SO SÁNH HIỆU QUẢ VIỆC ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DCS TÂN MAI VÀ PLC MỸ XUÂN TRONG SẢN XUẤT BỘT DIP

TÓM TẮT Đề tài: “So sánh hiệu quả việc ứng dụng hệ thống điều khiển tự động DCS Tân Mai và PLC Mỹ Xuân trong sản xuất bột DIP” được thực hiện tại công ty cổ phần giấy Tân Mai và công ty

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP

SO SÁNH HIỆU QUẢ VIỆC ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DCS TÂN MAI VÀ PLC MỸ XUÂN

TRONG SẢN XUẤT BỘT DIP

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN HỒNG PHONG Ngành: CÔNG NGHỆ GIẤY- BỘT GIẤY Niên khoá : 2006-2010

Tháng 7/2010

SO SÁNH HIỆU QUẢ VIỆC ỨNG DỤNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG DCS TÂN MAI VÀ PLC MỸ XUÂN

TRONG SẢN XUẤT BỘT DIP

Tác giả

NGUYỄN HỒNG PHONG

Khoá luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu

cấp bằng kỹ sư ngành Công Nghệ Giấy - Bột Giấy

Giáo viên hướng dẫn:

Thạc Sĩ Đặng Thị Thanh Nhàn

Tháng 07 năm 2010

LỜI CẢM ƠN

Để có những kiến thức quý báu như hôm nay và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này tôi xin chân thành cảm ơn:

Ban giám hiệu nhà trường cùng toàn thể thầy cô giáo trường đại học Nông Lâm

và quý thầy cô trong khoa Lâm Nghiệp đã tận tình dạy bảo, truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt thời gian tôi học tại trường

Đặc biệt xin cảm ơn Thạc sĩ Đặng Thị Thanh Nhàn, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài này

Chân thành cảm ơn Ban Giám Đốc, cán bộ công nhân viên công ty cổ phần giấy Tân Mai và công ty cổ phần giấy Sài Gòn – Mỹ Xuân cùng toàn thể các anh chị ở phân xưởng DIP đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi thực tập tốt nghiệp tại công ty

Xin cảm ơn cha mẹ, người thân và bạn bè đã luôn ở bên, động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi trong suốt những năm học vừa qua

Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện NGUYỄN HỒNG PHONG

TÓM TẮT

Đề tài: “So sánh hiệu quả việc ứng dụng hệ thống điều khiển tự động DCS Tân Mai và PLC Mỹ Xuân trong sản xuất bột DIP” được thực hiện tại công ty cổ phần giấy Tân Mai và công ty cổ phần giấy Sài Gòn – Mỹ Xuân từ 29/02/2010 đến 29/05/2010

Đề tài được thực hiện thông qua quá trình tìm hiểu, quan sát thực tế về cách bố trí lắp đặt, nguyên tắc vận hành, xử lý sự cố của hệ thống DCS Tân Mai và PLC Mỹ Xuân tại phân xưởng sản xuất bột DIP, để từ đó có thể so sánh hiệu quả ứng dụng của hai hệ thống vào dây chuyền sản xuất bột DIP từ cơ sở so sánh mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu, điện năng, hóa chất, nhân lực cho một tấn bột thành phẩm

Kết quả tìm hiểu cho thấy: cả hai dây chuyền đều hoạt động liên tục 24 giờ/ngày đảm bảo cung cấp liên tục và kịp thời sản phẩm bột cho công đoạn kế tiếp, đảm bảo chất lượng ổn định, đạt các chỉ tiêu nhất định do hệ thống được điều khiển tự động mang lại, ít lao động chân tay tham gia vào quá trình sản xuất, tránh những sai sót không đáng có của người vận hành

Bên cạnh đó, đề tài cho khả năng vượt trội của hệ thống DCS Tân Mai về tiết kiệm nguyên nhiên vật liệu, hóa chất so với hệ thống PLC Mỹ Xuân Hệ thống DCS được tự động hoàn toàn và có khả năng kiểm soát toàn bộ dây chuyền sản xuất bột DIP nên người vận hành chủ động hơn trong việc phối chế nguyên liệu, hóa chất, tiết kiệm điện, nước… Trong khi đó hệ thống PLC chỉ được tự động từng phần nên người vận hành chỉ kiểm soát được từng thiết bị riêng lẻ và thiếu sự liên kết chặt chẽ giữa chúng nên tiêu hao nguyên liệu, hóa chất, điện, nước lớn hơn hệ thống DCS là điều đương nhiên

Việc đầu tư dây chuyền tự động hoá tương đối tốn kém trong giai đoạn đầu, giai đoạn tính toán xây dựng nhà máy nhưng về lâu dài những máy móc thiết bị tự động hoá khi đi vào thực tế sản xuất sẽ thể hiện hiệu quả về mặt kinh tế và kỹ thuật to lớn

MỤC LỤC

Trang tựa i

Lời cảm ơn ii

Tóm tắt iii

Mục lục iv

Danh sách các từ viết tắt vii

Danh sách các hình viii

Danh sách các bảng ix

Chương 1 : TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG CÔNG NGHIỆP – CƠ SỞ LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.1 Tự động hóa trên thế giới và Việt Nam 1

1.2 Cơ sở chọn đề tài 2

1.3 Mục đích nghiên cứu 2

1.4 Giới hạn đề tài 3

Chương 2: TỔNG QUAN 4

2.1 Dây chuyền sản xuất bột DIP của Tân Mai 4

2.1.1 Thuyết minh dây chuyền sản xuất bột DIP của Tân Mai 4

2.1.2 Hệ thống DCS DIP Tân Mai 8

2.1.2.1 Mục đích và chức năng điều khiển quá trình 8

2.1.2.1.1 Vận hành ổn định 8

2.1.2.1.2 Năng suất và chất lượng sản phẩm 10

2.1.2.1.3 Vận hành an toàn 10

2.1.2.1.4 Bảo vệ môi trường 12

2.1.2.1.5 Hiệu quả kinh tế 12

2.1.2.2 Cấu trúc hệ thống DCS 14

2.1.2.2.1 Bộ điều khiển (LCU) 14

2.1.2.2.2 Trạm vận hành (Operation Station) 15

2.1.2.2.3 Trạm kỹ thuật (Engineering Station) 15

2.1.2.2.4 Bus hệ thống 16

2.1.2.2.5 Bus trường 16

2.1.2.2.6 Điều khiển vận hành và giám sát 16

2.1.2.2.7 Điều khiển cao cấp 17

2.1.2.2.8 Ưu điểm ứng dụng hệ thống DCS vào quá trình sản xuất 18

2.2 Dây chuyền sản xuất bột DIP Mỹ Xuân 19

2.2.1 Thuyết minh dây chuyền sản xuất bột DIP Mỹ Xuân 19

Sơ đồ dây chuyền DIP Mỹ Xuân 19

2.2.2 Hệ thống PLC DIP Mỹ Xuân 23

2.2.2.1 Các thành phần cơ bản của một bộ PLC 23

2.2.2.1.1 Cấu hình phần cứng 23

2.2.2.1.2 Cấu tạo chung của PLC 24

2.2.3 Các ưu nhược điểm chính của PLC 25

2.2.3.1 Ưu điểm 25

2.2.3.2 Nhược điểm 27

Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

3.1 Nội dung nghiên cứu 28

3.2 Phương pháp nghiên cứu 28

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 Kết quả tìm hiểu một số cảm biến công nghiệp 29

