(TIỂU LUẬN) giới thiệu về trạm biến áp 220 kv hà đông tìm hiểu hệ thống SCADA quản lý trạm điện tìm hiểu về thiết bị điều khiển logic khả trình

Vai trò của trạm biến áp Hà Đông

Trạm Biến áp 220 kV Hà Đông, tọa lạc tại phố Ba La, phường Quang Trung, thị xã Hà Đông, tỉnh Hà Tây, thuộc Công ty Truyền Tải Điện 1 - Tổng Công ty Điện lực Việt Nam, là một điểm nút quan trọng trong hệ thống điện miền Bắc Trạm này kết nối giữa hai nhà máy điện lớn: Nhiệt điện Phả Lại và thủy điện Hòa Bình, đóng vai trò điều phối cung cấp điện cho thủ đô Hà Nội, tỉnh Hà Tây và các tỉnh miền Trung Sự hoạt động ổn định của trạm ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của hệ thống điện quốc gia, đặc biệt khi đường dây 500 kV đi vào vận hành.

Tìm hiểu chung về các thiết bị điện trong trạm biến áp

Dao cách ly

Dao cách ly là thiết bị điện dùng để ngắt và đóng mạch điện cao áp khi không có dòng điện hoặc khi dòng điện nhỏ hơn nhiều so với định mức Thiết bị này tạo ra khoảng cách cách điện an toàn và có thể nhìn thấy được Dao cách ly có khả năng đóng cắt dòng điện dung của đường dây hoặc cáp không tải, cũng như dòng điện không tải của máy biến áp Khi ở trạng thái đóng, dao cách ly phải chịu đựng dòng điện định mức trong thời gian dài và dòng sự cố ngắn hạn như dòng ổn định nhiệt và dòng xung kích.

Máy cắt điện

Máy cắt điện cao áp là thiết bị quan trọng được sử dụng để đóng cắt mạch điện với điện áp từ 1000 V trở lên Nó hoạt động hiệu quả trong mọi chế độ vận hành, bao gồm chế độ không tải, chế độ tải định mức và chế độ sự cố Đặc biệt, chế độ đóng cắt dòng điện ngắn mạch là chế độ khó khăn nhất mà máy cắt phải xử lý.

Thanh cái

Thiết bị này có chức năng nhận điện năng từ các nguồn cấp và phân phối cho các mức điện áp khác nhau, đóng vai trò quan trọng trong hệ thống phân phối điện Đây là phần tử cơ bản không thể thiếu trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống điện.

Máy biến dòng điện

Máy biến dòng điện (TI) là thiết bị chuyển đổi dòng điện từ các cấp điện áp khác nhau sang dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn, thường là 1A hoặc 5A Thiết bị này cung cấp tín hiệu cho các thiết bị đo lường, rơle và hệ thống tự động hóa.

Về nguyên lý làm việc TI t-ơng tự nh- máy biến áp.

Máy biến điện áp

Máy biến điện áp (TU) là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, có chức năng chuyển đổi điện áp cao thành điện áp thấp tiêu chuẩn an toàn, phục vụ cho việc đo lường và bảo vệ rơle Điện áp tiêu chuẩn thường được sử dụng là 100V hoặc 100√3V.

Rơle bảo vệ

Rơle bảo vệ là thiết bị điện tự động mà tín hiệu ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu vào đạt đến độ xác định

Mục đích của bảo vệ là tách rời sự cố khỏi hệ thống nhằm duy trì trạng thái vận hành an toàn cho các phần còn lại, đồng thời hạn chế thiệt hại về người, thiết bị và gián đoạn cung cấp điện.

Các thiết bị chống sét

Thiết bị chống sét được kết nối với đường dây và đầu kia nối với đất, nhằm đảm bảo rằng ở điện áp định mức, không có dòng điện nào đi qua thiết bị Khi xảy ra quá điện áp cao, thiết bị chống sét phải nhanh chóng dẫn điện áp này xuống đất để ngăn chặn điện áp cao xâm nhập vào thiết bị Sau đó, thiết bị cần phải ngăn dòng điện do điện áp định mức chạy xuống đất.

Cấu trúc trạm biến áp và các giải pháp công nghệ

Cấu trúc trạm biến áp

Trạm E1.4 Hà Đông có tất cả 5 cấp điện áp:

- 02 máy biến áp 250.000 kVA-225/115/23 kV

Kiểu loại: SDN.6444 hãng AEG

- 01 máy biến áp 63.000 kVA-115/38,5/23 kV

Kiểu loại: BQBT chế tạo TBĐ Đông Anh

- 01 máy biến áp 40.000 kVA-115/38,5/23 kV

Kiểu loại: BQBT chế tạo TBĐ Đông Anh

Các giải pháp công nghệ chính

273 - Hoà Bình-II 277 - Hoà Bình-III

Trạm điện có ba thanh cái 220 kV, bao gồm thanh cái C21 (thanh cái 1), C22 (thanh cái 2) và C29 (thanh cái vòng) Hai thanh cái C21 và C22 được kết nối với nhau thông qua máy cắt liên lạc.

212, thanh cái vòng C29 đ-ợc nối với máy cắt vòng 200

Thanh cái 220 kV đ-ợc cấp điện từ nhà máy thuỷ điện Hoà Bình (qua 3 lộ: 272, 273,

Điện áp được cung cấp từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại qua lộ 275 và đường dây 500 kV, sau đó được truyền đến hai máy biến áp 3AT và 4AT của trạm.

Tại cấp 220 kV có tất cả 11 máy cắt, cụ thể:

07 máy cắt lộ là các máy cắt: 271, 272, 273, 274, 275, 276, 277

02 máy cắt bảo vệ cho các máy biến áp 3AT và 4AT là 233, 234

Hệ thống dao cách ly

Tổng cộng có 47 dao cách ly tại trạm 220 kV, được lắp đặt cả trong nhà và ngoài trời, với các loại một pha và ba pha Mỗi pha có một hoặc hai dao tiếp địa để đảm bảo an toàn khi thực hiện sửa chữa và bảo dưỡng.

Trong mỗi cấp điện áp của trạm, được trang bị các máy biến áp đo lường như máy biến điện áp (TU) và máy biến dòng điện (TI) nhằm phục vụ cho các mục đích đo lường, bảo vệ và tự động hóa.

Trên cấp điện áp 110 kV có 15 ngăn lộ trong đó có 08 lộ vào ra Đó là các lộ:

171 - Ninh Bình 172 - Th-ợng Đình-I

Trạm điện có ba thanh cái 110 kV, bao gồm thanh cái C11 (thanh cái 1), C12 (thanh cái 2) và C19 (thanh cái vòng) Hai thanh cái C11 và C12 được kết nối với nhau thông qua máy cắt liên lạc.

112, thanh cái vòng C19 đ-ợc nối với máy cắt vòng 100

Thanh cái 110 kV được cung cấp điện từ hai máy biến áp 3AT và 4AT tại phía 220 kV Từ đây, điện áp được phân phối đến hai máy biến áp 1T và 2T của trạm.

Tại cấp 110 kV có tất cả 14 máy cắt, cụ thể:

08 máy cắt lộ là các máy cắt: 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178

02 máy cắt bảo vệ cho các máy biến áp 3AT và 4AT là 133, 134

02 máy cắt bảo vệ cho các máy biến áp 1T và 2T là 131, 132

Có tổng cộng 56 dao cách ly tại trạm 110 kV, được lắp đặt cả trong nhà và ngoài trời Các dao này có thể là loại một pha hoặc ba pha, với một hoặc hai dao tiếp địa cho từng pha để thực hiện việc nối đất trong quá trình sửa chữa và bảo dưỡng.

