(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn

(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn(Luận án tiến sĩ) Xây dựng hệ điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu cá nhân tơi hướng dẫn giáo viên hướng dẫn Các số liệu kết nghiên cứu trung thực chưa cơng bố cơng trình khác GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hà Nội, tháng 08 năm 2021 Nghiên cứu sinh PGS.TS Bùi Quốc Khánh Phạm Thị Lý LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội cho phép tơi thực luận án Cảm ơn Phịng đào tạo, Viện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa, Viện Điện ln hỗ trợ tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình thực luận án Tôi xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thầy, người giáo viên hướng dẫn PGS.TS Bùi Quốc Khánh tận tâm, tận lực hỗ trợ, động viên, hướng dẫn mặt chuyên môn suốt trình tơi thực luận án Xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán vận hành Cơng ty Cổ phần Nhiệt điện Hải Phịng tạo điều kiện để nghiên cứu sinh thực tập nhà máy tìm hiểu tài liệu, lấy số liệu sản xuất từ nhà máy phục vụ việc nghiên cứu Đặc biệt, nghiên cứu sinh vô cảm ơn giúp đỡ chân thành, nhiệt tình quý báu hai cán nhà máy: anh Ngô Hồng Phong, Phó quản đốc Phân xưởng vận hành anh Triệu Quốc Hưng, Trưởng kíp điện, Phân xưởng Điện tự động Công ty Cổ phần Nhiệt điện Hải Phòng Hai anh nhiều cán kỹ thuật Nhà máy nhiệt điện Hải Phịng ln hỗ trợ nhiệt tình, sẵn sàng trao đổi thơng tin trả lời thắc mắc mà nghiên cứu sinh băn khoăn hoạt động điều khiển Nhà máy nhiệt điện, sẵn sàng cung cấp liệu cho nghiên cứu sinh dù thời gian nào,… Điều làm cho tơi biết ơn vơ Chính nhờ giúp đỡ nên Nghiên cứu sinh hồn thành nội dung luận án ngày hôm Tôi xin chân thành cảm ơn cán nghiên cứu Viện Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa giảng viên Bộ mơn Tự động hóa cơng nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đưa góp ý, dẫn giúp tơi hồn thành mơ hình thử nghiệm phần cứng cho luận án Tơi xin chân thành cảm ơn Khoa Điện – Điện tử, Bộ môn Điều khiển học, Trường đại học Giao thông vận tải tạo điều kiện cho tơi tham gia chương trình đào tạo Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án đồng ý đọc duyệt góp ý kiến q báu để tơi hoàn thiện luận án định hướng nghiên cứu tương lai Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình (chồng hai trai tôi) bạn bè bên động viên, giúp đỡ suốt q trình tơi tham gia khóa học Nghiên cứu sinh MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG BIỂU iv DANH MỤC HÌNH VẼ v MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN 1.1 Tổng quan công nghệ nhiệt điện 1.1.1 Phân loại 1.1.2 Phân loại NMNĐ theo loại tuabin 1.1.3 Phân loại NMNĐ theo áp suất 1.1.4 Nguyên lý làm việc NMNĐ đốt than phun áp suất cận tới hạn 1.2 Tổng quan hệ điều khiển phụ tải nhiệt 1.2.1 Các trình mạch vòng điều khiển hệ phụ tải nhiệt [11-15] 1.2.2 Cấu