Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống tự động hoá tích hợp dùng cho tàu thuỷ

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ CÔNG THƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HỐ TÍCH HỢP DÙNG CHO TÀU THUỶ” MÃ SỐ: KC.03.03/06-10 Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hoá Chủ nhiệm đề tài : ThS Mai Văn Tuệ Hà Nội - 2011 BỘ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ BỘ CƠNG THƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.03/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HỐ TÍCH HỢP DÙNG CHO TÀU THUỶ” MÃ SỐ: KC.03.03/06-10 Chủ nhiệm đề tài: Cơ quan chủ trì đề tài: ThS Mai Văn Tuệ TS Nguyễn Thế Truyện Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học Cơng nghệ Văn phịng Chương trình trọng điểm cấp Nhà nước GS.TSKH Cao Tiến Huỳnh ThS Đỗ Xuân Cương Hà Nội - 2011 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1) Giới thiệu vắn tắt hình thành đề tài 2) Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: 3) Tổng quan tình hình nghiên cứu nước 4) Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài: 5) Các nội dung Báo cáo CHƯƠNG 1: XÁC ĐỊNH CẤU HÌNH VÀ CÁC CHỨC NĂNG CẦN CĨ CỦA HỆ IAS 1.1 KHẢO SÁT, PHÂN TÍCH CÁC SẢN PHẨM TƯƠNG TỰ CỦA CÁC HÃNG SẢN XUẤT CHÍNH 1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.2 Kongsberg Sản phẩm hãng Lyngsoe Marine: MCS2200 10 Sản phẩm hãng Siemens 12 CẤU HÌNH VÀ CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA MỘT HỆ THỐNG IAS 16 1.2.1 Tính kỹ thuật cấp giám sát 17 1.2.2 Tính kỹ thuật hệ điều khiển máy MEC 19 1.2.3 Tính kỹ thuật hệ quản lý nguồn điện tàu thủy EPM 19 1.2.4 Tính kỹ thuật hệ đo điều khiển mức TMC 20 CHƯƠNG HỆ THỐNG CẤP GIÁM SÁT 21 2.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẤP GIÁM SÁT 21 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 THIẾT KẾ CÁC PHẦN MỀM CẤP ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 34 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 Cấu trúc hệ thống IAS 21 Lựa chọn giải pháp công nghệ phù hợp với cấp Giám sát 23 Các vấn đề kỹ thuật cần giải cấp Giám sát 26 Thiết kế sở liệu 32 Giao diện MMI trạm thao tác B_OS; ME_OS 34 Cơ sở liệu thời gian thực RT_DB 34 Bộ giao thức phân hệ với cấp giám sát 36 Phần mềm dị lỗi chẩn đốn 42 THỬ NGHIỆM CÁC CHỨC NĂNG HỆ GIÁM SÁT 45 2.3.1 Danh mục thiết bị cấp giám sát i Ship-S 45 2.3.2 Các chức cần thử 45 2.3.3 Chuẩn bị 46 2.3.4 Tiến hành thử 47 2.3.5 Kết thử: 50 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MÁY CHÍNH MEC 51 3.1 3.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ MEC 51 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG TRẠM ĐIỀU KHIỂN i Ship-M 55 3.2.1 3.2.2 3.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ MEC 57 3.3.1 3.3.2 3.4 Tính kỹ thuật Trạm điều khiển i Ship-M 55 Sơ đồ cấu trúc Trạm điều khiển i Ship-M 55 Nguyên lý hoạt động i Ship-M 57 Tính module phần mềm 59 XÂY DỰNG MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CỤ THỂ 69 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.5 Sơ đồ khối Hệ điều khiển máy MEC 69 Các chế độ Điều khiển máy 70 Cách thức điều khiển máy 70 Đấu nối tín hiệu i Ship-M với buồng máy 71 THỬ NGHIỆM HỆ MEC 75 3.5.1 Danh mục thiết bị trạm điều khiển i Ship-M 75 3.5.2 Thử nghiệm offline 76 CHƯƠNG HỆ THỐNG QUẢN LÝ NGUỒN ĐIỆN EPM 81 4.1 CHI TIẾT CƠNG NGHỆ CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA MỘT HỆ THỐNG EPM 81 4.1.1 4.1.2 4.1.3 4.1.4 4.