4.1.1 Cảm biến nhiệt độ 29

4.1.2 Cảm biến áp suất 31

4.1.3 Cảm biến lưu lượng 32

4.2 Kết quả tìm hiểu vận hành hệ thống DCS trong các công đoạn của dây chuyền sản xuất bột DIP Tân Mai 33

4.2.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển DCS Tân Mai 33

4.2.2 Vận hành chu trình quậy bột và xử lý rác 33

4.2.2.1 Sơ đồ vận hành 33

4.2.2.2 Vận hành băng tải nạp liệu 33

4.2.2.3 Thuyết minh chu trình vận hành 34

4.2.3 Vận hành chu trình sàng thô và lọc nồng độ cao 35

4.2.3.1 Sơ đồ vận hành 35

4.2.3.2 Thuyết minh chu trình vận hành 36

4.2.4 Vận hành chu trình sàng tinh 37

4.2.4.1 Sơ đồ vận hành 37

4.2.4.2 Thuyết minh chu trình vận hành 37

4.2.5 Vận hành công đoạn tuyển nổi 38

4.2.5.1 Sơ đồ vận hành 38

4.2.5.2 Thuyết minh chu trình vận hành 38

4.2.6 Vận hành chu trình lọc tinh và cô đặc bột 39

4.2.6.1 Sơ đồ vận hành 39

4.2.6.2 Thuyết minh chu trình vận hành 40

4.2.7 Vận hành công đoạn ép bột và phân tán 40

4.2.7.1 Sơ đồ vận hành 40

4.2.7.2 Thuyết minh chu trình vận hành 41

4.3 Kết quả tìm hiểu vận hành hệ thống PLC tại các thiết bị chính của dây chuyền sản xuất bột DIP Sài Gòn - Mỹ Xuân 42

4.3.1 Sơ đồ vận hành hệ thống PLC DIP Mỹ Xuân 42

4.3.2 Hệ thống điều khiển PLC bộ lọc cát nồng độ cao 42

4.3.3 Hệ thống điều khiển PLC của máy nhiệt phân tán kiểu mâm 43

4.3.4 Hệ thống điều khiển PLC máng tuyển nổi MAC 43

4.3.5 Hệ thống điều khiển LOGO máy rửa bột cao tốc 44

4.3.6 Hệ thống điều khiển PLC nghiền tang trống 45

4.4 Giống và khác nhau giữa DCS và PLC 45

4.5 So sánh hiệu quả sản xuất và tiêu hao nguyên nhiên vật liệu trên 1 tấn bột giấy khi ứng dụng hệ thống điều khiển DCS (Tân Mai) và PLC (Mỹ Xuân) 46

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 51

5.1 Kết luận 51

5.2 Kiến nghị 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

PHỤ LỤC 54

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DCS Distributed Control Systems Hệ thống điều khiển quá trình PLC Programmable Logic Control Điều khiển logic khả trình

LIC Level Indicator Control Bộ điều khiển mức

LCV Level Control Value Van điều chỉnh mức

PT Pressure Transmitter Bộ đo áp suất

PIC Pressure Indicator Control Bộ điều khiển áp suất

PCV Pressure Control Valve Van điều chỉnh áp suất

FIC Flow Indicator Control Bộ điều khiển lưu lượng FCV Flow Control Value Van điều chỉnh lưu lượng

CT Consistency Transmitter Bộ đo nồng độ

CIC Consistency Indicator Control Bộ điều khiển nồng độ

CCV Consistency Control Value Van điều chỉnh nồng độ

TT Temperature Transmitter Bộ đo nhiệt độ

TIC Temperature Indicator Control Bộ điều khiển nhiệt độ

TCV Temperature Control Value Van điều chỉnh nhiệt độ

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Sơ đồ khối dây chuyền DIP Tân Mai 7

Hình 2.2: Cấu trúc hệ thống DCS 14

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống điều khiển và giám sát 16

Hình 2.4: Sơ đồ dây chuyền DIP Mỹ Xuân 20

Hình 2.5: Cấu tạo phần cứng của PLC 23

Hình 2.6: Sơ đồ điều khiển của PLC 24

Hình 4.1: Bộ cảm biến nhiệt độ 29

Hình 4.2: Nguyên tắc hoạt động của bộ điều khiển nhiệt độ 30

Hình 4.3 Bộ cảm biến áp suất 31

Hình 4.4 Bộ cảm biến lưu lượng 32

Hình 4.8: Chu trình sàng thô và lọc nồng độ cao 36

Hình 4.7: Chu trình quậy bột và xử lý rác 33

Hình 4.9: Chu trình sàng tinh 37

Hình 4.10: Công đoạn tuyển nổi 38

Hình 4.11: Chu trình lọc tinh và cô đặc bột 39

Hình 4.12: Công đoạn ép bột và phân tán 41

Hình 4.13: Bản khung kết cấu hệ thống tổng thể và làm việc theo thứ tự hai van thải tạp chất nặng 43

Hình 4.14: Sơ đồ điều khiển bể tuyển nổi 44

Hình 4.16 : Biểu đồ tiêu hao hóa chất/1 tấn bột của Tân Mai và Mỹ Xuân 48

Bảng 4.1: Tiêu hao nguyên nhiên vật liệu, hóa chất/tấn bột của Tân Mai và Mỹ Xuân .46

Hình 4.15: Biểu đồ tiêu hao nguyên nhiên vật liệu, điện/1 tấn bột của Tân Mai và Mỹ Xuân 48

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1: So sánh 2 hệ thống điều khiển tự động DCS và PLC 46

Chương 1

TỰ ĐỘNG HOÁ TRONG CÔNG NGHIỆP – CƠ SỞ LỰA

CHỌN ĐỀ TÀI

1.1 Tự động hóa trên thế giới và Việt Nam

Hệ thống điều khiển tự động ngày nay đã phổ biến hầu hết các lĩnh vực công nghệ và hệ thống điều khiển phát triển mạnh vào nữa cuối thế kỷ 20 và có xu thế ngày càng phát triển hơn nữa với những kỹ thuật mới như kỹ thuật mạng không dây, kỹ thuật vô tuyến phát triển song song với các kỹ thuật tiên tiến khác như điện- điện tử và máy tính Hệ điều khiển tự động đã có được cơ sở từ nửa cuối thế kỷ 19 và những năm đầu thế kỷ 20 Ở Việt Nam lĩnh vực điều khiển tự động vẫn còn non trẻ và đang hứa hẹn một tương lai tốt nhằm đóng góp vào quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước

Để thực hiện công nghiệp hóa hiện đại hóa nền kinh tế nước nhà, hướng đi đúng đắn nhất hiện nay là thực hiện tự động hóa trong tất cả các ngành kỹ thuật nói chung và trong ngành công nghiệp giấy nói riêng với sự áp dụng khoa học công nghệ

tự động hóa cao và các phương tiện kỹ thuật hiện đại Thực hiện tự động hóa trong dây chuyền sản xuất giấy không những làm tăng độ tin cậy và tính liên tục hoạt động của

hệ thống mà còn đạt được một kết quả quan trọng hơn hết là nâng cao được chất lượng giấy đạt yêu cầu mong muốn của khách hàng Để đạt được điều đó phải liên tục kiểm tra tự động các quá trình công nghệ bằng các thiết bị có độ tin cậy cao, phát hiện ra sai lệch về chỉ số chất lượng và số lượng một cách tức thời để tiến hành điều chỉnh chúng thay đổi trong giới hạn đã cho trước

Tự động hóa làm tăng năng suất lao động và cải thiện môi trường làm việc của công nhân trong quá trình sản xuất giấy Người công nhân không phải thực hiện các thao tác lặp đi lặp lại vừa nhàm chán mà có thể là khó khăn, nặng nhọc Họ không phải làm việc trong môi trường bụi bẩn, độc hại