1.3.2.3 Cấp trung áp 35 kV Đ-ợc cấp điện từ hai máy biến áp 1T và 2T Có 11 ngăn lộ trong đó có 8 lộ ra cung cấp cho các phụ tải, có 02 thanh cái là C31 và C32

Tại cấp 35 kV có 11 máy cắt:

Máy cắt 331, 332 đóng cắt các lộ nối từ thanh cái 35 kV tới đầu ra của MBA 1T và 2T

Các máy cắt 378, 376, 371, 373, 381, 375, 377, 379 đóng cắt các lộ t-ơng ứng nối với thanh cái

Máy cắt 300 là máy cắt phân đoạn

Hệ thống 35kV bao gồm 24 dao cách ly, được lắp đặt cả trong nhà và ngoài trời, với tùy chọn một pha hoặc ba pha Mỗi dao cách ly được trang bị 1 hoặc 2 dao tiếp địa nhằm đảm bảo an toàn khi thao tác với thiết bị.

Cấp điện áp 22 kV có cả ở phía mạch 220 kV và phía mạch 110 kV của trạm

+ Điện áp 22 kV đ-ợc cấp từ máy biến áp 1T

+ Có 7 ngăn lộ trong đó có 6 lộ ra cung cấp cho các phụ tải

Hệ thống máy cắt ở cấp 22 kV bao gồm 7 máy cắt hợp bộ, trong đó máy cắt 441 có nhiệm vụ đóng cắt các lộ nối từ thanh cái 22 kV đến đầu ra của MBA 1T.

Hiện nay cấp điện áp này đang đ-ợc dự phòng ch-a đ-a vào sử dụng

+ Điện áp 22kV đ-ợc lấy từ hai máy biến áp 3AT và 4AT sau đó đ-ợc đ-a tới hai máy biến áp tự dùng 43T và 44T

+ Hệ thống các máy cắt: có hai máy cắt hợp bộ là 443 và 444

+ Hệ thống dao cách ly: có 4 dao cách ly

1.3.2.5 Cấp trung áp 6 kV Đ-ợc cấp điện từ máy biến áp 2T Có 7 ngăn lộ trong đó có 6 lộ ra cung cấp cho các phụ tải

Hệ thống máy cắt ở cấp 6 kV bao gồm 7 máy cắt hợp bộ, trong đó máy cắt 632 có nhiệm vụ đóng cắt các lộ nối từ thanh cái 6 kV đến đầu ra của MBA 2T.

Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị nhất thứ

Máy biến áp 63000 kVA-115/38.5/23 kV

+ Cao áp: 115 ± 9 x 1.78% kV (điều chỉnh d-ới tải) + Trung áp: 38.5 ± 2 x 2.5% kV (điều chỉnh không điện) + Hạ áp: 23 kV

- Tổn hao không tải: Po = 40.2 kW

- Dòng điện không tải: Io = 0.206%

- Tổn thất có tải: ở nấc chỉnh, nhiệt độ 75 0 C:

- Nấc điều chỉnh điện áp phía 115 kV: Máy biến áp T1 có 19 nấc điều chỉnh tăng giảm áp, mỗi nấc 2kV

Máy biến áp T2 là loại MBA điện lực BQBT 40.000 kVA - 110 kV Kiểu máy:40 MVA 115/38.5/6.6 kV

- Công suất định mức (MVA): Cuộn 115 kV: 30/40

- Tổn hao có tải (kW):

- Tổn hao không tải: Po (kW): 28.9

- Nấc điều chỉnh điện áp 115 kV: Máy biến áp T2 có 19 nấc điều chỉnh tăng giảm áp, mỗi nÊc 2 kV

Máy biến áp chính 3AT – 4AT

- Điện áp lớn nhất (kV): 245/123/24

- Công suất định mức (MVA):

- Dòng ngắn mạch định mức:

ONAN: 6 kA thêi gian duy tr× 2s ONAS: 1.9 kA thêi gian duy tr× 2s OSAS: 6.2 kA thêi gian duy tr× 2s

1.4.1.2 Các thiết bị phân phối ngoài trời

1.4.1.2.1 Máy cắt Máy cắt loại: SI - 245 F3

Máy cắt SI - 245 F3 là thiết bị MC SF6 được thiết kế cho điện áp định mức 245 kV, sử dụng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang Với buồng dập hồ quang kiểu 2 ngăn, máy cắt này đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy trong quá trình vận hành.

1 mạch đóng, 2 mạch cắt gồm 2 cuộn cắt làm việc song song

TT Thông số Đơn vị Số liệu

1 Điện áp định mức kV 245

2 Tần số định mức Hz 50/60

4 Dòng cắt định mức kA 40

Máy cắt SI - 145 F1 là thiết bị MC SF6 được thiết kế cho điện áp định mức 72.5 kV, sử dụng khí SF6 để cách điện và dập hồ quang Nguyên lý dập hồ quang của máy cắt này là kiểu thổi, với cấu trúc bao gồm 1 mạch đóng và 2 mạch cắt, trong đó có 2 cuộn cắt hoạt động song song.

2 Tần số định mức Hz 50/60

4 Dòng cắt định mức kA 31.5

5 Dòng đóng tại chu kỳ lớn nhất kA 80

6 Thời gian chịu đ-ợc dòng ngắn mạch s 3

Máy cắt 35 kV kiểu OFVB-36

Máy cắt chân không OFVP-36 được thiết kế cho điện áp 38kV, phù hợp với lắp đặt ngoài trời Sản phẩm này được chế tạo để sử dụng trong hệ thống có tiếp đất và không mở rộng phạm vi sử dụng.

Tủ điều khiển máy cắt có thể lắp đặt cả ngoài trời trên trụ sắt hoặc trong nhà Bên trong tủ, các thiết bị như rơ le, đồng hồ đo lường, khoá điều khiển và hàng kẹp được bố trí một cách hợp lý Các kết nối điều khiển được đưa vào tủ từ phía dưới, đảm bảo tính tiện lợi và an toàn trong quá trình sử dụng.

Số liệu kỹ thuật máy cắt:

TT Thông số Đơn vị Giá trị

1 Hệ thống 38 kV, 50 Hz, 3 pha, 3 dây, trung tính tiếp đất

2 Tần số định mức Hz 50

5 Dòng cắt định mức kA 25

1.4.1.2.2 Máy biến dòng điện, máy biến điện áp Máy biến dòng AT4, AT5-123, 245

Biến dòng điện cao áp AT4, AT5-245, 125 là thiết bị kiểu kín, chuyên dụng trong lưới điện xoay chiều với tần số 50 Hz, có cấp điện áp định mức từ 225 đến 115 kV.

+ Biến dòng loại AT4, AT5-125:

2 Loại biến dòng AT4, AT5– 125

4 Điện áp chịu đ-ợc lớn nhất kV 123

5 Tần số định mức Hz 50

+ Biến dòng loại AT4, AT5 - 245

2 Loại biến dòng AT4, AT5– 245

4 Điều kiện làm việc Ngoài trời

Máy biến điện áp DDB-123, 245 kV

Máy biến điện áp kiểu DDB, sản xuất bởi ARTECHE (Tây Ban Nha), là loại biến điện áp cao áp kiểu tụ, giúp ngăn chặn việc kết nối trực tiếp các thiết bị đo lường, đo đếm và rơ le bảo vệ vào mạng điện cao áp, từ đó giảm thiểu nguy cơ cho người sử dụng Thiết bị này không yêu cầu chế tạo với mức cách điện cao áp, đồng thời còn được sử dụng để truyền tín hiệu thông qua đường tải ba Biến điện áp tụ có tần số cộng hưởng sắt từ rất nhỏ, mức phóng điện cục bộ thấp và độ tin cậy cao, mang lại hiệu suất ổn định cho hệ thống điện.

- Các thông số kỹ thuật máy biến điện áp DDB - 123 kV:

2 Loại biến điện áp: DDB 123

3 Điều kiện làm việc: Ngoài trời

4 Điện áp định mức: 110 kV

5 Điện áp lớn nhất cho phép: 123 kV

6 Tần số định mức: 50 Hz

- Các thông số kỹ thuật máy biến điện áp DDB-245 kV

2 Loại biến điện áp : DDB245

3 Điều kiện làm việc: Ngoài trời

5 Điện áp định mức: 220 kV

6 Điện áp lớn nhất cho phép: 245 kV

7 Tần số định mức: 50 Hz

- N-ớc sản xuất : Liên Xô

- Điện áp định mức (kV) : 110

- N-ớc sản xuất : ấn Độ

- N-ớc sản xuất : Ba Lan

- N-ớc sản xuất : VINA-TAKAOKA

- N-ớc sản xuất : POWER - INDIA

- N-ớc sản xuất : ấn Độ

- Điện áp lớn nhất vận hành liên tục (kV) : 225

- Điện áp hệ thống lớn nhất (kV) : 235

- Điện áp lớn nhất vận hành liên tục (kV): 22.5

- Điện áp hệ thống lớn nhất (kV) : 36.5

- Điện áp hệ thống lớn nhất (kV) : 6.5

1.4.1.2.5 Rơ le bảo vệ so lệch máy biến áp

Rơ le bảo vệ so lệch PQ721 được thiết kế để đảm bảo tác động nhanh chóng và chọn lọc trong trường hợp ngắn mạch, đặc biệt là đối với các máy biến áp, động cơ và máy phát có hai hoặc ba cuộn dây.

Các chức năng của rơ le PQ721:

- Bảo vệ so lệch ba mức cho thiết bị bảo vệ có hai cuộn dây

- Ngăn cản sóng hài bậc hai, có lựa chọn không ảnh h-ởng đến các hệ thống đo

- Bảo vệ quá tải theo nhiệt độ

- ổn định chống bão hoà

Rơ le bảo vệ số 75A511 là thiết bị đáng tin cậy, hoạt động nhanh chóng và chọn lọc để xử lý mọi sự cố ngắn mạch giữa các pha cũng như giữa các pha với đất trong các hệ thống đường dây trên không hoặc cáp ngầm Thiết bị này phù hợp với mọi dạng lưới điện, bao gồm lưới hình tia, hình vòng, hoặc bất kỳ cấu trúc nào khác Trung tính của lưới điện có thể được nối đất thông qua điện trở thấp, cuộn dập hồ quang, hoặc cách điện.

Các chức năng của rơ le 7SA511:

- Bảo vệ khoảng cách + Phát hiện pha bị sự cố quá dòng điện hay phát hiện sự cố bằng trở kháng

+ Cắt riêng từng pha (dùng cho tự động đóng lại từng pha)

- Dao động điện + Phát hiện dao động bằng đo dR/dt

+ Khoá mạch khi dao động điện để tránh cắt nhầm khi có dao động trong hệ thống điện, cắt khi phi đồng bộ

- Bảo vệ kết hợp với đầu đối diện dùng kênh truyền qua cổng "INTERFACE" (tạm gọi là bảo vệ từ xa)

+ Có thể đặt ch-ơng trình cho các sơ đồ khác nhau

+ Cho phép truyền lệnh cắt quá vùng "Overreach" (POTT) theo kiểu cho phép hay khoá

- Bảo vệ khi sự cố vĩnh cửu: Cắt nhanh khi đóng máy cắt bằng tay vào điểm sự cố vĩnh cửu ở cuối đ-ờng dây

- Bảo vệ quá dòng khẩn cấp + Thực hiện khi aptomat TU bị cắt hay khi đứt cầu chì mạch nhị thứ điện áp

+ Đặc tính quá dòng với 2 cấp thời gian và một cấp dòng điện thứ tự không

- Phát hiện chạm đất (tuỳ chọn) Dùng cho l-ới trung tích cách điện hay nối đất qua cuộn dập hồ

+ Phát hiện chạm đất theo pha

- Bảo vệ ngắn mạch với đất độ nhạy cao (tuỳ chọn) + Dùng trong l-ới trung tính nối đất

+ Xác định h-ớng bằng dòng và áp thứ tự không

+ Chức năng dự phòng khi hỏng mạch điện áp TU với bảo vệ dòng ngắn mạch với đất có thời gian xác định

- Chức năng tự động đóng lại (tuỳ chọn) + Có 3 loại: đóng lại một pha, 3 pha, đóng lại 1 pha và 3 pha

+ Đóng lại một lần hoặc nhiều lần (đóng lại 3 pha ở lần thứ hai)

+ Đặt thời gian riêng biệt cho từng lần, với thời gian trễ Đóng lại nhanh ở lần thứ nhất (RAR), các lần sau có thời gian trễ (DAR)

- Phát hiện điểm sự cố + Có thể khởi động khi có lệnh cắt hoặc lệnh cắt từ bên ngoài

+Tính khoảng cách đến điểm sự cố bằng , Km và % độ dài đ-ờng dây

+ Có tính tới sự t-ơng hỗ với đ-ờng dây song song

Để đảm bảo hệ thống luôn sẵn sàng hoạt động, cần thực hiện kiểm tra liên tục mạch một chiều và mạch đầu ra từ máy biến dòng điện TI, máy biến điện áp TU cùng các rơ le đầu ra Việc này không chỉ giúp phát hiện sớm sự cố mà còn cần có kế hoạch bảo trì định kỳ để duy trì hiệu suất làm việc ổn định.

+ Đo và định kỳ kiểm tra ở điều kiện tải bình th-ờng, đo dòng tải, điện áp, công suất, tần số, kiểm tra thứ tự pha, h-ớng

+ Ghi lại 3 sự cố mới nhất với đầy đủ các dữ liệu và truyền đến máy ghi sự cố để phân tÝch sù cè

+ Đếm số lần lệnh đóng hoặc cắt máy cắt

+ Kiểm tra h-ớng và tình trạng máy cắt khi đ-a rơ le vào vận hành

Tủ máy cắt WBS là thiết bị lắp đặt trong nhà, được thiết kế với các ngăn riêng biệt cho từng cụm thiết bị theo tiêu chuẩn IEC-298 Các vách ngăn này giúp đảm bảo rằng sự cố của một thiết bị không ảnh hưởng đến các ngăn khác.

+ Ngăn máy cắt + Ngăn thanh cái + Ngăn cáp, dao tiếp đất và T1 + Ngăn thiết bị điện áp thấp

- Máy cắt là loại máy cắt chân không loại VB6 - 25/20 có thể kéo ra vị trí cách ly trong tủ hoặc ra khỏi tủ trên xe ray

Giải thích ký hiệu VB6 - 25/20 + V - Chân không

+ B - Chủng loại + 6 - U®m = 24 kV + 25 - Icắt đm (kA) + 20 - I®m/100 (A)

- Bộ truyền động cho máy cắt là loại lò xo tích năng tự động bằng động cơ, cũng có thể tích năng bằng tay nhờ một tay quay

- Hệ thống khoá liên động

Tủ máy biến điện áp

Máy biến điện áp (TU) được lắp đặt trong tủ riêng, cho phép dễ dàng kéo ra ngoài để kiểm tra và thực hiện thí nghiệm, cũng như thay cầu chì cho TU Hộp cầu chì được cố định bên ngoài TU để thuận tiện trong việc sử dụng.

2 Điện áp tăng cao f = 50 Hz kV 50

3 Điện áp xung sét kV 125

Tủ cầu dao phụ tải

Cầu dao phụ tải loại ISARC là loại bán phân ngăn lắp trong nhà dùng để:

Đặc tính kỹ thuật của thiết bị nhị thứ

- Đóng cắt cáp và đ-ờng dây có tải và không tải

1.4.2 Đặc tính kỹ thuật của thiết bị nhị thứ 1.4.2.1 Thiết bị điều khiển

Việc điều khiển Trạm có thể thực hiện điều khiển từ 4 mức:

Mức 1 là mức điều khiển giám sát được thực hiện tại Trung tâm điều độ Hệ thống điện quốc gia và Trung tâm điều độ Hệ thống điện miền Bắc, thông qua hệ thống kết nối SCADA.