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG EPM 85 4.2.1 4.2.2 4.3 Sơ đồ khối nguyên lý làm việc hệ EPM 85 Thiết kế phần cứng hệ EPM 89 THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ THỐNG EPM 93 4.3.1 4.3.2 4.4 Chức tự động hòa đồng tổ máy phát: 81 Chức tự động phân phối tải: 82 Chức tự động bảo vệ máy phát: 82 Chức giám sát, điều khiển: 83 Phân hoạch chức theo module phần mềm 93 Các tính module phần mềm 94 THỬ NGHIỆM EPM 98 4.4.1 Danh mục thiết bị trạm điều khiển i Ship-P 98 4.4.2 Thử nghiệm offline 99 4.4.3 Thử nghiệm ONLINE chức hệ EPM 102 4.4.4 Thực kết 106 CHƯƠNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MỨC TMC 107 5.1 5.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ TMC 107 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG TRẠM ĐIỀU KHIỂN i Ship-T 110 5.2.1 5.2.2 5.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM HỆ TMC 112 5.3.1 5.4 Nguyên lý hoạt động i Ship-T 112 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN CỤ THỂ 114 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.5 Tính kỹ thuật Trạm điều khiển i Ship-T 110 Sơ đồ cấu trúc Trạm điều khiển i Ship-T 111 Sơ đồ khối Hệ đo mức két điều khiển TMC 114 Nguyên lý làm việc hệ TMC 114 Đấu nối tín hiệu i Ship-T với trường 116 Các thông số đo lường/cảnh báo 120 Giới thiệu giao diện phần mềm 121 THỬ NGHIỆM HỆ TMC 124 5.5.1 Danh mục thiết bị trạm điều khiển hệ EPM i Ship-T 124 5.5.2 Thử nghiệm offline 125 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 129 6.1 6.2 SẢN PHẨM KH&CN ĐÃ TẠO RA 129 ĐÁNH GIÁ VỀ HIỆU QUẢ DO ĐỀ TÀI MANG LẠI 132 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Sơ đồ ngun lý IAS Kongsberg Hình 2: Hệ thống MCS2200 Lyngsoe Marine (SAM Electronics) 11 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống IMAC L hãng Siemens 13 Hình 4: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển máy hãng Siemens 15 Hình 5: Sơ đồ nguyên lý PMS Siemens 15 Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống IAS 22 Hình 2: Mơ hình phân cấp đối tượng OPCServer 33 Hình 3: Thiết kế sơ đồ quan hệ thực thể CSDL IAS 33 Hình 1: Sơ đồ khối hệ MEC 51 Hình 2: Sơ đồ cấu trúc Trạm điều khiển i Ship_M 56 Hình 3: Lưu đồ thực lệnh START 63 Hình 4: Lưu đồ thực lệnh ĐẢO CHIỀU 65 Hình 5: Sơ đồ mơ hình Hệ điều khiển máy MEC 69 Hình 6: Sơ đồ đấu nối đầu vào Trạm điều khiển i Ship_M 72 Hình 7: Sơ đồ đấu nối đầu Trạm điều khiển i Ship_M 74 Hình 8: Sơ đồ đấu nối thử nghiệm đầu vào hệ MEC 79 Hình 9: Sơ đồ đấu nối thử nghiệm đầu hệ MEC 80 Hình 1: Sơ đồ khối chức hệ thống quản lý trạm phát điện tàu thủy 85 Hình 2: Sơ đồ khối chức Panel Đo lường - Công suất 86 Hình 3: Sơ đồ khối chức Panel Điều khiển 88 Hình 4: Sơ đồ khối chức module hịa tự động máy phát 91 Hình 5: Sơ đồ đấu nối thử nghiệm Supervisor hệ EPM 101 Hình 6: Sơ đồ đấu nối thử nghiệm Controller hệ EPM 102 Hình 7: Sơ đồ đấu nối thử nghiệm Supervisor hệ EPM 105 Hình 8: Sơ đồ đấu nối thử nghiệm Controller hệ EPM 105 Hình 1: Sơ đồ khối hệ TMC 107 Hình 2: Sơ đồ cấu trúc Trạm điều khiển i Ship_T 111 Hình 3: Sơ đồ khối chi tiết Hệ đo mức két điều khiển TMC 115 Hình 4: Kết nối hệ Cargo 119 Hình 5 Sơ đồ đấu nối thử nghiệm hệ Cargo TMC 128 Một số ký hiệu viết tắt: Ký hiệu Tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt IAS Integrated Automation System Hệ thống tự động hố tích hợp MEC Main Engine Control System Hệ thống điều khiển máy EPM Hệ thống quản lý nguồn điện HMI Electric Power Management System Tank Monitoring and Control System