Tự động hóa làm giảm mất mát hao phí chất phản ứng, tiết kiệm nguyên vật liệu, năng lượng điện và nước Tự động hóa làm tăng tổ chức hiệu quả của quá trình sản xuất Thứ nhất là tạo điều kiện tăng cường áp dụng các phương pháp tiến bộ mới

về khoa học công nghệ, điều này tự nó đã tăng cường hóa bản thân công trình công nghệ Thứ hai là làm giảm số lượng công nhân phục vụ cho quá trình sản xuất Thứ ba

là tăng khả năng tránh các sự cố hoặc giảm độ lớn hay giảm hậu quả của các sự cố, tạo điều kiện nâng cao chất lượng và giảm giá thành sản phẩm

Tóm lại tự động hóa không những đem lại lợi ích về mặt kinh tế, công nghệ mà còn cho thấy rõ tính ưu việt về mặt xã hội là giải phóng con người khỏi những công việc thủ công nặng nhọc Song vấn đề áp dụng tự động hóa hay không phần lớn vẫn là

do hiệu quả về mặt kinh tế của nó quyết định

1.2 Cơ sở chọn đề tài

Ứng dụng tự động hóa trong công nghiệp giấy là một đòi hỏi cấp thiết ở các nhà máy giấy Hiện nay với công suất thiết kế trên 1000.000 tấn/năm, tốc độ máy 2000 mét/phút, khổ giấy trên 10 mét, máy giấy hiện đại cho chất lượng sản phẩm cao, ổn định, tăng tính cạnh tranh và giảm giá thành sản phẩm Trong khi đó hệ thống thiết bị máy móc ngành giấy ở Việt Nam nói chung rất lạc hậu và còn khoảng cách khá xa so với các nước trong khu vực và trên thế giới Ảnh hưởng lớn đến khả năng cạnh tranh của các doanh nghiệp trong nước, tiêu hao nhiều nguyên liệu, năng lượng, chi phí sản xuất cao,…Việc nghiên cứu ứng dụng tự động hóa ở Việt Nam đòi hỏi các doanh nghiệp giấy trong nước phải tích cực ứng dụng vào quá trình sản xuất kinh doanh của mình Nghiên cứu tìm hiểu đề tài “So sánh hiệu quả việc ứng dụng hệ thống điều khiển

tự động DCS Tân Mai và PLC Mỹ Xuân trong sản xuất bột DIP” là cơ sở để các doanh nghiệp ngành giấy có những nhận định đúng đắn cho việc đầu tư của mình trên cơ sở chọn máy móc thiết bị, ứng dụng công nghệ hiện đại vào quá trình sản xuất để tồn tại

và phát triển trong môi trường cạnh tranh khóc liệt của mình

1.3 Mục đích nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu là tìm hiểu quy trình hoạt động của hệ thống điều khiển tự động DCS tại phân xưởng sản xuất bột DIP của Tân Mai và hệ thống điều khiển tự động PLC tại phân xưởng sản xuất bột DIP của Mỹ Xuân; đánh giá quy trình dựa trên việc ghi nhận, phân tích tình hình sản xuất tại phân xưởng; đồng thời tìm ra những ưu

điểm của hệ thống DCS mang lại so với hệ thống PLC Từ đó phát huy những điểm mạnh của hệ thống DCS nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, phát huy tối đa hiệu quả sản xuất, tiết kiệm nguyên vật liệu…

1.4 Giới hạn đề tài

Để đánh giá một cách đầy đủ những ưu điểm vượt trội của hệ thống DCS Tân Mai so với PLC Mỹ Xuân gồm rất nhiều yếu tố: chất lượng nguồn nguyên liệu giấy loại, tình hình sản xuất, mức tiêu hao nguyên liệu, hóa chất, bố trí lao động, quy trình lắp đặt và bảo dưỡng, nguyên tắc vận hành và xử lý sự cố… Song vì thời gian và điều kiện thu thập tài liệu và số liệu khảo sát thực tế từ phòng DCS, phòng PLC của phân xưởng DIP có nhiều khó khăn Ngoài ra, kế hoạch sản xuất của từng dây chuyền khác nhau nên việc so sánh hai hệ thống điều khiển chỉ mang tính tương đối

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Dây chuyền sản xuất bột DIP của Tân Mai

2.1.1 Thuyết minh dây chuyền sản xuất bột DIP của Tân Mai

Dây chuyền được thiết kế để sản xuất 70 tấn/ngày bột khử mực (DIP) có tẩy trắng bằng H2O2 từ nguyên liệu giấy báo cũ (ONP- 70%) và giấy tạp chí (OMG-30%) cung cấp cho máy giấy 3 sản xuất giấy in báo (IB58)

Quy trình sản xuất bột DIP ở nhà máy giấy Tân Mai là một trong những dây chuyền khá mới và hiện đại ở Việt Nam hiện nay Toàn bộ máy móc trong dây chuyền đều chịu sự kiểm soát và điều khiển bằng hệ thống DCS (Distribution Control System) tức hệ thống kiểm soát phân phối Các số hiển thị và cài đặt cho sản xuất đều ở DCS

Toàn bộ dây chuyền sản xuất được chia làm 6 hệ thống:

Công đoạn quậy bột

Công đoạn sàng thô và lọc thô

Công đoạn sàng tinh

Công đoạn tuyển nổi

Công đoạn lọc tinh và cô đặc

Công đoạn ép phân tán và tẩy

Mục đích của dây chuyền là tách sợi và khử mực

Nguyên liệu nhập từ kho tập kết được chuẩn bị chủ yếu là các loại giấy báo cũ ONP (old newspaper) và tạp chí OMG (old magazine) Nguyên liệu được nạp vào

băng tải với tỷ lệ 70 % ONP và 30 % OMG Băng tải cũng chính là một thiết bị cân xác định trọng lượng nguyên liệu nạp vào Khối lượng nguyên liệu nạp cho mỗi mẻ quậy trung bình 2500 – 2700 kg

Sau khi hồ quậy đã nạp đủ hóa chất và nước nóng Khi các yêu cầu cho hồ quậy đã thỏa mãn thì băng tải sẽ tự động nạp liệu vào hồ quậy

Sau thời gian quậy từ 10 – 12 phút (tùy thuộc vào nguyên liệu), nguyên liệu được đánh tơi và trộn lẫn với hóa chất, nước trong môi trường kiềm Trở thành dung dịch bột ở dạng huyền phù và nồng độ bột đạt 12 – 16 %

Sau đó bột tại hồ quậy được pha lỏng xuống nồng độ 4,5 – 5,5 % và đưa sang thiết bị tách tạp chất thô Thiết bị này là một tấm lưới có đường kính lỗ lưới 6,5mm và được quét bởi một rotor Bột hợp cách và các tạp chất có kích thước nhỏ hơn lỗ lưới sẽ được đưa sang bể chứa để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo Các tạp chất có kích thước lớn hơn lỗ lưới được giữ lại và loại ra ở cuối chu trình quậy

Bột ở bể chứa được pha loãng xuống nồng độ 3 – 3,5 % trước khi được bơm lên thiết bị lọc nồng độ cao bằng một bơm áp lực Phần tạp chất sẽ bị thải ra khỏi thiết bị lọc là những tạp chất có kích thước và trọng lượng lớn hơn bột Tạp chất thải ra ở đáy ống lọc theo định kỳ (cứ 10 phút thải ra một lần theo chu trình 3 van) Bột tốt sau khi

ra khỏi thiết bị sẽ được cấp vào sàng thô

Thiết bị sàng thô có cấu tạo 1 rotor và đường kính lưới sàng 1,3mm, cho phép dung dịch bột và tạp chất nhỏ hơn lỗ sàng đi qua Bột tốt được đưa xuống bể chứa và pha loãng chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo Các tạp chất có kích thước lớn hơn lỗ sàng sẽ được thải liên tục qua vít rửa rác, nhằm thu hồi lại lượng bột bị quấn theo tạp chất trong quá trình thải

