Báo cáo bài tập lớn Cân băng tải và điều khiển dòng vật liệu

thống (a) băng chuyền cung cấp lấy vật liệu trực tiếp từ miệng bể chứa và ở (b) băng chuyền được kèm theo một phễu cân trung gian.
Băng chuyền cung cấp đưa vật liệu ra khỏi phễu chứa theo từng đơn vị một và đặt trên load cell
Load cell (2) được nối với cân cố định, trọng lượng của phễu chứa, băng chuyền được offset sẵn để chỉ có trọng lượng của vật liệu được hiển thị.
Bắt đầu giai đoạn kiểm tra, bộ đếm tổng của cân băng tải được đặt về 0 và trên cân cố định trọng lượng vật liệu cũng được cân trừ đi do đó cân đọc về zero.
Cân cố định có đơn vị phân lượng với điểm đặt trước để kiểm tra số lượng (3), là vật liệu giữa hai mức (4) và (5). Vào những lúc nhất định, bộ đếm tổng của cân băng tải được kết nối và bắt đầu đọc khối lượng vật liệu đi qua, trong khi cân cố định đọc sự hao hụt khối lượng.
Khi khối lượng đặt trước, như mức (5) được đạt tới, đơn vị phân lượng sẽ ngắt kết nối giữa bộ đếm tổng và cân băng tải, như thế sai khác giữa trọng lượng (QT) trên bộ đếm tổng và trọng lượng đọc trên cân cố định (WT) sẽ cho ta sai số cuối cùng hay là hệ số chỉnh sửa (CF) trong băng chuyền cung cấp:
 	(35)
Hệ số chỉnh sửa còn có thể được dùng cho chỉnh sửa bằng tay việc hiệu chuẩn cân băng tải, hay máy tính có thể tự động liên tục chỉnh sửa lưu lượng dòng hiện tại như sau:
 (kg/s)	(36)
Việc kiểm tra có thể được lập trinh để diễn ra tại những chu kỳ định trước, như thế đô chính xác của băng chuyền cung cấp có thể giống với của cân cố định, là khoảng (0.1 - 0.2)% .
6.8	Đặc điểm kỹ thuật nhận được của hệ thống cân băng tải được lắp đặt trong băng tải cho truóc
Trong các phần trước đã giới thiệu các thành phần cân điện cơ bản trong cân băng tải và băng chuyền cung cấp cũng như các điều kiện tiên quyết cho các ứng dụng của chúng, với các tiêu chuẩn thực tế trong những ứng dụng cân khác nhau đã được phân tích.
Sơ đồ bố trí và đặc tính kỹ thuật cho ứng dụng cân băng tải và hệ thống sẽ được trình bày tiếp sau đây.
Ta hiểu rằng đặc tính kỹ thuật đóng vai tro là mô hình và nền tảng cho các thiết bị tương tự trong công nghiệp, hiển nhiên rằng các đặc tính này phải được điều chỉnh bằng cách nào đó để đáp ứng những yêu cầu riêng biệt của từng trường hợp.
Các dữ liệu kỹ thuật liên quan đặc biệt đến lắp ráp cơ khí tại chỗ, dung lượng cân và cung cấp, xử lý dữ liệu, v.v... chắc chắn phải được hiệu chỉnh riêng biệt.
Một nhà máy giấy có hệ thống băng tải để chuyển than cốc từ khu vực bốc dỡ trong đường ray tới khu vực nhà máy. Để điều khiển sự phân phối đầu vào một cân băng tải sẽ được lắp vào mỗi băng tải.
Vào những lúc cân vật liệu, khối lượng với dữ liệu tham chiếu phù hợp sẽ được ghi lại và phiếu giao hàng sẽ được in ra. Khối lượng và dữ liệu tham chiếu cũng sẽ chuyển đến máy tính ở khu điều hành trung tâm.
 Cân sẽ được xác nhận bởi cơ quan có thẩm quyền trong cân và đo lường cho thương mại, chiếu theo các điều lệ OIML cho cân băng tải class I.
Băng chuyền cung cấp với nhiều cân băng tải
2. Mô tả ngắn gọn về hệ thống cung cấp, cân và xử lý dữ liệu
2.1 Yêu cầu bắt buộc
Sản phẩm nung kết cuối cùng trong lò nung phải đạt độ kiềm và các giá trị chuẩn khác trong phân tích hóa học ; phụ thuộc vào sự phân tích và thành phần giữ ẩm của nguyên liệu thô, quá trình trộn được tiếp tục để được sản phẩm cuối cùng đạt yêu cầu đến mức có thể
Do đó, kết quả phân tích, khối lượng khan của các nguyên liệu thô và sản phẩm nung kết trả về cũng như là các giá trị phân tích thực tế và độ kiềm của sinter, một tiến trình máy tính sẽ tính toán việc trộn tiếp theo của các nguyên liệu thô cho vào các bồn chứa nguyên liệu, ví dụ tỉ lệ của mỗi nguyên liệu
Tỉ lệ feed yêu cầu là điểm đặt cho các belt feeder, và để đạt những yêu cầu tốt nhất có thể có một vòng điều khiển kín cho mỗi feeder; và qua phản hồi giá trị hiện tại cho PC, quá trình sản xuất được tối ưu hóa
Tuy nhiên, tỉ lệ luồng (flow rate) tức thời được phát hiện trên mỗi băng ko đủ chính xác để xác định được trộn nguyên liệu, nó phải được tính dựa trên tổng khối lượng nguyên liệu trong 1 khoảng thời gian
Do vậy, mỗi hệ thống belt feeder yêu cầu cân tĩnh nguyên liệu mỗi chu kỳ thời gian
2.2 Layout hệ thống
Trong khi máy trộn liên tục cung cấp hỗn hợp định trước của quặng sắt, đá vôi, dolomite, than cốc và trả về sinter để cấp cho máy nung, nguyên liệu được lấy từ buồng chứa qua các feeder rung đổ vào phễu cân xuống beltfeeder, đưa nguyên liệu qua cân băng tải rồi vào máy trộn
Hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào máy nung tiếp tục được cân và cung cấp tín hiệu về PC để PC đưa ra tín hiệu đặt cho từng belt feeder
Mỗi belt feeder có một thang đo riêng và một uC với ngõ ra gắn với PC để khép kín vòng điều khiển; nhưng mỗi belt feeder cũng hoạt động trong vòng điể khiển kín riêng với nguyên lý được mô tả trong phần 2.3
Hơn nữa, với mỗi nguyên liệu có một hệ thống cân tĩnh bao gồm một phễu cân cùng vói belt feeder. Do vậy cả hệ thống cân phễu/feeder được đặt trên các load cell kết nối với thiết bị cân tĩnh mà ngõ ra nối tới uC
2.3 Beltfeeder với mỗi belt cân trọng lượng riêng cho tỉ lệ luồng (flow rate) không đổi
Một sơ đồ khối của hệ thống feed vói belt feeder và cân đo băng tải riêng cùng với sự điều khiển flow rate của uC được trình bày trong hình 1 dưới đây
Hệ thống feed bao gồm một beltfeeder (B) được lái bởi động cơ (M2) cùng hộp số (G2) với nguyên liệu ra từ phễu cân (WH). Tốc độ quay của động cơ được điều khiển bởi bộ điều khiển thyristor (TC) với bộ phản hồi tachometer (T2)
Nguyên liệu trên beltfeeder được cân trên một băng cân (W) , với một cầu cân loadcell nhiều bánh đệm (LC) qua một hộp chức năng (J) nối với cân băng tải (BS) hiển thị ra kết quả số của feedrate (FR) và tổng khối lượng
Cân đo được chạy với tốc độ ko đổi qua một động cơ lái (M1) cùng hộp số (G1) và một tachometer đo tốc độ băng chuyền. Cân băng tải được nối với một uC cùng với một bàn phím (K) để nhập dữ liệu và một hiển thị số (D). uC tính toán tín hiệu điều khiển PID gửi tới bộ điều khiển thyristor (TC) cho động cơ lái, và nó cũng được nối trực tuyến với PC.