Human Machine Interface B_OS Bridge Operating Station Trạm thao tác Buồng lái ME_OS Main Engine Operating Station Trạm thao tác buồng trung tâm TMC CSDL Hệ thống giám sát điều khiển mức thùng chứa Giao diện người máy Cơ sở liệu OPC OLE for Process Control ME Main Engine Chuẩn giao thức truyền thơng OPC Máy BR Bridge Buồng lái CCR Cargo Control Room Buồng điều khiển làm hàng ECR Engine Control Room Buồng điều khiển máy E STOP Emergency Stop Dừng khẩn cấp PT Pressure Transmitter Bộ đo áp suất 4-20mA TT Temperature Transmitter Bộ đo nhiệt độ 4-20mA TS Temperature Sensor Đầu cảm biến nhiệt độ PS Pressure Switch Bộ phát áp suất DPS Differentiate Pressure Switch Bộ phát chênh áp suất TS Temperature Switch Bộ phát nhiệt LS Limit Switch Cơng tắc hành trình FLS Float Limit Switch Bộ báo mức dạng phao LO Lubricating Oil Dầu bôi trơn FO Fuel Oil Dầu nhiên liệu VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương mở đầu Số tờ: 134 Tờ số: MỞ ĐẦU 1) Giới thiệu vắn tắt hình thành đề tài Từ khoảng 10 năm nay, ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam đạt bước phát triển mạnh mẽ, ấn tượng Tăng trưởng bình quân riêng VINASHIN giai đoạn 1996-2006 khoảng 45%/năm; năm 2007 so với năm 2001 doanh thu VINASHIN tăng 5,64 lần, sản lượng tăng 5,92 lần Trong hệ thống thiết bị tàu thuỷ, hệ thống điện điều khiển/giám sát có vai trị quan trọng có giá trị gia tăng lớn Nhằm phát huy nội lực thực mục tiêu tăng dần tỷ lệ nội địa hoá lượng chất, năm 2007 Bộ KH&CN giao đề tài NC cấp nhà nước KC.03.03/0610 ‘Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống tự động hố tích hợp dùng cho tàu thuỷ”, thuộc Chương trình KC.03/06-10, cho Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hố chủ trì thực 2) Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: Trước khoảng 10 năm đóng tàu cỡ 3.850 T, ngày đóng tàu 53.000 T cho chủ tàu Vương quốc Anh, tiến hành đóng tàu chở dầu thô 100.000 T Theo số liệu từ xây dựng đề tài (năm 2007), tổng giá trị hợp đồng đóng tàu xuất tỉ USD, Tổng công ty công nghiệp tàu thủy Việt nam (VINASHIN) phấn đấu từ năm 2010 trở năm xuất khoảng tỉ USD tàu đóng Bên cạnh đó, nhu cầu nước lớn, khoảng 2-3 tỉ USD/năm kể từ 2010 Mặc dù VINASHIN gặp khủng hoảng nhu cầu thị trường tồn tương lai gần lại phục hồi với phục hồi kinh tế giới, nên số mang tính thời mà Nhà nước khẳng định phải VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương mở đầu Số tờ: 134 Tờ số: xếp lại VINASHIN với mục đích trì phát triển ngành cơng nghiệp đóng tàu Việt nam Nếu hệ thống điện, điều khiển, tự động hoá chiếm khoảng 5-10% giá trị tàu đóng mới, nhu cầu lĩnh vực hàng trăm triệu USD năm Ngồi cịn nhu cầu sửa chữa nâng cấp đại hóa ngày gia tăng Rõ ràng, để ngành công nghiệp tàu thủy Việt nam tiếp tục phát triển vấn đề nội địa hoá hệ thống tự động hoá, điều khiển yêu cầu cấp thiết Hơn nữa, mặt có số kinh nghiệm bản, mặt khác nhờ phát triển nhanh chóng cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ tự động hố số kỹ thuật/công nghệ khác thời gian gần đây, hồn tồn có khả “đi tắt đón đầu” việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống tự động hố tích hợp dùng cho tàu thủy, tính khả thi đề tài cao Với việc đầu tư nghiên cứu đề tài này, sau việc đưa sản phẩm Đề tài vào ứng dụng, Đề tài sở để tạo đội ngũ cán làm chủ vấn đề kỹ thuật/công nghệ liên quan đến hệ thống tự động hố tích hợp dùng cho tàu thủy, qua phát huy giá trị nội lực đồng thời giảm thiểu lệ thuộc vào cơng nghệ nước