Bột từ bể chứa được bơm lên hệ thống sàng tinh 3 giai đoạn với áp lực đầu vào 1,3 – 1,8 bar, nồng độ bột 1,2 – 2 % Sàng tinh có cấu tạo một rotor và một lưới tròn dạng khe với đường kính khe 0,15mm Bột tốt đưa vào bể chứa để chuẩn bị cho công đoạn tuyển nổi Các tạp chất bị giữ lại trên mặt lưới và pha lỏng rồi xử lý qua 2 sàng tinh còn lại nhằm thu hồi lượng bột còn sót Bột tốt sau khi xử lý được đưa vào trước bơm sau đó cấp vào sàng tinh cấp 1

Bột được pha loãng xuống nồng độ 1 – 1,5 % và được cấp vào hệ thống tuyển nổi gồm 5 tầng Ban đầu bột được đem vào khoang thứ 1 (khoang trên cùng) của thiết

bị, tại đây bột được tách mực dưới tác dụng của bọt khí Sau đó bột chảy tràn vào một đường ống và tiếp tục được bơm hút cấp vào khoang thứ 2 theo chiều ngược với khoang 1 Tại các khoang còn lại làm việc tương tự như nguyên lý trên

Bột sau khi qua thiết bị tuyển nổi được cấp vào thùng điều tiết với nhiệm vụ ổn định lưu lượng và áp lực trước khi cấp vào thiết bị lọc tinh 3 cấp

Bột từ thùng điều tiết được cấp cho hệ thống lọc tinh 3 cấp với áp lực đầu vào 1,5 – 3 bar Thiết bị này có 3 cấp lọc, mỗi cấp với số ống lọc lần lượt là 64 ống, 20 ống

và 4 ống Nguyên lý làm việc tương tự như thiết bị lọc nặng, thành phần tạp chất được thải ra ở đầu cuối của ống lọc và sẽ được xử lý tiếp ở giai đoạn sau để tận thu xơ sợi

Bột tốt sau khi ra khỏi thiết bị lọc sẽ được cấp sang thiết bị cô đặc với áp lực 0,7 – 1 bar Thiết bị cô đặc là một lưới tròn hình trụ nằm ngang, lưới này có tác dụng tách nước và bột ra khỏi dung dịch nhằm tăng nồng độ bột từ 0,8 % lên 4 %, đây cũng

là thiết bị rửa bột Bột sau khi cô đặc được đưa sang bể chứa chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo

Từ bể chứa bột được đem lên thiết bị ép Thiết bị này có dạng lưới đôi ép bột đi vào giữa 2 tấm lưới để ép và tách nước, tăng nồng độ bột lên khoảng 25 – 30% Nước thải sau tang cô đặc và thiết bị ép được đưa xuống bể chứa để tái sử dụng

Tiếp theo bột được đưa sang vít tải nằm rồi vít tải đứng, 2 vít tải này có hình xoắn ốc để đánh tơi và trung chuyển bột đến vít trộn Tại vít trộn bột được gia nhiệt ở nhiệt độ 65 – 750C Các hóa chất tẩy (NaOH, H2O2, Na2SiO3) đồng thời cũng được cho vào dưới dạng phun sương

Sau khi bột đã thẩm thấu hóa chất, vít tẩy tiếp tục chuyển bột đến hệ thống phân tán Tại đây bột được phân tán nhỏ đều và được xử lý bụi cùng các hạt mực nhỏ li ti

Bột sau khi ra khỏi tiết bị phân tán sẽ rơi xuống tháp tẩy Tại đây bột được ủ với thời gian 1 – 2 h, sau đó sẽ được pha loãng xuống nồng độ 3,5 – 5% và được đánh tơi đều Bột được trung hòa bằng H2SO4 xuống mức pH = 6 – 7 theo yêu cầu rồi được bơm sang máy xeo

Hình 2.1: Sơ đồ khối dây chuyền DIP Tân Mai

MÁY GIẤY

: Đường bột : Đường nước trắng : Đường nước sau xử lý

SÀNG TINH (3 GIAI ĐOẠN)

KHOANG TUYỂN NỔI

BỂ NƯỚC NÓNG QUẬY BỘT

SÀNG THÔ CUỐI

XỬ LÝ NƯỚC-DAF

BỂ NƯỚC PHA LỎNG BĂNG TẢI NẠP LIỆU

2.1.2 Hệ thống DCS DIP Tân Mai

2.1.2.1 Mục đích và chức năng điều khiển quá trình

Nhiệm vụ của điều khiển quá trình là đảm bảo điều kiện vận hành an toàn, hiệu quả và kinh tế cho quá trình công nghệ Trước khi tìm hiểu hoặc xây dựng một hệ thống điều khiển quá trình, người kỹ sư phải làm rõ các mục đích điều khiển và chức năng hệ thống cần thực hiện nhằm nhằm đạt được các mục đích đó Việc đặt bài toán

đi đến xây dựng một giải pháp điều khiển quá trình bao giờ cũng bắt đầu với việc tiến hành phân tích và cụ thể hóa các mục đích điều khiển Phân tích mục đích điều khiển

là cơ sở quan trọng cho việc đặc tả các chức năng thực hiện cho hệ thống điều khiển quá trình

Toàn bộ các chức năng của một hệ thống điều khiển quá trình có thể phân loại

và sắp xếp nhằm phục vụ 5 mục đích cơ bản sau đây:

1 Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định: Giữ cho hệ thống hoạt động ổn định tại

điểm làm việc cũng như chuyển chế độ một cách dễ dàng, đảm bảo các điều kiện theo yêu cầu của chế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc, vận hành thuận tiện

2 Đảm bảo năng suất và chất lượng sản phẩm: Đảm bảo lưu lượng sản phẩm

theo kế hoạch sản xuất và duy trì các thông số liên quan chất lượng sản phẩm trong phạm vi yêu cầu

3 Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn: Giảm thiểu các nguy cơ xảy ra sự cố

cũng như bảo vệ cho con người, máy móc, thiết bị và môi trường trong trường hợp xảy ra sự cố

4 Bảo vệ môi trường: Giảm ô nhiễm môi trường thông qua giảm nồng độ khí

thải độc hại, giảm lượng nước sử dụng và nước thải, hạn chế lượng bụi và khói, giảm tiêu thụ nhiên liệu và nguyên liệu

5 Nâng cao hiệu quả kinh tế: Đảm bảo năng suất và chất lượng theo yêu cầu

trong khi giảm chi phí nhân công, nhiên liệu và nguyên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thay đổi thị trường

2.1.2.1.1 Vận hành ổn định

Để đảm bảo một nhà máy vận hành ổn định và trơn tru, yêu cầu trước tiên là từng

tổ hợp công nghệ và từng quá trình phải vận hành ổn định cũng như sự phối hợp giữa

chúng phải nhịp nhàng, trơn tru Có thể nói, một quá trình ổn định khi mà nó được duy trì ở trạng thái xác lập hay nói cách khác là ở trạng thái cân bằng vật chất hoặc năng lượng tích lũy của nó không thay đổi Trong ví dụ pha chế dung dịch, việc đảm bảo hệ thống vận hành ổn định thể hiện ở việc duy trì mức trong thiết bị khuấy trộn cũng như thành phần sản phẩm ở các giá trị cố định hoặc ít nhất là nằm trong khoảng giới hạn cho phép Cả hai yêu cầu này đều xuất phát từ nguyên lý cân bằng vật chất của hệ thống ở trạng thái xác lập Có nghĩa là, khi hệ thống vận hành ổn định thì lượng sản phẩm lấy ra đúng bằng tổng các thành phần đầu vào, lượng mỗi cấu tử có mặt trong một sản phẩm đúng bằng tổng lượng cấu tử đó trong nguyên liệu Trong một số trường hợp khác, các yêu cầu về tính ổn định có thể xuất phát từ các nguyên lý cân bằng năng lượng, cân bằng pha, cân bằng phản ứng hóa học hoặc cân bằng động lực học