trúc tổng quát hệ điều khiển phụ tải nhiệt 1.2.3 Các cấu trúc điều khiển hệ phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện11 1.3 Tổng quan vấn đề nghiên cứu hệ điều khiển phụ tải nhiệt 14 1.3.1 Những nghiên cứu cấu trúc điều khiển phối hợp 14 1.3.2 Cấu trúc điều khiển phối hợp thường dùng thực tế 15 1.3.3 Những cơng trình nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện đốt than phun 16 1.4 Định hướng nghiên cứu 20 KẾT LUẬN CHƯƠNG 21 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 22 2.1 Xây dựng mơ hình điều khiển hệ phụ tải nhiệt theo cấu trúc điều khiển thông số nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 22 2.1.1 Phương pháp xây dựng mơ hình điều khiển phụ tải nhiệt 22 2.1.2 Các q trình lị 24 2.1.3 Phương pháp xây dựng mạch vòng điều khiển lò 25 2.1.4 Phương pháp xây dựng mơ hình q trình truyền nhiệt sinh 25 2.1.5 Phương pháp xây dựng mơ hình hệ tuabin – máy phát 26 2.2 Xây dựng mơ hình điều khiển lị theo thơng số nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 27 2.2.1 Yêu cầu than cấp vào lò 27 2.2.2 Cân nhiệt tổng quát lò 27 2.2.3 Động học trình truyền nhiệt sinh 29 2.2.4 Mạch vòng điều khiển cấp liệu 31 2.2.5 Mạch vòng điều khiển khói gió 32 2.2.6 Mạch vòng điều khiển cấp nước cho lò 37 2.2.7 Mạch vòng điều khiển nhiệt 38 2.3 Xây dựng mơ hình điều khiển tuabin máy phát 41 2.3.1 Động học trình tuabin 41 2.3.2 Động lực học máy phát 45 2.4 Mô hệ điều khiển phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện Hải Phòng 45 2.5 Thiết kế hệ điều khiển phối hợp phát triển cấu trúc điều khiển Flynn 48 2.5.1 Đề xuất cấu trúc điều khiển phối hợp 48 2.5.2 Thiết kế điều khiển cấu trúc điều khiển phối hợp 49 2.5.3 Mô đánh giá cấu trúc điều khiển phối hợp với cấu trúc khác với hai cấu trúc điều khiển đơn biến hệ phụ tai nhiệt 54 2.5.4 Các đáp ứng mô 56 2.5.5 Đánh giá ba cấu trúc điều khiển theo tiêu vận hành tối ưu 60 2.6 Ứng dụng giải thuật di truyền để tối ưu hóa tham số điều khiển hệ phụ tải nhiệt 61 2.6.1 Các tiêu vận hành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than 61 2.6.2 Dùng giải thuật di truyền để tìm tham số tối ưu điều khiển theo tiêu chuẩn JN Jf 62 KẾT LUẬN CHƯƠNG 67 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON - FUZZY ĐỂ BÙ NHIỄU CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 68 3.1 Ứng dụng mạng Noron - Fuzzy để thiết kế điều khiển bù nhiễu 68 3.1.1 Ảnh hưởng nhiễu đến hệ điều khiển phụ tải nhiệt đề xuất giải pháp khắc phục 68 3.1.2 Ứng dụng mạng Noron - Fuzzy để thiết kế điều khiển bù nhiễu 70 3.1.3 Thiết kế mơ hình mẫu sử dụng mạng nơron 72 3.1.4 Thiết kế khâu bù nhiễu lò tuabin 75 3.1.5 Kết mô 84 KẾT LUẬN CHƯƠNG 89 CHƯƠNG XÂY DỰNG THIẾT BỊ MÔ PHỎNG THỜI GIAN THỰC ĐỂ KIỂM CHỨNG, ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN HỆ PHỤ TẢI NHIỆT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 90 4.1 Khái quát chung thiết bị mô thời gian