ngồi, giúp làm tăng tỷ lệ nội địa hoá, tăng giá trị gia tăng nước, từ làm tăng hiệu kinh tế ngành đóng tàu mục tiêu hướng tới phát triển hiệu bền vững môi trường kinh tế tri thức tồn cầu hố 3) Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước Ngồi nước Tự động hoá tàu thủy, vấn đề nghiên cứu từ lâu Thế giới quan tâm, tàu thủy hệ thống phức tạp nhất, địi hỏi an tồn cao, lại hoạt động môi trường phức tạp Người ta thống kê thấy khoảng 75-95% cố tàu thủy yếu tố VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương mở đầu Số tờ: 134 Tờ số: người, tự động hoá phương thức hữu hiệu để đảm bảo tính an tồn tăng hiệu vận hành tàu thủy Trong thập niên 80-90 kỷ 20, với việc phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử, tin học, vũ trụ, vấn đề an toàn hiệu vận hành tàu thủy chống va chạm (trên biển luồng lạch, khu vực cảng), lái tự động thích nghi, tối ưu hố quản lý nguồn điện, tập trung nghiên cứu giải quyết, dẫn đến đời nhiều hệ thiết bị, hệ thống hàng hải, việc tự động hoá buồng lái với One man bridge systems, Integrated Bridge Systems tập trung nghiên cứu, chế tạo, ngày có hàng chục hãng sản xuất (ví dụ: Kongsberg, MarineTalk, Nycroads, Klein Associates, Alstom, Uzushio, Sperry Marine, Kelvin Hughes, Navalsupport, L-3 communication MAPPS, ) Rõ ràng, hệ thống tự động hố tích hợp dùng cho tàu thủy (ship Integrated Automation Systems – ship IAS) ngày quan tâm mở rộng, phát triển Cùng với phát triển nhanh chóng kỹ thuật điện tử, công nghệ khác, công nghệ thông tin tự động hoá ngày tiến lại gần nhau, liên hệ mật thiết với nhau, kết kết hợp, phát triển đời hệ thống tự động hố tích hợp cho tàu thủy với tính đa dạng, mở, phục vụ cho nhu cầu ngày tăng tính an tồn, hiệu kinh tế hàng hải Trong nước: Có thể nói Việt nam thiết bị, hệ thống điện, điều khiển, tự động hoá tàu thủy quan tâm từ sớm Bắt đầu từ năm 1980-1990 Chương trình Tự động hoá (52B) tiến hành nghiên cứu thiết kế chế thử số thiết bị, hệ thống tự động tàu thủy Tuy vậy, thiết bị, hệ thống sơ khai, đơn giản, chủ yếu rơ le, công tắc tơ Trong năm trước sau năm 2000 có nhiều đề tài, dự án SXTN VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương mở đầu Số tờ: 134 Tờ số: lĩnh vực tự động hoá tàu thủy, ứng dụng hệ thống SCADA để thu thập xử lý quản lý thông số đo lường điều khiển nhằm đại hoá hệ thống tự động hoá tàu thuỷ, ứng dụng chip thông minh để chế tạo hệ thống điều khiển điện tàu, hệ điều khiển thông minh cho đầu hút (đầu ngoạm) tàu hút bùn cỡ lớn, hệ thống tự động đánh chìm làm âu nổi, hệ thống tự động chống nghiêng cho tàu Container, tàu dịch vụ tàu thả phao, hệ thống điều khiển truyền động điện cho máy thiết bị tàu thuỷ (ứng dụng thiết bị điện tử công suất lớn), chế tạo số phân tử thiết bị điều khiển, đo lường quan trọng tàu thuỷ phương pháp chuẩn module ứng dụng công nghệ tiên tiến, chế tạo điều khiển tự động theo cơng nghệ khả trình cho hệ thống, thiết bị tự động tàu thủy, Một loạt nghiên cứu, chế thử cho thấy vấn đề liên quan đến thiết bị hệ thống tự động hoá, điều khiển tàu thủy ngày quan tâm Tuy vậy, nhìn chung nghiên cứu, chế thử chưa đáp ứng nhu cầu lớn, đa dạng phong phú ngành công nghiệp tàu thủy Việt nam Các nghiên cứu, chế thử chủ yếu kết bước đầu (tuy quan trọng), sử dụng cho số tàu đóng cho chủ tàu nước, chưa tiếp cận với phát triển giới 4) Mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Đề tài: Đề tài nhằm mục tiêu sau: • Làm chủ kỹ thuật công nghệ chủ yếu để thiết kế, chế tạo Hệ thống tự động hóa tích hợp cho tàu thủy thay nhập ngoại • Đưa kết nghiên cứu vào ứng dụng thử nghiệm số sở Tổng công ty Tàu thủy VN Đối tượng mà Đề tài tập trung nghiên cứu thiết kế chế tạo mơ hình Hệ thống tự động hố tích hợp - IAS (Integrated Automation System ) VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Số tờ: 134 Tờ số: 120 5.4.4 Các thông số đo lường/cảnh báo Hệ Ballast đơn giản hệ Cargo tính có hệ Cargo Vì phần đề cập tới hệ Cargo Bảng liệt kê thông số hiển thị cho bể Cargo hình trạm thao tác trạm điều khiển Số TT Thiết bị phát Thông số hiện/ dải đo Nhiệt độ đáy bể số n RTD Nhiệt độ bể số n RTD Nhiệt độ đỉnh bể số n RTD Chú thích PT/ Áp suất từ đầu đo mức bể n 0-10 Kg/cm2 PT/ Áp suất khí đỉnh bể n 0-10 Kg/cm2 Báo vơi bể n FLS Cột hàng thấp Báo đầy bể n FLS Cột hàng cao Báo mở van vào bể n LS Van vẽ mở Báo đóng van vào bể n LS Van vẽ đóng 10 Báo mở van bể n LS Van vẽ mở 11 Báo đóng van bể n LS Van vẽ đóng 12 Báo bơm hoạt động 13 14 PT/ Áp suất lối vào bơm 0-10 Kg/cm2 PT/ Áp suất lối bơm 0-10 Kg/cm2 120 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Số tờ: 134 Tờ số: 121 Bảng liệt kê tình tự động báo động từ bể Cargo hệ TMC Số Tình cảnh báo TT Thiết bị Ngưỡng phát hiện/ cảnh dải đo báo Nhiệt độ đỉnh bể số n cao RTD Áp suất từ đầu đo mức bể n PT/ thích 0-10 Kg/cm2 cao Chú PT/ Áp suất khí đỉnh bể n cao 0-10 Kg/cm2 PT/ Áp suất lối bơm cao 0-10 Kg/cm2 Mức bể n thấp FLS Mức bể n cao FLS Điều khiển Van không mở mà không báo Lỗi hệ thống van Lỗi hệ thống van: có lệnh khởi động máy bơm mà tất van lối vào (hoặc lối ra) bơm đóng, van vào van bể chứa mở Ngưỡng cảnh báo: phụ thuộc thực tế 5.4.5 Giới thiệu giao diện phần mềm • Giám sát thông số hiển thị thông số cảnh báo: 121 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Số tờ: 134 Tờ số: 122 - Mỗi đối tượng hiển thị giao diện giám sát kết nối với đối tượng cấp trường hệ đo mức két điều khiển TMC để hiển thị thông số đối tượng - Các thơng số hiển thị giám sát trực quan theo ba dạng: + Biểu đồ bargraph + Biểu đồ theo thời gian + Lưới liệu - Mỗi đối tượng cấp trường hệ đo mức két điều khiển TMC có cảnh báo hiển thị giao diện giám sát cảnh báo thông qua ô hiển thị màu giao diện - Cấp độ cảnh báo biểu thị cấp độ màu sắc như: Xanh, Vàng, Đỏ - Các cảnh báo gồm thơng số như: đối tượng có cảnh báo, thời gian cảnh báo, mức độ cảnh báo Giao diện điều khiển cân tàu hệ đo mức két điều khiển TMC 122 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Số tờ: 134 Tờ số: 123 Giao diện điều khiển cân hàng hệ đo mức két điều khiển TMC • Điều khiển cân tàu điều khiển cân hàng: - Người vận hành lệnh điều khiển đóng, mở van bể chứa nhiên liệu, chất lỏng từ trạm thao tác • Thống kê số liệu lưu trữ: - Module có chức thống kê số liệu hệ đo mức két điều khiển TMC khoảng thời gian người giám sát cần thống kê • Cấu hình giao diện hiển thị: - Module có chức tạo kết nối đối tượng giao diện giám sát với đối tượng cấp trường hệ đo mức két điều khiển TMC - Module sử dụng lần tiến hành cài đặt hệ thống 123 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Số tờ: 134 Tờ số: 124 5.5 THỬ NGHIỆM HỆ TMC Yêu cầu: Thiết bị thử phải đạt yêu cầu chất lượng đề tài đồng thời phải phù hợp với yêu cầu theo Quy phạm TCVN 6277 :2003 « QUY PHẠM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG VÀ TỪ XA » tàu thuỷ 5.5.1 Danh mục thiết bị trạm điều khiển hệ EPM i Ship-T Số TT Tên thiết bị Máy tính Ký hiệu Số lượng Thơng số kỹ thuật Hãng SX 01 -Panel Mount 