Tại sao việc vận hành ổn định một quá trình lại có vai trò quan trọng như vậy? Thứ nhất, vận hành ổn định đồng nghĩa với trạng thái cân bằng vật chất hoặc năng lượng, dẫn đến đảm bảo các yêu cầu về chế độ làm việc của các thiết bị công nghệ như tránh tràn hoặc tránh cạn bình chứa, tránh quá áp, quá nhiệt trong lò hơi,… Thứ hai, một hệ thống vận hành ổn định, trơn tru cũng đồng nghĩa với việc tín hiệu điều khiển được giữ cố định hoặc ít thay đổi Cũng chính vì vậy, các thiết bị chấp hành ít phải làm việc hơn hoặc phải thay đổi chế độ làm việc hơn, tuổi thọ máy móc, thiết bị sẽ được kéo dài Trong chế độ vận hành ổn định và trơn tru, các van điều khiển không phải thay đổi độ mở một cách thường xuyên hoặc không thay đổi một cách đột ngột, các động cơ không phải thay đổi tốc độ một cách quá nhanh Thứ ba, hệ thống có vận hành

ổn định mới có thể ổn định năng suất và chất lượng sản phẩm theo yêu cầu Hơn nữa,

hệ thống vận hành ổn định thì người vận hành cũng ít phải can thiệp và việc vận hành

hệ thống trở nên thuận tiện và an toàn hơn

Trong thực tế không phải một hệ lúc nào cũng ở chế độ vận hành bình thường, liên tục mà còn các giai đoạn khởi động hoặc dừng, điểm làm việc cũng cũng có thể thay đổi do yêu cầu thay đổi giá trị đặt hoặc do tác động của nhiễu và vì thế có các quá trình quá độ Ví dụ, nhiều thiết bị khuấy trộn có thể vận hành theo mẻ với các sản phẩm khác nhau, hoặc trong khi vận hành liên tục người ta có thể yêu cầu thay đổi lưu lượng hoặc nồng độ sản phẩm ra Bản thân nhiều quá trình không có tính tự cân bằng (không ổn định), vì thế chỉ một thay đổi nhỏ biến đầu vào cũng có thể đưa quá trình tới

trạng thái mất ổn định Bất kể đặc tính đông học của quá trình ra sao, giá trị đặt thay đổi hoặc tác động của nhiễu thế nào, nhiệm vụ của điều khiển là nhanh chóng đưa hệ thống về trạng thái vận hành ổn định, có thể tại một điểm làm việc mới Đó cũng chính

là một nhiệm vụ thuộc phạm vi chức năng điều chỉnh, chức năng quan trọng nhất trong

hệ thống điều khiển quá trình

2.1.2.1.2 Năng suất và chất lượng sản phẩm

Trong lĩnh vực công nghệ hóa học, chế biến và thực phẩm, chất lượng sản phẩm hầu hết được thể hiện trực tiếp qua thành phần hóa học, nồng độ, mật độ và một

số tính chất hóa học hoặc vật lý khác Trong khi đó, năng suất thường được thể hiện qua lưu lượng sản phẩm và năng suất cũng thuộc về chức năng điều chỉnh

Tính ổn định liên quan nhiều nhưng chưa quyết định tới chất lượng sản phẩm Yêu cầu đặt ra cho bài toán điều chỉnh ở đây cao hơn Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, không phải là duy trì các biến quá trình liên quan ổn định tại một giá trị bất kỳ,

mà phải điều chỉnh sao cho chúng nhanh chóng tiến tới và nằm trong một phạm vi cho trước Trong ví dụ thiết bị khuấy trộn, chất lượng sản phẩm đòi hỏi thành phần ra không những ổn định mà còn phải đảm bảo đúng theo một giá trị đặt trước, hoặc ít ra

là với một sai lệch nằm trong phạm vi cho phép Như vậy sai lệch điều khiển, hay nói đúng hơn, diễn biến của sai lệch điều khiển theo thời gian là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng quan trọng

Cần lưu ý rằng, chất lượng điều khiển có vai trò quyết định tới, nhưng không đồng nghĩa với chất lượng sản phẩm Chất lượng điều khiển cao thì mới có thể cải thiện chất lượng sản phẩm, tuy nhiên chất lượng sản phẩm còn phụ thuộc nhiều yếu tố khác, ví dụ tính toán giá trị đặt Mặt khác, mục đích của điều khiển không phải là mang lai sản lượng sản phẩm cao nhất, mà chỉ cần duy trì trên một ngưỡng yêu cầu nào đó Tuy nhiên, như ta đã thấy chất lượng điều khiển tốt nhất luôn luôn là điều mong muốn

2.1.2.1.3 Vận hành an toàn

Bất cứ một giải pháp điều khiển quá trình công nghiệp nào đều phải đảm bảo vận hành hệ thống một cách an toàn và để bảo vệ con người, các thiết bị máy móc và môi trường xung quanh trong các trường hợp xảy ra sự cố Chính vì tầm quan trọng của vấn đề an toàn cho máy móc, con người và môi trường, chi phí cho đảm bảo chức

năng này đối với một số hệ thống có thể vượt xa chi phí cho thực hiện các chức năng điều khiển thuần túy

Chức năng điều chỉnh đảm bảo giá trị các biến quan trọng như mức, nhiệt độ,

áp suất nằm trong một giới hạn an toàn cho phép Do đặc thù của mỗi quá trình công nghệ, một số biến quá trình có thể không liên quan trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, nhưng cũng cần phải được khống chế để giữ ổn định tại gần một giá trị thích hợp hoặc

xê dịch trong một phạm vi nhất định Ví dụ, dù cho hệ thống động cơ khuấy trộn có thể đạt tốc độ quay rất cao thì yêu cầu an toàn của hệ thống cũng không cho phép đặt một tốc độ cao tùy ý Vì thế việc khống chế tốc độ động cơ là điều cần thiết Cũng như vậy, mặc dù mức trong bình không ảnh hưởng một cách quyết định tới chất lượng sản phẩm được pha chế thì yêu cầu an toàn cũng không cho phép giá trị mức quá cao hoặc quá thấp mà đồng thời hệ thống động cơ khuấy đang hoạt động Cho nên bài toán điều khiển mức ở đây vừa đảm bảo nguyên lý cân bằng vật chất, vừa đảm bảo an toàn hệ thống Trong các ví dụ khác như nồi hơi hoặc thiết bị phản ứng thì việc điều chỉnh, khống chế các giá trị mức, nhiệt độ, áp suất là các bài toán hết sức quan trọng

Chức năng điều chỉnh chỉ là một trong hàng loạt biện pháp cần thiết bảo đảm vận hành an toàn cho hệ thống Cần lưu ý rằng, một hệ thống thiết bị tự động tối tân nhất cũng vẫn có thể bị lỗi, ngay cả khi có cơ chế dự phòng thích hợp Vì thế, con người cần phải liên tục theo dõi diễn biến của quá trình và giám sát trạng thái hoạt động của hệ thống thiết bị chức năng ghi chép (recording), hiển thị (indication) và báo động (alarm) giúp người vận hành theo dõi được các tình huống bất thường của hệ thống điều khiển và của quá trình kỹ thuật, qua đó có những thao tác can thiệp thích hợp