Beltfeeder (B) tổ hợp cùng phễu cân (WH), loadcell (LC) và các thành phần điện tử (WE) kết nối trực tuyến với uC được trình bày ở 3.2
3. Điều khiển luồng nguyên liệu
3.1 Quá trình feed và cân nguyên liệu
Hoạt động của quá trình tương tự nhưng 5 beltfeeder trong hệ thống tích hợp, do dố phần mô tả chỉ trình bày 1 nguyên liệu là quặng sắt; phần thiết kế như sơ đồ khối hình 1. Hơn nữa các con số khối lượng và flowrate chỉ là giả sử để mô tả quá trình
PC tính toán cà chuyển trực tuyến điểm đặt, chẳng hạn S=20kg/s tới uC, và điểm đặt đó được hiển thị trên bộ hiển thị nối với uC
Băng tải chạy, cân băng tải đọc giá trị khối lượng (T=2kg/s), rồi được đưa tới uC lưu trong bộ nhớ, nó được trừ đi từ flowrate khi có nguyên liệu để được flowrate thực để hiển thị lên bộ hiển thị (FR=00.0 kg/s)
uC gửi tín hiệu điều khiển tương ứng với C = 22kg/s tới bộ điều khiển thyristor (TC), sau đó khởi động động cơ (M2) và beltfeeder (B) chuyền quặng sắt vào cân băng tải
Khi nguyên liệu chạy trên băng cân (W), cân đọc về flowrate (FR), gửi kết quả cho uC; uC so sánh FR với điểm đặt S và hiển thị lên D
uC tính toán và tạo tín hiệu điều khiển PID đến bộ điều khiển thyristor (TC), tốc độ động cơ được điều chỉnh cho đến khi feedrate đạt S = 22kg/s, bộ hiện thị hiện FR = 20 kg/s và tổng khối lượng nguyên liệu (Q)
Tiến trình tiếp diễn và uC tính toán tiếp tục tín hiệu PID để gửi đến bộ điều khiển thyristor (TC) để giữ flowrate bám sát điểm đặt (S=22kg/s)
Lượng flowrate (FR) thực tế và tổng khối lượng (Q) được truyền về PC theo thời gian thực để khép kín vòng điều khiển hồi tiếp; và để cân bằng dòng nguyên liệu, PC sẽ tính toán và chuyển những thay đổi về điểm đặt (S)
Trong trường hợp có thay đổi điểm đặt (S), uC sẽ tính toán những thay đổi đáp ứng trong tín hiệu PID tới bộ điều khiển thyristor (TC)
3.2 Hệ thống kiểm tra khối lượng tĩnh cho beltfeeder
Như đã đề cập ở mục 2.2 và 2.3, cũng có 1 hệ thống kiểm tra khối lượng tĩnh gồm một phễu cân (WH) nằm trên beltfeeder (B), cả 2 nằm trên một khung tựa lên 4 loadcell (LC), như được trình bày trong hình 2 dưới đây
Các loadcell được nối tới thành phần điện tử có ngõ ra nối tới uC trong hệ thống điều khiển beltfeeder. Tải chết được bỏ qua nên khối lượng tịnh c:a 17 t của quặng sắt nằm trên beltfeeder (B) và nằm trong phễu cân (WH) được hiển thị lên bộ hiển thị (D)
Khối lượng tịnh được so sánh với 2 điểm đặt của uC: Mức “cao” ở c:a 18t và mức “thấp: ở c:a 3t trong phễu cân (WH). Khi ở mức “thấp” uC tạo ra tín hiệu khởi động tới relay mở feeder rung (VF) để lấp đầy phễu cân tù bồn chứa (SB) và khi ở mức “cao” thì tạo tín hiệu dừng
3.3 Chức năng điều khiển và tiến trình kiểm tra của cân
Phần mềm của uC có phần kiểm tra tinh chỉnh cân sau mỗi khoảng thời gian
Kiểm tra tinh chỉnh được thực hiện qua chỉnh offset cầu Wheatstone chứa các loadcell với giá trị điện trở shunt cố định. Bằng cách đó tạo nên những thay đổi đáng tin trong đọc flowrate (FR) và hiển thị khối lượng của cân tĩnh
Sự thay đổi trong flowrate và đọc khối lượng sẽ đc kiểm tra bởi uC, và nếu có chênh lệch với giới hạn dung sai tin cậy đặt trước, tín hiệu báo hiệu được đưa ra, cảnh báo người vận hành kiểm tra lại độ lệch, reset lại tinh chỉnh giá trị chính xác
Cân cũng được vô hiệu cho đến khi giá trị đọc nằm trong vùng giới hạn dung sai cho phép
3.4 Tiến trình kiểm tra của feed rate
1) Qua hệ thống kiểm tra khối lượng tĩnh (WE) kết nối với uC như trình bày phần 3.2 ở trên, dấu hiệu của flowrate trên cân băng tải (BS) có thể được kiểm tra thường xuyên, nhờ đó uC có thể tính toán và hiển thị correction factor (CF)
2) Theo lí thuyết, trong một khoảng thời gian T tổng khối lượng (QT) trên cân băng tải với flowrate (FR) và khối lượng thay đổi trong phễu cân (WH) phải bàng nhau; sự khác biệt giữa 2 giá trị đó là lỗi khi cân và giá trị này bằng correction factor (CF)
3) Correction factor (CF) được dùng để tinh chỉnh cân băng tải bằng tay, cũng như uC tự động sửa lỗi liên tục giá trị flowrare đọc được như công thức sau
Cũng nhờ đó tổng khối lượng được sửa tương ứng