15" 250nit TFT LCD Monitor With Resistive Type of Touch Screen AXIOMTEK AXIOMT EK Taiwan Switch port AXIOMTE 02 Bộ K 10/100Base-TX Ethernet Taiwan Màn MK- - Độ phân giải: 320×240 Amulet 01 124 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 hình Touch Báo cáo tổng hợp - Vùng quan sát: 122.0mm AOB32024 05T (rộng) × 92.0mm (cao) Bộ lưu điện Số tờ: 134 Tờ số: 125 Technolog ies - Kiểu cảm ứng: FSTN Screen Chương 5: PHÂN HỆ TMC SANTAK 01 Bộ +Input 250V/50Hz +Output 250V/50Hz RS 1000 +Backup 1000W Bộ điều khiển i Ship-T TMC_Box 01 Bộ +cổng RS232/RS485 nối với VIELINA máy tính + 06 cổng analog 4-20mA + Bus liệu kết nối với I/O Module Khối Digital I/O 01 Bộ i Ship-T I/O Module + 48 đầu vào số 0-24VDC +16 đầu điều khiển số relay NC+NO VIELINA Khối Analog Input 01 Bộ i Ship-T Multiplexer 16 16 đầu vào analog 4-20mA VIELINA Khối Analog Input 01 Bộ i Ship-T Multiplexer RTD đầu vào PT100 VIELINA 5.5.2 Thử nghiệm offline 5.5.2.1 Các chức cần thử § Thiết lập tham số hệ thống § Đo lường/ Cảnh báo § Điều khiển o Chuyển vị trí điều khiển o Lệnh mở/đóng van o Lệnh START/STOP máy bơm § Bảo vệ o Tự động dừng bơm Khoá liên động 125 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Số tờ: 134 Tờ số: 126 o Tự động khởi động bơm dự phịng § Kết nối truyền thông với cấp giám sát 5.5.2.2 Phương pháp thử Tạo tín hiệu giả đưa vào đầu vào i Ship-T phương pháp với mã số sau: 1) Các đầu đo áp suất (PT), nhiệt độ (TT) thay máy phát dòng chuẩn 4-20mA (Calibrator).Thay đổi dịng để giả thay đổi thơng số đo 2) Đầu đo nhiệt độ RTD nhúng vào nước đun nóng 3) Hệ Cargo/fuel với thùng chứa thay 01 PLC mơ Các tín hiệu báo mức, báo vị trí van chọn vi trí điều khiển tín hiệu 4-20mA báo mức bể PLC có hình touch screen hiển thị trạng thái Hệ Cargo/fuel kết lệnh điều khiển hay chức bảo vệ PLC có chế độ tự động kích hoạt tín hiệu báo vị trí đóng mở van vào/ra bể có lệnh tác động van, tự động tạo tín hiệu mơ thay đổi mức thùng máy bơm hoạt động van vào (hoặc van ra) thùng mở Trong chế độ mơ tay, ta tạo tình cảnh báo/bảo vệ để thử phản ứng hệ thống 126 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Số tờ: 134 Tờ số: 127 4) Thay đổi ngưỡng cảnh báo để tạo cảnh báo mà không cần thay đổi giá trị thông số 5) Thực thực tế 5.5.2.3 Chuẩn bị Thiết bị thử: trạm điều khiển i Ship-T có máy tính PC chạy phần mềm TMC-VIEW, cài đặt OPC Server thiết bị danh mục 2.3 Hai trạm thao tác B_OS ME_OS hai Server CSDL Tất đấu nối qua mạng LAN có dự phịng Tài liệu: § Thuyết minh hệ đo mức két điều khiển TMC § Sơ đồ đấu nối trạm điều khiển i Ship-T 3.Thiết bị phục vụ thử: § 02 máy phát tín hiệu chuẩn 4-20mA (Calibrator) mô đầu đo áp suất, phát RTD chuẩn mô đầu đo nhiệt độ PT100 § 02 đầu đo PT100 § 01 PLC CP1H 24DI+16DO+2AO mơ tín hiệu báo từ trường với hình touch screen hiển thị trạng thái máy; mơ tín hiệu nhiệt độ, Áp suất dạng 4-20mA tín hiệu On/Off báo mức tín hiệu báo đóng mở van hay On/Off bơm Đấu nối mơ hình thử nghiệm: I/O PLC đấu nối vào I/O trạm i Ship-T hình 5.5 5.5.2.4 Thực kết (xin xem tài liệu “Kết thử nghiệm OFFLINE”) 127 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 5: PHÂN HỆ TMC Hình 5 Sơ đồ đấu nối thử nghiệm hệ Cargo TMC 128 Số tờ: 132 Tờ số: 128 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Chương 6: KẾT QUẢ Báo cáo tổng hợp Số tờ: 134 Tờ số: 129 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 6.1 SẢN PHẨM KH&CN ĐÃ TẠO RA a) Sản phẩm Dạng I: Số TT Tên sản phẩm tiêu chất lượng chủ yếu Đơn vị đo