Tuy nhiên, một người vận hành có trình độ cao và giàu kinh nghiệm đến mấy cũng không tránh khỏi mắc sai lầm Mặt khác, trong rất nhiều trường hợp người vận hành không thể phát hiện đầy đủ hoặc phát hiện kịp thời nguy cơ sự cố cũng như không thể có phương tiện can thiệp nhanh Vì vậy, một hệ thống cũng phải có khả năng ngăn cản các thao tác vận hành sai cũng như khả năng tự động phát hiện các tình huống nguy hiểm và tự động thực hiện các chức năng bảo vệ (protection) như ngắt cách ly hoặc dừng khẩn cấp mà không cần có sự can thiệp của con người Việc tự động thực hiện các biện pháp đó dựa vào sách lược điều khiển khóa tự động (interlock

control) cùng với các trang thiết bị an toàn, thiết bị bảo vệ (công tắc an toàn, nút dừng khẩn cấp, rơle an toàn,…)

2.1.2.1.4 Bảo vệ môi trường

Một hệ thống vận hành an toàn, không để xảy ra sự cố cũng đã góp phần bảo vệ môi trường Tuy nhiên, vấn đề bảo vệ môi trường cần được chú trọng hơn thông qua giảm nồng độ khí thải độc hại, giảm lượng sử dụng và nước thải, hạn chế bụi và khói

Dễ thấy, mức độ ô nhiễm môi trường của một nhà máy một phần liên quan tới các thiết

bị quá trình và công nghệ áp dụng, nhưng một phần không nhỏ thuộc trách nhiệm của

hệ thống điều khiển Việc giảm thiểu hoặc ít nhất là duy trì các đại lượng liên quan đến

ô nhiễm môi trường ở mức cho phép phụ thuộc vào chức năng điều chỉnh và chức năng vận hành Ví dụ, để giảm thiểu lượng CO2 và bụi than trong khí thải của lò hơi đốt than, bài toán điều chỉnh đặt ra là duy trì tỷ lệ giữa lượng nhiên liệu (bột than) và không khí ở một giá trị thích hợp tùy theo nồng độ oxy trong không khí và chất lượng than

Việc giảm tiêu thụ nguyên liệu và nhiên liệu sử dụng một mặt nâng cao hiệu quả kinh tế, mặt khác cũng góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và môi trường Đây cũng là một vấn đề thuộc trách nhiệm chung cùa những nhà thiết kế công nghệ cùng những người thiết kế sách lược và thuật toán điều khiển Cần lưu ý rằng, những dây chuyền công nghệ mới cho phép vận hành với hiệu suất cao, tiêu hao ít nguyên liệu và nhiên liệu thông qua những chu trình kết hợp, chu trình khép kín và tái sử dụng năng lượng, nhưng lại thường là những quá trình rất khó điều khiển, điều kiện vận hành rất

bị ràng buộc, đặt ra yêu cầu ngày càng cao hơn cho các chức năng điều khiển quá trình

2.1.2.1.5 Hiệu quả kinh tế

Để đạt được hiệu quả kinh tế, hệ thống điều khiển quá trình không những phải đảm bảo chất lượng theo yêu cầu, mà năng suất phải thích ứng được với yêu cầu thị trường (trong hấu hết các trường hợp liên quan tới lưu lượng sản phẩm ra) cũng như tiêu hao ít nguyên liệu và nhiên liệu Rõ ràng, bài toán đặt ra là ta phải cân nhắc giữa chi phí cho các tác động điều khiển (năng lượng, độ hao mòn thiết bị) với chất lượng sản phẩm Ví dụ, để cải thiện chất lượng điều khiển nhiều khi ta cần các thuật toán tác động nhanh Tuy nhiên, tác động nhanh thường đồng nghĩa với việc tổn hao nhiều

năng lượng cho các cơ cấu chấp hành (động cơ, máy bơm, van điều khiển), đồng thời

tác động nhanh cũng thường dẫn đến giảm tuổi thọ cho các thiết bị Cách giải quyết

thông thường là đảm bảo chất lượng ở mức độ chấp nhận được, trong khi giảm thiểu

chi phí cho các tác động điều khiển Một cách giải quyết khác là xây dựng và giải

quyết bài toán điều khiển tối ưu, trong đó chất lượng điều khiển và chi phí điều khiển

được đặt chung các trọng số khác nhau trong một hàm mục tiêu cần cực tiểu (điều

khiển tối ưu)

Không phải bao giờ các mục đích điều khiển cũng có thể dễ dàng hòa đồng Việc nâng cao hiệu quả kinh tế chưa chắc hòa đồng với mục đích bảo vệ môi trường

bởi chi phí bổ sung cho các hệ thống lọc bụi, xử lý khí thải và nước thải Việc nâng

cao chất lượng sản phẩm chưa chắc đã đồng nghĩa với việc nâng cao hiệu quả kinh tế

bởi yêu cầu chi phí vận hành lớn Nhưng nếu để nồng độ các chất độc hại trong khí

thải hoặc nước thải vượt quá một tiêu chuẩn cho phép thì có khả năng nhà máy sẽ bị

đóng cửa, hoặc nếu chất lượng sản phẩm xuống thấp dưới một ngưỡng tiêu chuẩn nào

đó thì khách hàng sẽ không chấp nhận và lợi nhuận sẽ bị sụt giảm nặng nề Thật ra,

mục đích cuối cùng của việc ứng dụng điều khiển tự động các quá trình công nghệ vẫn

là nâng cao hiệu quả kinh tế về lâu dài Thông thường, hệ thống vận hành càng gần với

các điều kiện ràng buộc thì chi phí vận hành càng nhỏ và lợi nhuận đạt được sẽ là cao

nhất Một trong những vai trò quan trọng của điều khiển là làm sao duy trì được chất

lượng sản phẩm thật ổn định và đạt vừa đủ yêu cầu để người vận hành có thể đưa ra

các giá trị đặt đến gần sát với ngưỡng cho phép Như vậy cùng với việc lựa chọn điểm

làm việc tối ưu thì chất lượng điều khiển tốt nhất (không đồng nghĩa với chất lượng

sản phẩm tốt nhất) sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất

2.1.2.2 Cấu trúc hệ thống DCS

Hình 2.2: Cấu trúc hệ thống DCS

DCS = Distributed Control System

Các thành phần chính:

- Khối điều khiển cục bộ (LCU), bộ điều khiển: chức năng điều khiển và giám sát

- Vào/ra từ xa, vào/ra phân tán

- Trạm vận hành: Chức năng giao diện vận hành và giám sát, quản lý dữ liệu

- Trạm kỹ thuật: Phát triển phần mềm, cấu hình và chuẩn đoán hệ thống

- Bus hệ thống, bus điều khiển

- Tuỳ chọn: các loại trạm chủ, các máy tính điều khiển cao cấp, các loại bus trường, bus thiết bị

2.1.2.2.1 Bộ điều khiển (LCU)

a Cấu trúc module

- Khối cung cấp nguồn

- Khối xử lý trung tâm (CPU)

- Các module vào/ra

- Giao diện với bus hệ thống, bus điều khiển

- Giao diện với bus trường

b Kiến trúc máy tính:

- Máy tính đặc chủng, chỉ điều khiển liên tục (DCS truyền thống)

- PLC -> PLC-base DCS

- PC/IPC -> PC-base DCS

- Các bộ điều khiển lai

c Các chức năng của bộ điều khiển

- Xử lý và giám sát các giá trị vào/ra

- Điều khiển

- Tự chuẩn đoán

- Xử lý truyền thông

- Tính năng thời gian thực

- Khả năng ghép nối vào/ra

- Lập trình thuận tiện, cho phép thực hiện các thuật toán cao cấp

- Độ tin cậy và tính sẵn sang cao

2.1.2.2.2 Trạm vận hành (Operation Station)

Cấu hình tiêu biểu

- Máy tính trạm (Workstation) hoặc máy tính cá nhân (PC)