Mức 2 của hệ thống điều khiển toàn trạm được thực hiện tại phòng điều khiển trung tâm, nơi trang bị máy tính chủ, trạm thao tác và mạng LAN Tại trạm thao tác, người dùng có thể thực hiện các chức năng điều khiển và giám sát hoạt động của các thiết bị lắp đặt trong trạm Hệ thống điều khiển toàn trạm còn có khả năng giao tiếp với cấp điều khiển cao hơn, như SCADA.

Mức 3 trong hệ thống điều khiển được thực hiện tại mức ngăn, nơi các bộ I/O thu thập và xử lý tín hiệu số cũng như tín hiệu tương tự Những bộ I/O này được lắp đặt trên các tủ điều khiển và bảo vệ, kết nối với mạng LAN của trạm Chúng có chức năng điều khiển đóng cắt máy cắt, dao cách ly động cơ và điều chỉnh điện áp máy biến áp trong ngăn MBA Màn hình của bộ điều khiển ngăn hiển thị sơ đồ 1 sợi, cho thấy vị trí của máy cắt, dao cách ly, dao nối đất và các thông số đo lường Để đảm bảo dự phòng cho hệ thống máy tính, mỗi ngăn sẽ được trang bị một bộ điều khiển cổ truyền lắp tại tủ điều khiển-bảo vệ.

Các khoá và nút bấm điều khiển bằng tay có chức năng đóng/cắt máy cắt và dao cách ly, đồng thời hiển thị các đèn chỉ thị vị trí thiết bị Ngoài ra, sơ đồ mimic của ngăn cũng được tích hợp để hỗ trợ người dùng trong việc theo dõi và điều khiển thiết bị một cách hiệu quả.

Thiết bị chỉ thị số đa chức năng có khả năng lập trình và đo lường các thông số chính như điện áp (U), dòng điện (I), công suất (P), công suất phản kháng (Q), năng lượng thực (Wh), và năng lượng phản kháng (Varh) Nó cũng được trang bị cổng giao tiếp với hệ thống điều khiển máy tính, giúp tối ưu hóa quá trình giám sát và quản lý năng lượng.

Việc đo lường điện năng thương mại Wh và Varh sẽ được thực hiện riêng biệt cho mỗi ngăn trong các tủ đo lường Đồng hồ đo đếm điện năng này được thiết kế với khả năng lập trình ít nhất 3 mức giá và có cấp chính xác phù hợp: c.x 0,5 cho Wh và c.x 2 cho Varh.

Mức 4 trong hệ thống điều khiển được thực hiện qua các khoá điều khiển, nút bấm và dụng cụ đo lắp tại thiết bị đóng cắt như máy cắt và dao cách ly Để đảm bảo an toàn trong quá trình thao tác, hệ thống sẽ được trang bị mạch khoá cho máy cắt, dao cách ly và dao nối đất ở tất cả các mức điều khiển.

1.4.2.2 Thiết bị bảo vệ Để đảm bảo tính ổn định cho nhà máy và hệ thống cũng nh- an toàn cho thiết bị lắp đặt trong trạm, thiết bị rơle bảo vệ cần đảm bảo các yếu tố sau: thời gian tác động ngắn, đủ độ nhậy và độ tin cậy khi làm việc với mọi dạng sự cố Các rơle chính của các mạch bảo vệ sẽ dùng rơle số có bộ vi xử lý, có khả năng giao tiếp với hệ thống điều khiển bằng máy tính và hệ thống SCADA và là sản phẩm tiên tiến nhất hiện nay

Thiết bị bảo vệ cho các phần tử phía 220kV, 110kV đ-ợc bố trí kết hợp trong các tủ điều khiÓn

- bảo vệ ngăn đặt trong nhà điều khiển trạm Các ngăn lộ, thanh cái và thiết bị chính đ-ợc trang bị bảo vệ nh- sau:

Đường dây 220kV được trang bị hai mạch bảo vệ chính, bao gồm bảo vệ so lệch dòng điện và bảo vệ khoảng cách 4 cấp có hướng Ngoài ra, còn có các chức năng bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng và bảo vệ chống chạm đất độ nhạy cao Đường dây này cũng tích hợp các tính năng như bảo vệ chống hỏng máy cắt, tự động đóng lặp lại một pha và ba pha với kiểm tra đồng bộ, cùng với mạch lựa chọn điện áp thanh cái.

Máy biến áp 220/110/22kV được trang bị hai mạch bảo vệ quan trọng, bao gồm bảo vệ so lệch cho máy biến áp, bảo vệ chống chạm đất bên trong MBA cho phía 220kV và 110kV, cùng với bảo vệ quá dòng và quá dòng chạm đất có hướng, đảm bảo an toàn và chống quá tải hiệu quả.

Đường dây 110kV được trang bị hai mạch bảo vệ chính, bao gồm bảo vệ khoảng cách 4 cấp có hướng và bảo vệ quá dòng chạm đất có hướng, cùng với bảo vệ chống chạm đất độ nhạy cao Ngoài ra, hệ thống còn tích hợp các chức năng bảo vệ chống hỏng máy cắt, tự động đóng lặp lại với kiểm tra đồng bộ, và mạch lựa chọn điện áp thanh cái, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong vận hành.

Máy biến áp 110/22kV được trang bị hai mạch bảo vệ quan trọng, bao gồm bảo vệ so lệch máy biến áp và bảo vệ chống chạm đất cho phía 110kV Ngoài ra, thiết bị còn có các chức năng bảo vệ quá dòng, bảo vệ quá dòng chạm đất và bảo vệ chống quá tải, đảm bảo an toàn và hiệu suất hoạt động tối ưu.

- Bảo vệ thanh cái: Bảo vệ thanh cái bằng Role bảo vệ so lệch.

Quy trình vận hành

Các thiết bị thuộc quyền điều khiển

- Các máy cắt (MC): MC 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 271, 272, 273, 274,

275, 276, 277 dùng cho các lộ đ-ờng dây MC 100, 200 là MC vòng dùng cho tr-ờng hợp sửa chữa các MC MC 112, 212 là MC liên lạc hai thanh cái chính MC 131, 132, 233,

234 dùng cho các máy biến áp

Dao cách ly (DCL) là một phần quan trọng trong hệ thống điện, với mỗi MC lộ đường dây có 4 loại DCL: -1, -2, -7 và -9 Đối với biến áp, MC sử dụng 4 DCL gồm -1, -2, -3 và -9 Trong khi đó, MC vòng chỉ cần 3 DCL là -1, -2 và -9 Cuối cùng, MC liên lạc sử dụng 2 DCL, đó là -1 và -2.

Hệ thống thanh cái tại trạm điện bao gồm thanh cái 110 kV với các thanh cái C11, C12 và thanh cái vòng C19; thanh cái 220 kV với thanh cái C21, C22 và thanh cái vòng C29; cùng với các thanh cái 35 kV, 22 kV và 6 kV.

- Các thiết bị khác: rơ le, cầu dao, cột chống sét, tụ điện…

Vận hành

- Các thanh cái C21, C22 của 220 kV và C11, C12 của 110 kV vận hành song song

- Các cầu dao 112-1, 112-2, 212-1, 212-2 và các máy cắt MC112, 212 ở vị trí đóng

- Các thanh cái ở cấp 35 kV, 22 kV, 6 kV vận hành độc lập

Dao cách ly chỉ được sử dụng khi hai đầu không có điện, vì chúng không thể dập tắt hồ quang trong quá trình đóng cắt Dao cách ly có khả năng thực hiện thao tác đóng cắt mà không có tải.