Số lượng Hệ thống điều khiển máy MEC: - Tích hợp sẵn 250 đầu I/O, mở rộng tới 1000 - Điều khiển trọn vẹn tổ máy (đo lường, theo dõi, cảnh báo, giám sát, điều khiển tốc độ, khởi động / dừng ), trừ phần phun nhiên liệu - Kết nối với Ethernet Modbus/RS485 Sẵn sàng tích hợp vào hệ điều khiển giám sát cấp - Giao diện đồ hoạ - Các hình giám sát: Alarm list, History, Trend, Bargraph, Table Hệ thống quản lý nguồn điện EPM Hệ 01 Hệ 01 - Ra lệnh khởi động / dừng tổ máy phát từ bục điều khiển - Tự động bảo vệ tải, cao/thấp áp, dịng, cơng suất ngược - Tự động hồ đồng tổ máy phát - Tự động phân phối tải tổ máy phát - Tự động cắt máy phát dư thừa tải - Tự động khởi động tổ máy - hoà - phân phối tải nhu cầu tải tăng công suất phát thời - Tự động tắt bớt tải (theo thứ tự quan trọng) cơng suất phát giảm (sự cố / cần bảo trì) - Tự động khởi động lại tải theo trình tự công suất khôi phục / sau điện - Tích hợp tất chức quản lý nguồn điện hệ thống 129 Theo Thực tế kế đạt hoạch 01 01 hệ với đầy đủ chức đăng ký 01 01 hệ với đầy đủ chức đăng ký VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Chương 6: KẾT QUẢ Báo cáo tổng hợp Số tờ: 134 Tờ số: 130 - Sai số phạm vi quy phạm cho phép Hệ đo mức két điều khiển TMC: Hệ 01 01 - Giám sát mức két chất lỏng sở mạng đầu đo mức Cho phép giám sát 64 điểm đo, có khả mở rộng số điểm đo - Tích hợp sẵn 16 kênh đo analog (có thể mở rộng tới 64) 64 kênh Digital I/O (mở rộng tới 256) - Cho phép điều khiển từ xa hệ thống bơm, van để phục vụ mục đích điều chuyển nhiên liệu; nạp/xuất hàng (là chất lỏng); cân tàu - Kết nối với cấp giám sát qua Ethernet (có dự phịng) - Kết nối với cấp thiết bị trường (đầu đo, thiết bị chấp hành ) qua phối ghép đạt chuẩn an tồn cháy nổ - Các hình giám sát mức két Hệ thống điều khiển giám sát: 01 hệ với đầy đủ chức đăng ký Hệ 01 01 01 hệ với đầy đủ chức đăng ký - Tích hợp hệ thống kể thành hệ tự động hoá tàu thuỷ tổng hợp - Cung cấp sở liệu toàn tàu - Trạm thao tác buồng huy (bridge) buồng điều khiển máy (engine control room) Giao diện đồ hoạ cho phép theo dõi / đặt cấu hình tới phân hệ - Kết nối Ethernet có dự phịng, giao thức XML-RPC XML-OPC TCP/IP - Lý thay đổi (nếu có): b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Yêu cầu khoa học cần đạt Tên sản phẩm Theo kế hoạch Thực tế Phần mềm cho phân Đảm bảo yêu cầu hệ thuộc hệ thống: GS, tính kỹ thuật, cơng nghệ MEC, EPM, TMC Như kế hoạch 130 Ghi VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Chương 6: KẾT QUẢ Báo cáo tổng hợp Số tờ: 134 Tờ số: 131 phân hệ Hồ sơ Thiết kế cho Được Đăng kiểm phân hệ thuộc hệ thống: duyệt thiết kế GS, MEC, EPM, TMC 04 HSTK phân hệ Đăng kiểm duyệt - Lý thay đổi (nếu có): c) Sản phẩm dạng III IV: Số TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học cần đạt (Tạp chí, nhà xuất bản) Theo kế hoạch Thực tế đạt Đảm bảo tính khoa học thực tiễn Báo cáo chuyên đề cho nội dung cụ thể Như kế hoạch Các báo cáo Luận chứng kinh tế-kỹ Đủ nội dung theo thuật việc chế tạo hệ qui định thống tự động hóa tích hợp hành tàu thủy Việt Nam Bài báo đăng tạp chí chun ngành Số lượng, nơi cơng bố Tạp chí Cơng nghiệp Tàu thủy VN - Lý thay đổi (nếu có): d) Kết đào tạo: Số TT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Thạc sỹ Tiến sỹ - Lý thay đổi (nếu có): Số lượng Theo kế hoạch Thực tế đạt 0 Ghi (Thời gian kết thúc) 0 đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền giống trồng: 131 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 6: KẾT QUẢ Kết