thực 90 4.1.1 Nguyên lý thiết bị mô thời gian thực 90 4.1.2 Chọn cấu hình thiết bị mô thời gian thực để đánh giá hệ điều khiển phụ tải nhiệt 91 4.2 Nghiên cứu đánh giá điều khiển hệ phụ tải nhiệt thiết bị mô thời gian thực 92 4.2.1 Sơ đồ nguyên lý thiết bị mô thời gian thực DSP 1104 - AC 800M 92 4.2.2 Cấu trúc thiết bị mô thời gian thực với AC800M-DSP 1104 93 4.2.3 Kết xây dựng mơ hình 94 4.3 Nghiên cứu đánh giá điều khiển bù nhiễu cho hệ phụ tải nhiệt thiết bị mô thời gian thực 97 KẾT LUẬN CHƯƠNG 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO 104 PHỤ LỤC I CÁC VẤN ĐỂ THIẾT KẾ HỆ PHỤ TẢI NHIỆT PHỤ LỤC II NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT PHỤ LỤC III XÂY DỰNG THIẾT BỊ MÔ PHỎNG THỜI GIAN THỰC ĐỂ KIÊM CHỨNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Đơn vị Nội dung, ý nghĩa A m2 Diện tích truyền nhiệt thành ống sinh nước xuống Ck J/(kg.ºK) Nhiệt dung riêng khói khỏi lị Cx J/(kg.ºK) Nhiệt dung riêng xỉ than khỏi lò Chbh kJ/(kg.ºK) Nhiệt dung riêng bão hòa Chqn kJ/(kg.ºK) Nhiệt dung riêng nhiệt Cf kJ/(kg.ºK) Nhiệt dung riêng dịng nhiên liệu đưa vào lị Cb Hằng số tích lũy nhiệt D Hằng số load-damping E J Nhiệt bao GCN Bộ điều khiển công suất phát GCP Bộ điều khiển áp suất GFN Bộ điều khiển feedforward lượng đặt g(∆P) Hàm phi tuyến tĩnh Hf kJ/kg Nhiệt trị làm việc nhiên liệu than h kJ/Kg Entanpy riêng phần JN % Jf Kg/kWh KP, KI, KD Chỉ tiêu bám lượng đặt công suất Chỉ tiêu chi phí nhiên liệu Hệ số khuếch đại, tích phân, vi phân kbx, kdl kW/K Hệ số truyền nhiệt xạ, đối lưu quy đổi kT kW/K Hệ số truyền nhiệt thành ống sinh nước xuống mn Kg * Khối lượng nước N , Ne MW Công suất đặt, công suất điện Ncơ, Nđiện, Nh kW Công suất cơ, điện, NmH, NmI, NmL kW Công suất tuabin cao áp trung áp, hạ áp sinh Ph, Ph* MPa Áp suất hơi, áp suất đặt pbd Pa Áp suất đo đầu buồng lị Qk, Qx kW Nhiệt khói, tro xỉ than khỏi lò Qf, Qgio, Qnước kW Nhiệt lượng nhiên liệu, gió, nước QTL, Qhh kW Nhiệt tích lũy tường lị khơng khí lị i Qm kW Nhiệt dàn ống sinh Qtn kW Nhiệt lượng nhận từ lò dàn ống sinh Qsh kW Nhiệt lượng nhận dòng nước xuống dàn ống sinh từ thành ống sinh Tín hiệu cơng suất nhiệt lấy từ lị hơi, u cầu từ tuabin Qm, Qr Tk ºK Nhiệt độ khói khỏi lò Tx ºC Nhiệt độ xỉ than khỏi lò Thbh ºK Nhiệt độ bão hòa Thqn ºK Nhiệt độ nhiệt Tfo, Ta ºK Nhiệt độ nhiên liệu, khơng khí đưa vào lị TNL , Tm ºK Nhiệt độ lửa, vỏ kim loại ống dàn ống sinh Tqd s Te Nm TJ un, uh Thời gian độ Momen cản tuabin Hằng số quán tính rotor J/Kg Nội nước cấp vào bao hơi, bao Vf Van nhiên liệu Vh Van R Hằng số chất khí lý tưởng Wf, Wf* Kg/s Lưu lượng nhiên liệu, lưu lượng nhiên liệu đặt Wa Kg/s Lưu lượng gió vào buồng đốt Wnn, Wnc Kg/s Lưu lượng nước ngưng, nước cấp Wnx, Wnl Kg/s Lưu lượng nước xuống ống sinh hơi, từ ống sinh lên Whv, Whr Kg/s Lưu lượng vào lưu lượng bao Wh Kg/s Lưu lượng Wk Kg/s Lưu lượng khói khỏi lị Wx Kg/s Lưu lượng tro xỉ than khỏi lò Whbh