- Khi vận hành theo ph-ơng thức cơ bản các máy cắt và dao cách ly ở vị trí nh- sau:

+ Dao cách ly -1, -2, -7, -3 đóng (các lộ đ-ờng dây chẵn thì đóng dao cách ly chẵn, các lộ đ-ờng dây lẻ thì đóng dao cách ly lẻ)

+ Máy cắt vòng 100, 200 ở vị trí mở

- Để cung cấp điện 35 kV, 22 kV, 6 kVcho các nhà máy điện ta phải đóng máy cắt 331,

332, 371, 375, 77, 379, 381, 300, 376, 378, đóng các DCL -1, -3, -7 và đóng các máy cắt hợp bộ 671, 673, 674, 675, 676, 677, 632, 441

- MBA 3T, 4T lấy điện áp 220 kV từ thanh cái C21, C22 cấp điện áp 110 kV cho 2 thanh cái C11, C12 và cấp điện cho cấp tự dùng 22 kV của nhà máy

- MBA 1T, 2T lấy điện áp 110 kV từ 2 thanh cái C11 và C12 chuyển xuống cấp 35 kV, 22 kV, 6 kV cấp đến các phụ tải.

Vận hành trạm khi có sự cố

Tr-ờng hợp máy cắt ( ví dụ MC271 ) bị hỏng

Khi MC 271 gặp sự cố, đường dây đi Chèm sẽ bị mất điện Để duy trì cung cấp điện cho khu vực Chèm trong quá trình sửa chữa MC 271, cần thực hiện các bước cụ thể để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

- Đóng dao cách ly 200-1, 200-9 và đóng máy cắt 200

Lúc này thanh cái C29 có điện, với việc thực hiện b-ớc này ta có thể kiểm tra xem thanh cái C29 có vấn đề gì không

- Ngắt MC 200, đóng dao cách ly 271-9

- Đóng MC 200, Chèm có Điện

Tr-ờng hợp thanh cái C22 bị hỏng

Khi thanh cái C22 bị hỏng, các lộ đường dây 272, 274, 276 sẽ mất điện Để khắc phục tình trạng này, chúng ta cần cấp điện lại cho các đường dây và tiến hành sửa chữa thanh cái C22 theo các bước cần thiết.

- Ngắt thiết bị bảo vệ của máy cắt liên lạc 212

- Ngắt các dao cách ly 272-2, 274-2, 276-2

- Ngắt các dao cách ly 212-1, 212-2

- Đóng các MC 272, 274, 276 để cấp điện lại bình th-ờng.

Khái niệm chung về SCADA/EMS/DM

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập quản lý dữ liệu

Khả năng thực hiện các hoạt động tại địa bàn không có nhân viên kỹ thuật từ trạm hoặc trung tâm điều hành xa giúp tiết kiệm chi phí vận hành hệ thống điện Nhiều khu vực cần thao tác như mở và đóng máy cắt, nhưng việc duy trì nhân viên tại chỗ tốn kém và không hợp lý Chậm trễ trong việc gửi nhân viên có thể kéo dài thời gian khắc phục sự cố và giảm chất lượng phục vụ khách hàng Chi phí duy trì nhân viên cho các thao tác đóng cắt liên tục càng làm tăng chi phí không kinh tế Do đó, các hệ thống SCADA phát triển mạnh mẽ Thiết bị điều khiển từ xa đã được sử dụng lâu dài, với nhu cầu thông tin và điều khiển từ xa dẫn đến phát triển các hệ thống có khả năng thực hiện và báo cáo kết quả thao tác Hệ thống này cũng cần thông báo các thông tin quan trọng như tải và điện áp về trung tâm điều hành Ban đầu, hệ thống phụ thuộc vào đường dây thông tin truyền tín hiệu điều khiển và giám sát, nhưng với sự phát triển của công nghệ gọi số có chọn lọc, khả năng đo lường và thông tin từ xa đã được cải thiện, gửi thông tin hoạt động về trung tâm điều hành hiệu quả hơn.

Hầu hết các trung tâm điều hành và phân phối điện lực hiện nay đều sử dụng ít nhất một số thiết bị của hệ thống SCADA, nhờ vào hiệu quả và tính kinh tế trong vận hành Những thiết bị này hỗ trợ đắc lực cho nhân viên vận hành trạm, giúp họ duy trì hiểu biết tốt về tình trạng làm việc của các bộ phận trong hệ thống điện mà họ quản lý.

Hệ thống quản lý năng l-ợng EMS (Energy Managment System)

- Điều khiển phát điện tự động (Automatic Generation Control - AGC)

- Phối hợp thủy điện (Hydro Coordination)

- Vận hành kinh tế (Economic Dispatch)

- Kế hoạch mua/bán điện

- Đánh giá trạng thái (State Estimation)

- Phân tích chế độ đột biến ( Contiguency Analysys)

- Tính toán trào l-u công suất (DLF)

Tối -u và điều khiển l-ới điện

Các chức năng đào tạo:

- Mô phỏng đào tạo điều độ viên

- Huấn luyện theo các kịch bản sự kiện v.v

2.1.3 Hệ thống DMS (Distribution Management System)

- Các ph-ơng thức đóng cắt, tách l-ới khi có sự cố và phục hồi cấp điện cho khách hàng sau sự cố đ-ợc lên kế hoạch tr-ớc

- Hỗ trợ sự ổn định l-ới điện: thu thập các giá trị đo của rơle bảo vệ quá dòng Tự động sa thải phụ tải

- Ghi nhận các nguyên nhân sự cố, thống kê tần suất, vị trí hỏng hóc để làm các báo cáo sù cè

Giao tiếp giữa người và máy giúp vận hành viên dễ dàng truy cập dữ liệu và theo dõi chi tiết từng khu vực.

- Dữ liệu của l-ới phân phối có khối l-ợng rất lớn nên nhiều bảng biểu đ-ợc chuyển thành dạng đồ họa

- Đánh giá trạng thái, tính toán trào l-u công suất, tính toán tổn thất của l-ới điện phân phèi

- Yêu cầu cấp nguồn điện tr-ớc 30 phút, tính toán giá điện tối -u theo từng thời điểm

- Các hệ chuyên gia cho l-ới trung áp: Phân tích sự cố, h-ớng dẫn về đóng cắt tối -u, về phân chia tải

2.2 Điều khiển và giám sát

Thuật ngữ điều khiển và giám sát đề cập đến việc vận hành từ xa các thiết bị điện như động cơ và máy cắt, đồng thời thông tin trở lại để đảm bảo các yêu cầu được thực hiện đúng Các hệ thống điều khiển giám sát đơn giản đã được sử dụng trong giai đoạn đầu của hệ thống điện, với việc giám sát thông qua đèn báo: đèn xanh chỉ ra thiết bị đã cắt nguồn, trong khi đèn đỏ cho biết thiết bị đang được cấp nguồn Khi thao tác mở máy cắt được thực hiện từ xa, sự chuyển đổi từ đèn đỏ sang đèn xanh tại trung tâm vận hành xác nhận rằng thao tác đã thành công.

Trong các hệ thống ban đầu, việc thiết lập đường dây thông tin giữa nơi vận hành và thiết bị điện cần được thực hiện cho từng đơn vị điều khiển và giám sát từ xa Khi số lượng thiết bị điện gia tăng, chi phí và độ phức tạp của hệ thống cũng tăng theo Đặc biệt, nếu khoảng cách điều khiển lớn, chi phí hệ thống sẽ tăng cao, trong khi độ tin cậy giảm do nhiễu loạn trong mạch điều khiển và khả năng hư hỏng vật lý của mạch dài.

Một số hạn chế của mạch dẫn thẳng một đối một giữa thiết bị điều khiển và thiết bị được điều khiển có thể được khắc phục bằng cách sử dụng các role lựa chọn tương tự như trong hệ thống quay số điện thoại Điều này cho phép chọn thiết bị cần điều khiển, thực hiện điều khiển và gửi tín hiệu giám sát về vị trí vận hành chỉ với một dây thông tin Tuy nhiên, hệ thống này rất phức tạp và khó thực hiện về mặt kỹ thuật, đồng thời bị giới hạn về tốc độ thao tác và khối lượng dữ liệu tối đa có thể chuyển giao khi số lượng thiết bị được điều khiển và giám sát gia tăng.

