẩ m , bô ̣t sẽ đươ ̣c đưa qua máy ép ta ̣o hình để tạo hình viên gạch, tiế p đó g ạch sẽ đươ ̣c đưa qua máy sấy , gạch sấ y với nhiê ̣t đô ̣ khoả ng 100 - 2000C đẻ làm thoát hơi nước còn sót lại và làm cứng phôi. Gạch sau sấy s ẽ đươ ̣c phun nước để làm diụ bề mă ̣t trước khi qua công đoa ̣n tráng engobe , tráng men và in hoa văn để không bi ̣lổ chân kim sau quá trình nung.
Sau khi tráng men và in hoa văn , gạch được chuyển đến lò nung để làm cứng sản phẩm. Công đoa ̣n này đươ ̣c tiế n hành ở nhiê ̣t đô ̣ 1110 – 12000C. Cuố i cùng gạch thành phẩm được đưa qua khâu phân loại theo chất lượng rồi chuyển qua khâu đóng gói để hoàn tất quy trình chuẩn bị nhâ ̣p kho chờ xuất xưởng. Tổng quan quy trình sản xuất gạch men ở Công ty TNHH Nhà Ý 2.