Kg/s Lưu lượng bão hòa Whqn Kg/s Lưu lượng nhiệt µh % Độ mở tuabin  % , emax % Độ điều chỉnh, sai lệch áp suất cực đại ∆P, ∆N  Biến thiên công suất, biến thiên áp suất 1/s Tốc độ quay tuabin ii Ký hiệu PID PC CFB DEB FDF IDF CV GA IMC HIL SIL DCS PLC ADC DAC IP NMNĐ BH SH BN HN QN TN QK HP IP LP CÁC CHỮ VIẾT TẮT Nội dung, ý nghĩa Proportional Integral Derivative Pulverized Coal Circulating Fluidized Bed Direct Energy Balance Forced Draft Fan Induced Draft Fan Control Valve Genetic Algorithm Internal Model Control Hardware In the Loop Software In the Loop Distributed Control System Programmable Logic Controller Analog-to-Digital Converter Digital-to-Analog Converter Internet Protocol Nhà máy nhiệt điện Bao Sinh Bình ngưng Bộ hâm nước Quá nhiệt Tái nhiệt Quạt hút khói Tuabin cao áp Tuabin trung áp Tuabin hạ áp iii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng đánh giá chất lượng đáp ứng công suất 57 Bảng 2.2 Bảng đánh giá chất lượng đáp ứng áp suất 57 Bảng 2.3 Giá trị tiêu JN (%), Jf (Kg (than)/kWh) từ kết mô 61 Bảng 3.1 So sánh đánh giá đáp ứng công suất 66 Bảng 3.2 So sánh đánh giá đáp ứng áp suất 66 Bảng 3.3 Giá trị tiêu JN (%), Jf (Kg/Kwh) từ kết mô 66 Bảng 3.4 Các quy tắc bù nhiễu hệ phụ tải nhiệt 81 Bảng 3.5 Bảng đánh giá chất lượng đáp ứng công suất 86 Bảng 3.6 Bảng đánh giá chất lượng đáp ứng áp suất 87 Bảng 4.1 Bảng phân cổng vào 94 Bảng 4.2 Bảng tín hiệu giám sát 94 Bảng 4.3 Bảng chất lượng đáp ứng công hai chế độ 95 Bảng 4.4 Bảng chất lượng đáp ứng áp suất hai chế độ 96 Bảng 4.5 Bảng đánh giá chất lượng đáp ứng công suất 98 Bảng 4.6 Đánh giá chất lượng đáp ứng áp suất 99 Bảng PL.III.1 Các thông số kĩ thuật quan trọng 26 Bảng PL.III.2 Bảng đặc tả đường vào I/O số 30 Bảng PL.III.3 Bảng so sánh chất lượng đáp ứng công suất DS1104 Matlab 34 Bảng PL.III.4 Bảng so sánh chất lượng đáp ứng áp suất DS1104 Matlab 35 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cấu hình điển hình tổ máy NMNĐ Hình 1.2 Giản đồ công nghệ (Process Diagram) tổ máy NMNĐ Hình 1.3 Quá trình biến đổi lượng hệ phụ tải nhiệt Hình 1.4 Cấu trúc tổng qt mơ hình hệ điều khiển phụ tải nhiệt Hình 1.5 Cấu trúc điều khiển phụ tải nhiệt theo tuabin (Turbine Following Control) 11 Hình 1.6 Đáp ứng điều khiển phụ tải nhiệt theo tuabin 12 Hình 1.7 Cấu trúc điều khiển phụ tải nhiệt theo lò (Boiler Following Control) 12 Hình 1.8 Đáp ứng điều khiển phụ tải nhiệt theo lò 12 Hình 1.9 Điều khiển phụ tải nhiệt theo cấu trúc phối hơp (Coordinated) 13 Hình 1.10 Đáp ứng điều khiển phụ tải nhiệt theo cấu trúc phối hợp 13 Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý điều khiển phối hợp hệ phụ tải nhiệt theo 14 Hình 1.12 Sơ đồ nguyên lý cấu trúc điều khiển phối hợp (a) Đặc tính hàm bù áp suất g(ΔP) (b) 15 Hình 1.13 Cấu trúc điều khiển phối hợp nhà máy nhiệt điện đốt than phun Việt Nam 16 Hình 1.14 Tổng quan tình hình nghiên cứu xây dựng mơ hình điều khiển hệ phụ tải nhiệt cho nhà máy nhiệt điện đốt than 17 Hình 2.1 Sơ đồ điều khiển P&ID nhà máy nhiệt điện Hải Phịng 23 Hình 2.2 Sơ đồ khối hệ điều khiển phụ tải nhiệt 24 Hình 2.3 Giản đồ cơng nghệ (PD-Process Diagram) mơ tả q trình lò 25 Hình 2.4 Mơ hình tổ hợp tuabin – máy phát nhà máy nhiệt điện ngưng 26 Hình 2.5 Sơ đồ P&ID điều khiển cấp liệu cho buồng lửa 32 Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc điều khiển cấp liệu 32 Hình 2.7 Đặc tính lượng đặt nồng độ oxy dư 33 Hình 2.8 Phân bố áp suất lò 34 Hình 2.9 Sơ đồ P&ID hệ điều khiển khói gió 35 Hình 2.10 Sơ đồ cấu trúc điều khiển khói gió 36 Hình 2.11 Sơ đồ P&ID điều khiển mức nước bao 37 Hình 2.12 Mạch vòng điều khiển mức nước bao 38 Hình 2.13 Lưu đồ P&ID điều khiển nhiệt độ nhiệt 39 Hình 2.14 Mạch vịng điều khiển nhiệt độ nhiệt 40 v Hình PL.III.15 Các đặc tính mạch vịng điều khiển DS1104 Matlab  Nhận xét: Có thể thấy dạng đáp ứng tương đồng chế độ mô đáp ứng hoạt động với yêu cầu vận hành Sự khác biệt biên độ sai lệch tốc độ tính tốn khả xử lí khối tạo trễ mơ hình Kết luận: Các đáp ứng mơ thời gian thực Card 1104 cho thấy kết nghiên cứu thiết kế hệ phụ tải nhiệt đắn 36 III.4 Sơ đồ đấu dây AC800M với DS1104 Hình PL.III.16 Sơ đồ đấu dây Bộ chuyển đối tín hiệu: đầu module tương tự có dải dịng điện (0÷20 mA 4÷20 mA) mà đầu vào card DS1104 tín hiệu điện áp 0÷10 V nên ta phải dùng chuyển đổi Do phạm vi phịng thí nghiệm khoảng cách thiết bị khơng q lớn nên bỏ qua nhiễu sút áp, ta đơn giản sử dụng mạch điện trở để chuyển tín hiệu dịng điến 0÷20mA thành 0÷10V Card DS1104 gắn vào cổng PCI máy tính sau nối cáp vào tín hiệu vào đầu nối card, đầu nối gồm 100 chân, cáp nối gồm 100 chân chia làm port (P1A, P1B) Đầu cáp nối nối bảng mạch vào tự thiết kế Hình PL.III.17 Board đầu vào card DS1104 Để thuận lợi cho việc đấu nối, chân vào AI810 AO810 đấu qua cầu đấu đưa bảng kết nối AC 800M 37 Hình PL.III.18 Bảng kết nối tín hiệu vào/ra III.5 Thiết kế đối tượng DS1104 Ở phần 4.2, mô hệ thống DS1104, ta đơn giản biên dịch chương trình Matlab xuống DS1104 theo dõi đáp ứng Control Desk, có nghĩa DS1104 nhà máy hồn chỉnh Nhưng ta thiết kế mơ DS1104 chứa đối tượng, điều khiển đước tách thiết kế AC800 Hình PL.III.19 Thiết kế đối tượng Matlab Ở hình khối PI, PID thay khối ADC DAC Khối ADC nhận tín hiệu từ đầu vào DS1104 khối DAC gửi tín hiệu đầu DS1104 Bên cạnh đó, để theo dõi đáp ứng AC800 ta phải thêm khối DAC vào đầu đáp ứng 38 Hình PL.III.20 Các khối vào thư viện DS1104 Ta vào mục “Simulink Library Browser”  “DS1104 MASTER PPC” chọn khối ADC DAC để đưa vào mơ hình Sau ta biên dịch chương trình xuống DS1104 tương tự cách làm chương Các bước xây dựng chương trình điều khiển: Bước 1: Tạo project Click File > New Project > Chọn Template AC800M đặt tên project ThermalPowerPlant Hình PL.III.21 Tạo project phần mềm Control Builder M Professional Bước 2: Thêm thư viện kết nối thư viện đến chương trình Khi tạo