Sự phát triển của các phương pháp thông tin điện tử và truyền dẫn dữ liệu số đã nâng cao khả năng của hệ thống điều khiển và giám sát, làm cho chúng trở nên đáng tin cậy hơn và có chi phí thấp hơn so với các hệ thống truyền thống Việc quét tuần tự các trạm xa và thiết bị được trang bị đầu cuối giám sát từ xa cho phép một trạm chính điều khiển nhiều trạm và thiết bị khác nhau Hơn nữa, hệ thống này còn có khả năng gửi lại thông tin về các thao tác điều khiển đã thực hiện cùng với các thông số quan trọng như dòng điện, điện áp, công suất và nhiều đại lượng khác cần được giám sát.

Một trong những tiến bộ quan trọng là giảm thiểu lượng dữ liệu truyền giữa các thiết bị xa và trạm chính Điều này được thực hiện thông qua quy trình "báo cáo khi có trường hợp bất thường", cho phép dữ liệu chỉ được truyền khi có sự thay đổi hoặc khi rơi ra ngoài vùng giới hạn đã được thiết lập trước.

Trong hệ thống nh- vậy, trạm chính sẽ quét các thiết bị đầu cuối từ xa (RTU) bằng cách gửi thông báo ngắn để kiểm tra tình trạng của từng RTU Nếu có vấn đề, RTU sẽ gửi phản hồi về trạm chủ, và dữ liệu sẽ được lưu trữ trong máy tính Nếu cần thiết, tín hiệu điều khiển sẽ được gửi đến RTU và các thông báo hoặc cảnh báo sẽ được in ra hoặc hiển thị trên màn hình CRT.

Có thể truyền thoại, Fax, dữ liệu và tín hiệu cho role bảo vệ

Thiết bị PLC Đ-ờng dây cao áp

Bộ lọc cao tần đường dây cao áp từ 110KV đến 500KV hình tinh thể lỏng cho phép hệ thống RTU quét trong vài giây Khi có sự cố tại một trạm, thông báo sẽ được gửi từ thiết bị đầu cuối đến thiết bị chủ, tạm dừng quá trình quét để nhận thông báo và phát tín hiệu cảnh báo Điều này giúp người điều hành phản ứng kịp thời hoặc cho phép thiết bị chủ tự động thực hiện các thao tác điều khiển đã được xác định trước Trong hầu hết các trường hợp, trạng thái của tất cả các trạm được trang bị RTU có thể được giám sát liên tục, cung cấp thông tin cập nhật về tình trạng hệ thống điện.

Hầu hết các hệ thống điều khiển giám sát sử dụng máy tính làm thiết bị chủ, với mạch đầu vào/đầu ra để gửi tín hiệu điều khiển tới RTU và nhận thông báo từ chúng Thông tin thu nhận được hiển thị trên màn hình hoặc máy in, cho phép lưu trữ các báo cáo quan trọng Ngoài ra, màn hình cũng có khả năng hiển thị thông tin đồ họa để người dùng dễ dàng theo dõi.

2.3 Thông tin liên lạc cho các hệ thống SCADA

Hệ thống SCADA bao gồm một trạm chính, các RTU và nhiều tuyến dây thông tin liên lạc giữa thiết bị chủ và các thiết bị đầu cuối Các đường dây thông tin có thể là mạch hữu tuyến, kênh viba hoặc kênh tải ba Bất kỳ đường dây nào có hệ số tín hiệu trên nhiễu đủ lớn và dải tần phù hợp với tốc độ truyền của tín hiệu số đều có thể được sử dụng.

Hình 2.1: Truyền bằng tải ba

Trạm biến áp 220 kV Hà Đông đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện, cung cấp năng lượng ổn định cho khu vực Bài viết này sẽ giới thiệu về hệ thống SCADA, một công nghệ quản lý hiện đại giúp giám sát và điều khiển hoạt động của trạm điện Hệ thống SCADA cho phép theo dõi thông tin thời gian thực, tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo an toàn cho thiết bị Ngoài ra, chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về các thiết bị điều khiển logic khả trình, thiết yếu cho việc tự động hóa và điều chỉnh quy trình vận hành của trạm biến áp.

Các thành phần chính trong truyền tin tải ba điện lực:

+ Cuộn chặn + Bộ lọc ghép + Tô ghÐp Khi muốn truyền tin đi xa hoặc khác lộ đ-ờng dây:

+ ChuyÓn tiÕp ©m tÇn + ChuyÓn tiÕp cao tÇn

Hình 2.2: Truyền tin bằng viba Một số đặc điểm khi truyền tin bằng vi ba:

+ Giới hạn về giải thông + Sự phát xa tín

+ Phối hợp trở kháng + Tỷ lệ tín/tạp

Các dịch vụ vi ba đem lại:

+ Bảo vệ cao tần + Thoại, fax, data

Hình 2.3: Truyền bằng cáp quang

Các vận tốc truyền tín hiệu cao yêu cầu mở rộng dải tần của kênh truyền dữ liệu Trong một số trường hợp, kênh truyền tín hiệu điện thoại thông thường với dải từ 400 - 340 Hz có thể đáp ứng yêu cầu Đối với truyền dữ liệu với vận tốc thấp, dải tần hẹp ở tần số âm thanh cao nhất, cụ thể là từ 2200 - 3400 Hz, thường được sử dụng.

Tần số truyền âm thanh dao động từ 400 đến 2200 Hz Hiện nay, cáp quang được sử dụng phổ biến cho việc truyền dữ liệu số, với tốc độ truyền tín hiệu được đo bằng bit/sec (hay baud) Vận tốc truyền có thể đạt tới 19200 baud, trong khi mức sử dụng thông thường thường dao động từ 600 đến 9600 baud.

Thông tin đóng vai trò quan trọng trong các hệ thống SCADA, vì hệ thống thông tin liên lạc kém có thể dẫn đến lỗi hoặc mất tín hiệu điều khiển Để hệ thống SCADA hoạt động hiệu quả, cần thiết phải có kênh thông tin tin cậy và đủ mạnh.

2.4 Một số khái niệm về truyền số liệu Nhu cầu về truyền số liệu:

- Có thông tin là có nhu cầu về truyền dẫn thông tin

- Máy tính điện tử (MTĐT, ví dụ nh- PC) là thiết bị xử lý thông tin theo ph-ơng pháp sè

Truyền số liệu giữa các máy tính điện tử là nhu cầu thiết yếu, đặc biệt khi chúng được kết nối thành mạng, bao gồm mạng cục bộ (LAN) và mạng diện rộng (WAN).

- Truyền tin ở khoảng cách gần (15 m đến vài chục mét)

Tín hiệu số nối tiếp Data Terminal Equipment Data Terminal Equipment

- Truyền tin ở khoảng cách xa (qua đ-ờng truyền tin)

Khái niệm về tốc độ truyền tin:

T T T V = 1 / T (bÝt/gi©y - bps hoặc bốt - baud)

* Truyền tín hiệu song song và nối tiếp:

- MTĐT tổ chức và xử lý số liệu d-ới dạng song song qua BUS : byte - 8bít, word - 2 bytes

- Các tín hiệu bên trong MTĐT chủ yếu tồn tại d-ới dạng TTL ("0" logic -> 0V, "1" logic -> 5V)

- Truyền dữ liệu bên trong MTĐT d-ới dạng song song (thanh ghi, ô nhớ)

- Truyền dữ liệu giữa MTĐT và một số ngoại vi d-ới dạng song song (ví dụ với máy in song song)

- Truyền dẫn song song có -u điểm là tốc độ nhanh nh-ng nh-ợc điểm là khoảng cách gÇn, cÇn nhiÒu d©y dÉn, tèn kÐm

- Truyền dẫn nối tiếp có -u điểm là chỉ cần 1 dây dẫn, tốc độ t-ơng đối (đến 19.200 bps hoặc hơn) L-u ý: Để truyền đ-ợc xa cần có MODEM