+ Máy tính cá nhân hoặc máy tính trạm, màn hình CRT 19”

+ Có cơ chế khoá kiểm soát quyền sử dụng

- Các chức năng tiêu biểu:

+ Đặt cấu hình hệ thống, lưu trữ và quản lý dữ liệu cấu hình hệ thống + Tham số hoá, đưa các thiết bị trường vào vận hành

+ Lập trình điều khiển

+ Thử nghiệm và gỡ rối chương trình

+ Tạo giao diện người-máy và chức năng điều khiển giám sát khác + Quan sát và chuẩn đoán lỗi hệ thống

+ Yêu cầu tính năng thời gian thực, đặc biệt với bus điều khiển

+ Độ tin cậy cao, thường có dự phòng 1-1

2.1.2.2.5 Bus trường

- Chức năng:

+ Ghép nối trạm điều khiển với các trạm vào/ra phân tán

+ Ghép nối trạm điều khiển trực tiếp với các thiết bị trường thông minh

- Đặc điểm kỹ thuật:

+ Mạng tốc độ thấp hoặc vừa phải (< 10Mbit/s)

+ Độ tin cậy cao, đặc biệt trong môi trường dễ cháy nổ

2.1.2.2.6 Điều khiển vận hành và giám sát

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống điều khiển và giám sát

Một hệ thống điều khiển hiện đại không chỉ dừng lại ở mức điều khiển tự động

mà còn phải chứa các thành phần vận hành và giám sát Ví dụ người vận hành cần phải

có khả năng khởi động hệ thống, dừng hệ thống, quan sát các đại lượng quá trình cần điều khiển và thay đổi giá trị đặt cho chúng, thay đổi chế độ vận hành, chỉnh định lại tham số cho các bộ điều khiển… Đó chính là các nhiệm vụ thuộc về điều khiển vận hành và giám sát Khác với điều khiển tự động, điều khiển vận hành và giám sát có sự tham gia, can thiệp trực tiếp của con người để thực hiện vận hành hệ thống được hiệu quả hơn các chức năng điều khiển giám sát tiêu biểu là giao diện người-máy, lưu trữ

dữ liệu, hệ thống quản lý sự kiện, báo động và lập báo cáo tự động

Trong các hệ thống điều khiển giám sát thì giao diện người-máy là quan trọng nhất Giao diện người-máy cung cấp các màn hình hiển thị hình ảnh chuẩn về hệ thống

và thiết bị, các hình ảnh đồ hoạ tự do, lưu đồ công nghệ, đồ thị thời gian thực và đồ thị quá khứ, các tham số điều khiển, tình trạng các động cơ, các bảng tóm tắt báo động Giao diện người-máy hỗ trợ thao tác vận hành thông qua các phương tiện chuẩn như phím điều khiển, chuột, màn hình tiếp xúc Giá trị các biến quá trình cũng như các biến trạng thái máy móc được liên tục thu thập, lưu trữ và quản lý trong một hệ thống

cơ sở dữ liệu Trong một số ứng dụng, các dữ liệu vận hành cũng được liên tục lưu trữ

để tiện theo dõi về sau Hệ thống cơ sở dữ liệu quá trình là thành phần trung tâm của phần mềm điều khiển giám sát

Các sự kiện hoặc báo động có thể được tạo ra dưới cấp điều khiển hoặc bởi chính phần mềm điều khiển giám sát, sau đó được phần mềm điều khiển giám sát quản lý và thông báo tới người vận hành qua nhiều hình thức khác nhau (hộp thoại thông báo bất thường, bảng tóm tắt, còi báo động) Hệ thống phần mềm đảm bảo các thông báo có mức ưu tiên cao được xử lý trước; cũng như một thông báo sự kiện hoặc báo động phải được gửi tới trạm vận hành, người vận hành có chức năng qui định

2.1.2.2.7 Điều khiển cao cấp

Chức năng điều khiển cao cấp được hiểu là một chức năng điều khiển tự động nhưng nằm phía trên điều khiển cơ sở, không làm việc trực tiếp với các tín hiệu vào/ra quá trình Chức năng điều khiển cao cấp có thể tự động tạo giá trị đặt hoặc can thiệp vào các thông số điều khiển cơ sở Thông thường, chức năng điều khiển cao cấp được đặt ở phía trên hoặc cùng cấp với vận hành và giám sát Một hệ thống điều khiển quá

trình có thể cung cấp các chức năng điều khiển cao cấp như điều khiển công thức và quản lý mẻ, điều khiển chất lượng và tối ưu hoá thời gian thực

2.1.2.2.8 Ưu điểm ứng dụng hệ thống DCS vào quá trình sản xuất

Ưu điểm, khả năng thực hiện, yêu cầu từ người sử dụng:

- Xử lý thông tin, điều khiển tại chỗ => thời gian đáp ứng nhanh hơn, độ tin cậy cao hơn

- Nâng cao hiệu năng hệ thống nhờ xử lý song song và xử lý phân cấp

- Đơn giản hóa các công việc xây dựng và bảo trì hệ thống nhờ cấu trúc module

- Giảm chi phí và thời gian xây dựng hệ thống nhờ quan điểm tích hợp hệ thống dựa trên các công nghệ thành phần

Các tiến bộ (kỹ thuật và giá thành) trong công nghệ vi xử lý cho các thiết bị đo lường, điều khiển và chấp hành:

- Các tiến bộ trong công nghệ truyền thông công nghiệp

- Các tiến bộ trong công nghệ phần mềm

- Yêu cầu ngày càng cao về khả năng vận hành, chất lượng sản phẩm, hiệu quả sản xuất, an toàn hệ thống, bảo vệ môi trường trong thị trường cạnh tranh mạnh

Độ tin tin cậy và tính sẵn sàng trong trong các hệ thống điều khiển và giám sát

a Độ tin cậy

Khả năng làm việc không gây ra lỗi của hệ thống, được đánh giá qua:

+ Thời gian trung bình tới khi gặp lỗi (Mean Time To Failure, MTTF)

+ Thời gian trung bình giữa hai lần lỗi (Mean Time Between Failures, MTBF) hoặc số lỗi trung bình trên một đơn vị thời gian

+ Chi phí thực hiện phần an toàn nhiều khi vượt xa phần điều khiển thuần túy

Cơ chế khởi động lại sau sự cố

+ Các trạm điều khiển cần có khả năng tự phát hiện lỗi mất nguồn, thực hiện xử

lý và đặt các tín hiệu ra về trạng thái an toàn, sau khi có nguồn trở lại phải có khả năng hồi phục trạng thái cũ

+ Các trạm vận hành phải có khả năng tự hồi phục trạng thái làm việc trước khi xảy ra sự cố

Cơ chế bảo mật

Hạn chế và kiểm soát các quyền:

+ Sửa đổi chương trình, chẩn đoán hệ thống

+ Truy nhập màn hình

+ Truy nhập dữ liệu

+ Điều khiển (đặt giá trị)

Bảo trì phòng ngừa

+ Phát hiện các tình trạng nguy cơ lỗi, trước khi lỗi xảy ra

+ Thực hiện các biện pháp cần thiết (thay thế thiết bị, bảo dưỡng thiết bị, căn chỉnh)

2.2 Dây chuyền sản xuất bột DIP Mỹ Xuân

2.2.1 Thuyết minh dây chuyền sản xuất bột DIP Mỹ Xuân

Sơ đồ dây chuyền DIP Mỹ Xuân

Bể bột

Bể bột 1166 - 2 Máy tuyển nổi 2

Bể bột

Máy vắt bột vít Vít gia nhiệt Máy phân tán Máy rửa cao tốc

Rác thải Hóa chất: NaOH, H2O2, (FAS)