project Libraries có sẵn thư viện hệ thống (bao gồm hàm phần sụn sử dụng cho nhiều ứng dụng) thư viện 39 (BasicLib, BasicHwlib ) Một thư viện thêm vào application trước thêm vào Libraries folder Một thiết bị phần cứng kết nối tới cấu hình điều khiển tương ứng với thư viện phần cứng trước thêm vào Hardware folder Do ta phải thêm tất thư viện cần thiết (có thể tự tạo thư viện cần) trước lập trình Hình PL.III.22 Thêm thư viện vào project Bước 3: Tạo Application kết nối thư viện để lập trình Click chuột phải vào Applications folder chọn New Application đặt tên Trong đồ án em đặt tên test_pidsimplecc Hình PL.III.23 Tạo chương trình điều khiển Application chứa code để download xuống PLC Các câu lệnh lưu trữ chương trình (Programs), module điều khiển (Control Mudules) Phương pháp lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu application cụ thể Applications folder bao gồm folder application application khác Để tạo application folder application, click chuột phải lên application chọn New Folder Do đó, cấu trúc nhóm application Project Explorer Nó di chuyển application application folder folder cách kéo thả đối tượng Các folder thư viện kết nối bao gồm tất thư viện kết nối tới application riêng biệt Các thư viện 40 kết nối cách click chuột phải lên folder chọn Connect Library Tuy nhiên, có thư viện đưa vào project kết nối tới application Nếu yêu cầu truy nhập kiểu bên thư viện, phải kết nối tới application Kết nối thư viện tới application cách right-clicking lên Connected Libraries icon chọn thư viện từ menu dropdown Hình PL.III.24 Kết nối thư viện với chương trình Bước 4: Khai báo biến Có nhiều kiểu biến khác Control Builder để lưu trữ tính tốn giá trị (cục bộ, tồn bộ, truyền thông, truy nhập biến), biến cục sử dụng thường xuyên Control Builder Chúng nằm câu lệnh cục bộ, mô đun điều khiển chương trình Các biến truyền thơng sử dụng để truyền thông application điều khiển điều khiển network Tên biến truyền thông phải project Trong project, Control Builder tự động tìm biến truyền thơng tham chiếu Nếu biến truyền thơng truy nhập từ project khác, địa IP cần thiết lập Trong trường hợp này, sử dụng biến cục khai báo mơ đun điều khiển tương ứng sau: Hình PL.III.25 Khai báo biến 41 Bước 5: Lập trình điều khiển Như nói phần trên, nội dung sử dụng ngôn ngữ Control Modules để lập trình Control Modules cách biên dịch lệch khác so với Programs truyền thống, ứng dụng dùng cách sử dụng nhớ xử lí nhanh so với Programs Nó coi khối chức nâng cao, chứa lệnh, đồ họa, khối chức (function blocks) control module khác ABB cung cấp nhiều control module thư viện chuẩn, người sử dụng tự tạo module khác từ kiểu có sẵn Hình PL.III.26 Tổng quan ngơn ngữ lập trình Control Module [71] Do cần xây dựng điều khiển nên tạo Single control module tạo từ khối có sẵn thư viện gồm:     RealToCC AnalogInCC AnalogOutCC PIDCC Các khối kết nối với dễ dàng qua đầu vào hình đây: Hình