* Một số chuẩn truyền dị bộ nối tiếp

+ 50, 60, 110 (100) bps: th-ờng dùng cho các máy Teletype

+ 300, 600, 1200 bps: th-ờng dùng cho các Modem FSK

Tín hiệu số nèi tiÕp

Tín hiệu số đã đ-ợc ®iÒu chÕ

Tín hiệu sè nèi tiÕp

+ 2400, 4800, 9600 bps: th-ờng dùng cho các MODEM nhiều mức

+ 19.200 bps hoặc lớn hơn: th-ờng dùng trong các kênh Analog chất l-ợng cao hoặc kênh Digital

Các thành phần chức năng cơ bản

Xét một cách tổng quát, một hệ SCADA bao gồm các chức năng liệt kê d-ới đây:

- Thiết bị thu thập dữ liệu: PLC, RTU, PC, I/O, các đầu đo thông minh

- Hệ thống truyền thông: Mạng truyền thông, các bộ dồn kênh/phân kênh, Modem, các bộ thu phát

- Trạm quản lý dữ liệu: Máy chủ (PC, Workstation), các bộ tập trung dữ liệu (Data concentrator, PLC, PC)

- Trạm vận hành (Operator Station)

- Phần mềm chuyên dụng (ví dụ FIX, InTouch, WinCC, Lookout, )

- Phần mềm phổ thông (Access, Exel, Visual Basic, Delphi, JBuilder, )

- Cơ sở dữ liệu quá trình

- Hệ thống cảnh báo, báo động

- Lập báo cáo tự động

Các thiết bị chủ có chức năng giám sát

Thiết bị chủ trong hệ thống giám sát đóng vai trò quan trọng, là hạt nhân của toàn bộ hệ thống Tất cả các thao tác điều khiển RTU đều được thực hiện qua thiết bị này, và các RTU sẽ gửi báo cáo về cho nó Một thiết bị chủ hiện đại bao gồm máy tính số và bộ phận liên lạc thông tin, giúp kết nối giữa thiết bị chủ và các RTU Bộ phận liên lạc thường sử dụng modul để chuyển đổi tín hiệu số từ máy tính thành dạng có thể truyền và nhận qua các kênh thông tin.

Tín hiệu giữa thiết bị chủ và RTU thường được truyền tải dưới dạng tần số âm thanh, sử dụng kỹ thuật biến đổi điện - quang với diot phát quang (LED) hoặc đầu laze Ở đầu thu, bộ phận chuyển đổi quang điện sử dụng tranzito quang điện.

Các thiết bị phục vụ nhân viên điều hành bao gồm:

Bàn điều khiển kết hợp với máy vi tính được trang bị phần mềm quản lý, giúp tối ưu hóa việc trao đổi thông tin và quản lý cơ sở dữ liệu, đồng thời hỗ trợ hiển thị các dạng thông tin sơ đồ một cách hiệu quả.

- Các cửa sổ thông tin cảnh báo và điều khiển trên màn hình

- Bàn phím và máy in

Trong sơ đồ ng-ời ta sử dụng các màu sắc khác nhau để phân biệt các cấp điện áp cũng nh- máy cắt

Thông tin gửi đến thiết bị chủ có thể được lưu trữ trong các thiết bị nhớ như đĩa cứng, băng từ, hoặc hiển thị trên màn hình và các bộ hiển thị số (kiểu 7 thanh) hoặc đồng hồ chỉ kim Việc tái tạo các tín hiệu tương tự như điện áp và dòng điện được thực hiện thông qua các bộ chuyển đổi số - tương tự.

Khi thiết bị chủ thực hiện thao tác với một phần tử từ xa, người ta thường áp dụng phương thức "chọn trước khi thao tác".

- Ng-ời điều hành chọn trạm ở xa nào đó

- Trạm này trả lời thừa nhận trạm đã đ-ợc chọn

- Ng-ời điều hành chọn phần tử cần thao tác

- RTU trả lời thừa nhận phần tử đã đ-ợc chọn

- Ng-ời điều hành thao tác

RTU thực hiện thao tác và thông báo cho thiết bị chủ rằng thao tác đã được hoàn tất, giúp giảm thiểu sai sót trong quá trình vận hành.

Các thiết bị ở xa có chức năng giám sát (RTU)

Các thiết bị xa trong hệ thống giám sát được lắp đặt tại các trạm xác định và kết nối để thực hiện các chức năng cụ thể Các RTU hiện đại được trang bị máy tính với bộ nhớ và khả năng suy luận logic, cho phép thực hiện một số thao tác mà không cần chỉ thị từ thiết bị chủ, tuy nhiên, cần thông báo cho thiết bị chủ khi quét đến RTU Bên cạnh đó, RTU cũng có khả năng điều khiển một số thiết bị tại chỗ như bộ điều khiển logic có khả năng lập trình (PLC) Nhờ vào việc trang bị máy tính, RTU có thể đảm nhận một số chức năng của thiết bị chủ, từ đó giảm thiểu số lượng dây thông tin và công suất truyền tải.

Các sơ đồ đo lường trong RTU chuyển đổi tín hiệu tương tự như dòng điện, điện áp, công suất tác dụng và công suất vô công thành dòng điện hoặc điện áp một chiều tỷ lệ với đại lượng cần đo Nhờ vào các bộ chuyển đổi tương tự số (ADC), tín hiệu này được chuyển đổi thành dạng số để gửi về thiết bị chủ thông qua các modul.

Thông tin trạng thái của các thiết bị, như máy cắt đang đóng hay mở và động cơ có hoạt động hay không, được lưu trữ trong các thanh ghi trạng thái của bộ nhớ động tại mỗi thiết bị đầu cuối Nhờ vào điều này, thiết bị chủ có thể nhận được thông tin về tình trạng làm việc của trạm sau mỗi lần quét tới các RTU của trạm.

Một số thiết bị đầu cuối hiện đại được trang bị chức năng ghi nhận sự kiện, cho phép theo dõi các sự cố, thao tác vận hành và trạng thái làm việc bất thường Chức năng này chủ yếu được sử dụng để ghi lại các sự kiện khác nhau, với văn bản sự kiện giúp phân tích nguyên nhân của các hiện tượng bất thường trong lưới điện Để nâng cao khả năng phân tích, hiện nay người ta đã tăng mật độ lấy mẫu các tham số điện áp và dòng điện lên tới 128 mẫu trong một chu kỳ công nghiệp (20 giây), giúp tách sóng hài với độ chính xác cao.

Các thông tin chủ yếu mà các RTU liên tục truyền về Trung tâm điều khiển là:

- Các tín hiệu rời rạc từ xa RS (Remote Signalling)

- Các giá trị đo lường từ xa RM (Remote Measuring)

Các lệnh điều khiển từ xa mà RTU có thể thực hiện là:

- Các lệnh điều khiển đóng/mở máy cắt, dao cách ly, lệnh chuyển nấc của máy biến áp tõ xa (Digital Remote Control)

- Các lệnh điều khiển liên tục từ xa (Analog Remote Control)

- Các lệnh đặt chế độ từ xa (Remote Setting).

Nhật ký vận hành với hệ thống SCADA

Hệ thống SCADA không chỉ đảm nhiệm vai trò điều khiển và giám sát, mà còn có khả năng ghi lại nhật ký vận hành cùng với trạng thái của lưới mà nó theo dõi.

Các thiết bị chủ thường được trang bị máy tính với bộ nhớ lớn để lưu trữ thông tin mạng Máy tính cũng có đồng hồ thời gian bên trong để phân loại thông tin theo trình tự thời gian Nhật ký vận hành ghi lại thời gian sự kiện, trạng thái máy cắt, tổng điện năng tiêu thụ hoặc phát ra, tải thiết bị điện và đường dây trong khoảng thời gian nhất định Đây là nhật ký vận hành hàng ngày, được bổ sung bởi văn bản sự kiện khi có chế độ bất thường.

Cơ chế thu thập tín hiệu đo l-ờng của SCADA

Hệ thống SCADA được thiết kế để thu thập các tín hiệu đo lường như tần số (F), điện áp (U), công suất hữu công (P), công suất vô công (Q) và chỉ thị bộ đổi nấc máy biến áp thông qua việc sử dụng các RTU và transducer Giá trị dòng điện (I) được tính toán từ các số liệu P, Q và U đã được thu thập.