Nguyên liệu Băng tải xích Nghiền tang trống Bể bột

Hóa chất: NaOH, H2O2, Na2SiO3, DTPA, BD 900

Lọc nồng độ

Sàng lỗ sơ cấp

Bể trung gian Sàng thô thứ cấp

Sàng rung

Rác thải

Rác thải

Hơi nóng

Quá trình sản xuất bột DIP tại xưởng bột được chia làm thành 3 giai đoạn:

Giai đoạn1:

Nguyên liệu của quá trình sản xuất bột DIP chủ yếu là giấy thu hồi: Giấy văn phòng, tạp chí, giấy báo, giấy vở cũ… Nguyên liệu được đưa vào băng tải xích sau khi đã được loại bỏ các bịch nhựa, nilon, giấy màu, giấy carton, dây kẽm… Khi vào với chiều cao tối đa là 0.4m, trung bình 3.5 - 4 tấn/giờ giấy phải được dàn đều tránh bị nghẹt tại miệng trước khi vào nghiền tang trống,

Tại đầu vào của máy nghiền tang trống thì nguyên liệu được phối trộn với nước nóng nhiệt độ từ 65-85oC, hóa chất: NaOH 32%, chất tẩy trắng H2O2 50%, chất khử mực BD 900, và các chất hoạt động bề mặt DTPA 5%, chất duy trì pH Na2SiO3 38%, sau đó được đưa vào khu nghiền ở đây dưới tác dụng của trọng lực và lực ly tâm, lực

cơ học, các loại hóa chất, giấy bị va vào các gờ của thành thiết bị làm tơi ra Tại đây nồng độ huyền phù thường nằm trong khoảng 15 -18% , pH= 9-10.5 nhờ tác dụng của lực chuyển dịch dòng chảy huyền phù di chuyển qua khu sàng thì dung dịch được pha loãng bởi nước trắng cho tới nồng độ 2-3%, phần rác thải được đưa ra ở đuôi tang trống như: nilong, giấy không tan, nhựa…còn sót lại Phần bột hợp cách qua lỗ sàng xuống bể chứa phía dưới khu sàng, sau đó dòng bột được bơm qua bể cấp cho lọc nồng độ cao (nồng độ bột 2-3%)

Giai đoạn 2:

Tại lọc nồng độ cao dưới tác dụng của lực ly tâm, lực chuyển dịch và tỷ trọng, dòng bột được loại bỏ các loại: đinh ghim, keo, cát sạn, thủy tinh, nhựa nồng độ huyền phù giảm xuống C=1.5-2% nhờ có áp lực của lọc dòng bột được chuyển qua hệ thống sàng lỗ, ở đây dòng huyền phù được phân tách các bó sơ sợi có kích thước lớn, loại bỏ các tạp chất còn sót lại như: băng keo, nilon…

Nồng độ giảm C = 1-1.2%, pH = 8-9 Sau đó được bơm qua thiết bị tuyển nổi loại bỏ mực, tạp chất bẩn, chất độn…Để tăng độ trắng và chất lượng của dòng bột

Tiếp tục dòng huyền phù bột được bơm qua hệ thống lọc cát đa chức năng ở hệ thống này thì dòng bột được lọc bỏ cả tạp chất nặng và tạp chất nhẹ

Tạp chất nặng là các hạt có tỷ trọng lớn hơn tỷ trọng của bột như: cát sạn còn lẫn Tạp chất nhẹ là các loại có tỷ trọng nhẹ, các bọt khí…

Sau khi qua hệ thống cát đa chức năng dòng bột được bơm qua hệ thống sàng khe áp lực ngoại lưu, chủ yếu ở các thiết bị sàng khe này loại bỏ các tạp chất có kích thước dày, thô hơn so với xơ sợi bột, giai đoạn sàng khe là giai đoạn sàng tinh làm tăng chất lượng, kích thước thích hợp cuối cùng của dòng bột hợp cách Nồng độ bột sau khi qua quá trình sàng tinh đạt C = 0.9 -1.1% Tiếp tục dòng bột tốt được bơm qua máy rửa cao tốc trong quá trình xử lý bột DIP máy rửa là sự lọc bỏ đi những hạt tạp chất nhỏ hơn 30µm như chất độn, bột màu, hạt keo dính có kích thước nhỏ, hạt mực có tính ưa nước mà ở máy tuyển nổi không tách được Quá trình này cũng cô đặc làm tăng nồng độ của bột ra lên 9 -12%

Dòng bột được tiếp tục làm đặc nhờ vít ép ở dưới máy rửa cao tốc nồng độ đạt tới 28 -32%, một phần máy vít ép làm tơi bột Tại đây ta cho các hóa chất vào như NaOH, DTPA, H2O2, FAS, bổ trợ cho các quá trình xử lý tiếp theo làm tăng thêm chất lượng bột

Dòng bột được di chuyển qua vít gia nhiệt tại đây ta gia nhiệt vào dọc theo thân hình ống ở nhiệt độ 90 -100oC bột tiếp tục từ vít gia nhiệt qua máy phân tán nhiệt để làm tăng độ trắng của bột nhờ sự cắt nhỏ kích thước các hạt keo, hạt mực…nhìn vào ít thấy hơn và một phần có tác dụng chuổi hóa sơ sợi …

Dòng bột đi vào tháp tẩy nhờ vít trung chuyển, bột ở tháp tẩy được ủ 1-1.5 giờ

để cho hóa chất có đủ thời gian phản ứng triệt để với các phân tử trong bột ở nhiệt độ 70-90oC, môi trường pH = 9 - 10, độ trắng 72-75o ISO

Giai đoạn 3:

Bột được bơm qua bể bột và pha loãng về nồng độ 2 - 4% sau đó được bơm qua

bể trung gian dòng bột tiếp tục pha loãng tới nồng độ 0.9 - 1.2%, đạt pH = 8 - 9 từ bể bột được bơm lên máy tuyển nổi 2 gồm 4 tầng cũng như máy tuyển nổi1 là nhiệm vụ những hạt mực, tạp chất …còn sót lại

Dòng bột sau qua tuyển nổi xuống bể bột và được bơm vào máy cô đặc quá trình này chủ yếu tăng nồng độ bột lên 3 - 5%, pH = 7 - 8 chuẩn bị cấp cho hệ thống nghiền đĩa

Bột qua công đoạn nay được thủy hóa, cắt ngắn xơ sợi, đánh tơi bột, chuổi hóa sợi, cán dẹp xơ sợi Quá trình nghiền có ảnh hưởng rất lớn cho hình thành tờ giấy sau này, sau

khi dòng bột qua hệ thống nghiền vào bể chứa bên dưới tại bể này ta kiểm tra độ nghiền, nồng độ, độ trắng sáng, pH … Sau đó cấp cho khu vực xeo

Bộ xử lý còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là linh kiện chứa bộ vi xử lý Bộ xử

lý biên dịch các tín hiệu vào và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của CPU, truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị ra

Nguyên lý làm việc của bộ xử lý tiến hành theo từng bước tuần tự và được kiểm soát bởi bộ đếm chương trình Bộ xử lý liên kết các tín hiệu và đưa kết quả ra đầu ra Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quét (scan) Thời gian vòng quét phụ thuộc vào tầm vóc của bộ nhớ, vào tốc tốc độ của CPU

a Bộ nguồn

Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp thấp cho bộ vi xử

lý (thường là 5V) và cho các mạch điện trong các module còn lại (thường là 24V)