PL.III.27 Kết nối khối Control Module chương trình 42 Khi tạo thành công điều khiển, ta phải kết nối biến giá trị đặt, giá trị phản hồi điều khiển cho cách gán biến tương ứng vào bảng kết nối khối: Hình PL.III.28 Kết nối biến giá trị vào khối Control Module Bước 6: Cấu hình phần cứng tạo địa IP Giống lập trình, muốn sử dụng phần cứng ta phải kết nối thư viện phần cứng vào điều khiển tương ứng Sau tạo module điều khiển giống điều khiển thực tế sử dụng Hình PL.III.29 Cấu hình phần cứng cho điều khiển 43 Mỗi điều khiển đặt IP khác để truy cập đến dễ dàng Sử dụng cáp nối TK212 kết nối PC với cổng COM4 AC800M công cụ IPConfig để đặt IP Ở đây, IP là: 172.16.4.150 Bước 7: Kết nối biến tới kênh I/O Truyền thông kênh I/O code thiết lập cách kết nối biến tới kênh I/O Các tín hiệu đồ án kết nối đến địa kênh I/O sau: Hình PL.III.30 Kết nối biến tới cổng vào Ở ta phải chọn dạng dải tín hiệu với đầu vào 0÷10V, đầu 0÷20mA Ngồi điều chỉnh dải đo (scale) phù hợp để nhận giá trị vào xác Bước 8: Kiếm tra lỗi biên dịch chương trình xuống PLC Control Builder cho phép kiểm tra lỗi chương trình trước biên dịch Để kiểm tra chọn biểu tượng “check” công cụ Khi khơng có lỗi, phần mềm cho phép biên dịch chương trình xuống PLC thực theo dõi trực tiếp chế độ online Bước 9: Chỉnh định tham số điều khiển Thiết kế giao diện điều khiển giám sát Để thiết kế giao diện vần hành, ABB cung cấp phần mềm Plant Explorer Workplace [71] 44 Hình PL.III.31 Giao diện phần mềm Plant Explorer Workplace Vì việc xây dựng giao diện phức tạp trải qua nhiều bước nên đồ án đưa giao diện hoàn chỉnh Giao diện điểu khiển cho phép người người vận hành thực hiển thao tác với nút điều khiển quan sát thông số quan trọng hệ thống:  Nút chế độ “Man Mode”: người vận hành thay đổi giá trị đầu điều khiển nhằm giảm thời gian độ, giúp hệ thống vận hành nhanh đảm bảo ổn định cần thiết  Nút chế độ “Auto Mode”: điều khiển hoạt động với tham số điều khiển tìm từ trước đó, hệ thống hoạt động bình thường  Các thông số điều khiển, thông số hệ thống công suất, áp suất,… hiển thị giao diện điều khiển  Nút “Trend” cho phép người vận hành nhìn đồ thị xu hướng 45 Hình PL.III.32 Giao diện vận hành Tại “Trend” ta theo dõi toàn đáp ứng độ thị chọn thơng số để theo dõi đáp ứng Hình PL.III.33 Đồ thị xu hướng III.6 Thiết kế mơ hình mẫu điều khiển fuzzy dựa liệu thu thập từ hệ điều khiển thời gian thực III.6.1 Thiết kế mơ hình mẫu dựa liệu Tương tự mục 3.3.3 để thiết kế mơ hình mẫu ta sử dụng mạng nơron có đầu vào tín hiệu đặt cơng suất phát, đầu đáp ứng công suất phát thực đáp ứng thực Cấu trúc mạng nơron hình PL.III.34 sử dụng cấu trúc truyền thẳng nhiều lớp Percepton, đầu vào hai đầu Mạng nơron có hai lớp, lớp thứ có 10 nơron sử dụng hàm kích hoạt tuyến tính tansig Lớp thứ hai có nơron, sử dụng hàm kích hoạt tuyến tính purelin Phương pháp huấn luyện mạng sử dụng phương pháp Levenberg- Marquardt 46 Hình PL.III.34 Cấu trúc