Số TT Tên sản phẩm đăng ký Theo kế hoạch Thực tế đạt Có không Số tờ: 134 Tờ số: 132 Ghi (Thời gian kết thúc) - Lý thay đổi: đề tài hoàn thành nên chưa kịp đăng ký bảo hộ SHTT e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN ứng dụng vào thực tế: chưa có 6.2 ĐÁNH GIÁ VỀ HIỆU QUẢ DO ĐỀ TÀI MANG LẠI a) Hiệu khoa học công nghệ: Đề tài làm chủ vấn đề công nghệ hệ thống Tự động hố tích hợp đại tàu thuỷ gồm: § Cơng nghệ mạng LAN có dự phịng § Cơng nghệ Cơ sở Dữ liệu có dự phịng § Vấn đề Phát lỗi hệ thống mạng LAN có dự phịng § Các vấn đề điều khiển máy tàu thuỷ § Các vấn đề quản lý tối ưu nguồn điện tàu thuỷ § Các vấn đề quản lý hệ thống bồn chứa tàu thuỷ b) Hiệu kinh tế xã hội: Hiện chưa có sản phẩm đưa vào ứng dụng, có điều kiện để hồn thiện qua thử nghiệm thực tế, có chứng chất lượng để đưa vào ứng dụng sản phẩm Đề tài có hiệu tiềm tàng lớn kinh tế xã hội, tăng tỷ lệ giá trị chất xám tàu đóng Việt nam đồng thời giảm lệ thuộc công nghệ vào nước 132 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 6: KẾT QUẢ Số tờ: 134 Tờ số: 133 KẾT LUẬN § Mặc dù hồn thành chậm nhiều so với tiến độ đăng ký, nhiên với đạo kiên quan chủ trì nỗ lực lớn nhóm thực hồn cảnh khó khăn, hầu hết nội dung với khối lượng lớn thực đăng ký § Sản phẩm đề tài so với đăng ký thiếu đăng ký SHTT, sản phẩm hoàn thành đủ số lượng đảm bảo chất lượng § Cơng tác tài kế tốn đảm bảo quy định KIẾN NGHỊ Các sản phẩm Đề tài cần đầu tư thêm giai đoạn hồn thiện để trở thành sản phẩm thương mại tham gia vào phát triển bền vững ngành cơng nghiệp đóng tàu Việt nam năm tới TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Marine Solutions - SIEMENS Specification and Process Desription for the Intergrated Monitoring, Alarm and Control System 2) All-in-One Alarm and Monitoring System – Bemac/Uzushio System scheme 3) Technical Specifications for 100.000 DWT oil tanker Electrical Equipment and Automation (8239-PT_6) 4) Samsung digital Systems for vessel 5) Universal Alarms & Control System UCS2100 - Lyngsoe Marine 6) Electronic Governor System EGS2200 - Lyngsoe Marine 7) MCS 2200 Monitoring & Control System - SAM Electronics 133 VIELINA Đề tài KC.03.03/06-10 Báo cáo tổng hợp Chương 6: KẾT QUẢ Số tờ: 134 Tờ số: 134 8) TCVN 6277 :2003 « QUY PHẠM HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG VÀ TỪ XA” 9) Tài liệu kỹ thuật hệ thống điện tàu dầu 13.500 DWT SDARI - Nhật thiết kế Công ty đóng tàu Bạch Đằng đóng năm 2006 10) Remote Control System, The Hanshin Diesel Works, LTD, 2004 11) Tài liệu Internet hãng Kongsberg Norcontrol AS, Siemens, Lyngsoe, Callenberg, Taiyo, Alstom, Uzushio, Sperry Marine 12) Các qui phạm cơng ước quốc tế tương ứng với địi hỏi cho tàu chở dầu thô 100.000 T 13) Hướng dẫn cho đăng kiểm viên giám sát đóng tàu biển Phần NB05: Hướng dẫn kiểm tra phần máy điện tàu, Đăng kiểm Việt nam, 2005 14) Một số đề tài NCKH, dự án SXTN điển hình là: - Đề tài 52B 01 10: Nghiên cứu, thiết kế, chế thử số thiết bị, hệ thống tự động tàu thủy - Đề tài KC 02 11: NC, TK, CT lái tự động tàu thủy - Đề tài độc lập cấp nhà nước “Nghiên cứu, thiết kế công nghệ chế tạo hệ thống lái cho tàu 11500DWT ”; - Dự án SXTN: “Chế tạo số phân tử thiết bị điều khiển, đo lường quan trọng tàu thuỷ phương pháp chuẩn module ứng dụng công nghệ tiên tiến” PHỤ LỤC 1) Hồ sơ thiết kế hệ thống Tự động hố tích hợp - IAS (04 phân hệ) 2) Tài liệu pháp lý đề tài, có: a Kết thử nghiệm OFFLINE hệ thống IAS b Kết thử nghiệm ONLINE hệ thống IAS 134