mạng nơron Trong đó:  W ma trận trọng số mạng  b ma trận bias Dữ liệu đầu vào chung cho hai mạng nơron để huấn luyện tín hiệu đặt MW với số lượng 69611 điểm, tạo với nhiều giá trị công suất phát tốc độ tăng tải Hình PL.III.35 Dữ liệu đầu vào hai mạng nơron Dữ liệu đầu thứ mạng nơron để huấn luyện công suất thực, với số lượng 69611 điểm Hình PL.III.36 Dữ liệu đầu mạng nơron công suất 47 Dữ liệu đầu thứ hai mạng nơron để huấn luyện áp suất thực với số lượng 69611 điểm Hình PL.III.37 Dữ liệu đầu mạng nơron áp suất Huấn luyện mạng nơron cho mơ hình mẫu cơng cụ NNStart phần mềm Matlab&Simulink ta có q trình huấn luyện mạng hình PL.III.38: Hình PL.III.38 Huấn luyện mạng noron Matlab/Simulink Sau 1000 kỷ nguyên huấn luyện mạng với đầu vào công suất đặt, đầu công suất thực áp suất thực Thời gian huấn luyện mạng 64 giây, sai lệch đầu mạng nơron đầu liệu mục tiêu gần Dữ liệu huấn luyện mạng (Traning data) sử dụng 70% tổng liệu, liệu kiểm tra online 48 (Validation data) sử dụng 15% tổng liệu, liệu kiểm tra offline (Testing data) sử dụng 15% tổng liệu Hình PL.III.39 Kết huấn luyện mạng nơron cơng suất phát Trên hình PL.III.39 ta thấy kết đầu mạng đầu liệu huấn luyện giống Các tham số mạng nơron sau huấn luyện mạng sau: 12.67   11.39   0.85   0.77       9.004   4.30      13.698   4.38   7.597   1.36  IW 1,1    ;b     4.45   0.3  11.02   3.08      3.64   1.79   4.95   4.11      15.17   14.9  IW2,1   0.0021 1.19 0.0093 0.0064 0.018 0.078 0.0075 0.156 0.128 0.027 b  0.467 III.6.2 Ứng dụng nguyên lý mờ thiết kế điều khiển bù nhiễu Tương tự mục 3.3.4 chương 3, điều khiển bù nhiễu thiết kế sử dụng nguyên lý mờ giữ nguyên đầu vào, đầu luật hợp thành mờ Tuy nhiên, chạy thiết bị thời gian thực (DS1104 – dSPACE) nên đầu áp suất điều khiển công suất phản hồi điều khiển xảy 49 tượng vòng lặp đại số thiết bị thời gian thực khơng xác định rõ đầu vào/ra vị trí (điều không bị ảnh hưởng mô Matlab&Simulink) Do đó, thiết kế hệ điều khiển bù nhiễu DS1104, phải thêm khâu trễ vào phần phản hồi tín hiệu áp suất điều khiển Khi có khâu trễ phản hồi tín hiệu áp suất lại gây đồng tín hiệu đầu mờ mờ xử lý nhanh Do đó, đầu mờ phải thêm khâu hậu xử lý khâu trễ giống hệt khâu trễ phần phản hồi tín hiệu áp suất điều khiển Khâu trễ có dạng sau: G  (s )   e s Ts  50 ... Phịng 2.1.1 Phương pháp xây dựng mơ hình điều khiển phụ tải nhiệt Mơ hình điều khiển phụ tải nhiệt xây dựng dựa sơ đồ điều khiển hệ điều khiển phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện Hải Phịng hình 2.1... cấp hệ điều khiển phụ tải nhiệt Hệ điều khiển phụ tải nhiệt với cấu trúc phối hơp -Bộ điều khiển áp suất GCP -Bộ điều khiển công suất GCN Công suất nhiệt yêu cầu Áp suất đặt Công suất đặt Công suất. .. này, điều khiển phụ tải nhiệt điều khiển cấp Các mạch vòng: Điều khiển cấp than, điều khiển nồng độ oxy dư, điều khiển áp suất buồng đốt, điều khiển mức nước bao hơi, điều khiển nhiệt gọi điều khiển