Nguyên tắc chung của cơ chế thu thập tín hiệu đo lường trong hệ thống SCADA được thể hiện qua sơ đồ, trong đó đầu ra của các biến áp đo lường cung cấp giá trị dòng và áp thứ cấp cho từng pha của thiết bị điện Tầm vực của các giá trị này phụ thuộc vào phần thứ cấp của tỉ số biến dòng và áp, thường đạt đến 1A hoặc 5A cho biến dòng (TI) và 100V, 110V hoặc 120V cho biến áp (TU).

Transducer có chức năng chuyển đổi giá trị dòng/áp thành giá trị dòng thích hợp với ngưỡng đầu vào của thẻ analog trên RTU Phạm vi giá trị dòng được chuyển đổi có thể đạt tới +10 mA hoặc +12 mA.

Nhờ vào bộ chuyển đổi tương tự/số (A/D converter), RTU có khả năng chuyển đổi các giá trị dòng từ dạng tương tự (analog) sang dạng số (digital) với phạm vi xác định.

Giá trị 15 + 1 bit tương ứng từ -32767 đến 32767 (theo giá trị thập phân) sẽ được truyền về hệ thống SCADA qua giao thức IEC 875-5-101 SCADA sau đó chuyển đổi giá trị này thành giá trị kỹ thuật thực tế của thiết bị để hiển thị và lưu trữ Tầm vực của giá trị chuyển đổi được xác định bởi phần sơ cấp của tỷ số biến dòng/áp.

Cơ chế thu thập dữ liệu từng loại tín hiệu cụ thể đ-ợc thực hiện nh- sau:

* Đối với tín hiệu đo l-ờng P,Q

Transducer Triad T22 là thiết bị lập trình có khả năng tính toán và xuất ra hai tín hiệu P và Q tổng, dựa trên ba pha áp (A, B, C) và hai pha dòng (A, C) từ TU và TI.

* Đối với tín hiệu đo l-ờng U

Sử dụng loại transducer Triad T11 là loại transducer không lập trình phù hợp với điện áp thứ cấp của TU (100V, 110V, 120V) với đầu là 2 pha áp (A, B)

* Đối với tín hiệu đo l-ờng F

Sử dụng loại transducer Triad T11 là loại transducer không lập trình phù hợp với điện áp thứ cấp của TU (100V, 110V, 120V) với đầu vào là 2 pha áp (A, B)

Ch-ơng 3 Tìm hiểu về thiết bị điều khiển logic khả trình

TU/TI Transducer RTU SCADA

Tín hiệu số digital (nhị phân)

Tín hiệu t-ơng tự analog dòng(A)/áp(V)

Tín hiệu t-ơng tù analog dòng(A)

Khái niệm về thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC)

Thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC) là một thiết bị linh hoạt cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển số thông qua ngôn ngữ lập trình, thay vì sử dụng mạch số Với chương trình điều khiển tích hợp, PLC trở thành một bộ điều khiển nhỏ gọn, dễ dàng thay đổi thuật toán và thuận tiện trong việc trao đổi thông tin với các PLC khác hoặc máy tính Toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khối chương trình và thực hiện theo chu kỳ vòng quét Để thực hiện chương trình điều khiển, PLC cần có bộ vi xử lý (CPU), hệ điều hành, bộ nhớ lưu trữ chương trình và dữ liệu, cùng với các cổng vào/ra để giao tiếp với đối tượng điều khiển Ngoài ra, PLC còn cần các khối chức năng đặc biệt như bộ đếm và bộ thời gian để phục vụ cho các bài toán điều khiển số.

Các module của PLC S7-300

Để tăng tính mềm dẻo trong ứng dụng thực tế, các bộ điều khiển PLC được thiết kế với cấu hình không cứng hóa, cho phép xử lý nhiều tín hiệu đầu vào và đầu ra khác nhau Các bộ điều khiển này được chia thành các module, với số lượng module sử dụng tùy thuộc vào từng bài toán cụ thể Tuy nhiên, mỗi hệ thống luôn cần ít nhất một module chính, đó là module CPU.

Các module còn lại là những module nhận và truyền tín hiệu với đối tượng điều khiển, bao gồm các module chức năng chuyên dụng như PID và điều khiển động cơ Những module này được gọi chung là các module mở rộng và tất cả được lắp đặt trên các thanh ray (Rack).

Hình 3.1: Thiết bị PLC với nhiều module

Module CPU là thiết bị chứa vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, bộ thời gian, bộ đếm và cổng truyền thông như RS485 Ngoài ra, module này còn có thể tích hợp một số cổng vào ra số, được gọi là cổng vào ra onboard.

Trong dòng PLC S7-300, có nhiều loại module CPU khác nhau, được đặt tên theo bộ vi xử lý mà chúng sử dụng, chẳng hạn như module CPU312, CPU314, và CPU315.

Các module sử dụng cùng một loại bộ vi xử lý nhưng khác nhau về cổng vào/ra onboard và các khối hàm đặc biệt tích hợp trong thư viện hệ điều hành Để phân biệt, các module này được đặt tên với cụm chữ IFM (viết tắt của Integrated Function Module), chẳng hạn như module CPU312IFM và CPU314IFM.

Các module CPU có hai cổng truyền thông, với cổng thứ hai chủ yếu phục vụ kết nối mạng phân tán Cổng này đi kèm với các phần mềm tiện ích đã được cài sẵn trong hệ điều hành Đặc điểm nhận diện của các module CPU này là cụm từ DP (Distributed Port) trong tên gọi, ví dụ như module CPU315-DP.

Các module mở rộng đ-ợc chia thành 5 loại chính:

1) PS (Power supply):Module nguồn nuôi Có 3 loại 2A, 5A, và 10A

Module SM (Signal Module) là giải pháp mở rộng cổng tín hiệu vào/ra, bao gồm các loại: a) DI (Digital Input) cho phép mở rộng 8, 16, hoặc 32 cổng vào số tùy thuộc vào loại module; b) DO (Digital Output) cung cấp 8, 16, hoặc 32 cổng ra số; c) DI/DO (Digital Input/Digital Output) cho phép mở rộng đồng thời 8 cổng vào/8 cổng ra hoặc 16 cổng vào/16 cổng ra; d) AI (Analog Input) mở rộng cổng vào tương tự, sử dụng bộ chuyển đổi tương tự số 12 bits, chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số với độ dài 12 bits, với số cổng vào tương tự có thể là 2, 4 hoặc nhiều hơn.

Các loại module mở rộng có thể bao gồm AO (Analog output), cho phép thêm các cổng ra tương tự với số lượng từ 2 đến 4 Ngoài ra, AI/AO (Analog input/Analog output) cung cấp khả năng mở rộng cả cổng vào và ra tương tự, với các tùy chọn 4 cổng vào/2 cổng ra hoặc 4 cổng vào/4 cổng ra, tùy thuộc vào loại module cụ thể.

Module ghép nối (IM) là một loại module chuyên dụng có chức năng kết nối các module mở rộng thành một khối thống nhất, được quản lý bởi module CPU Các module mở rộng thường được lắp đặt trên một thanh đỡ gọi là rack, với tối đa 8 module mở rộng trên mỗi rack (không tính module CPU và module nguồn) Một module CPU S7-300 có khả năng làm việc trực tiếp với tối đa 4 racks, và các racks này cần được kết nối với nhau thông qua module.

Module chức năng (FM) là các thành phần có nhiệm vụ điều khiển riêng biệt trong hệ thống Ví dụ điển hình bao gồm module điều khiển động cơ bước, module điều khiển động cơ servo, module PID và module điều khiển vòng kín.

5) CP (Communication module): Module phục vụ truyền thông trong mạng giữa các PLC với nhau hoặc giữa PLC với máy tính

Hình 3.2: Cấu hình một thanh rack của trạm PLC S7-300

Kiểu dữ liệu và phân chia bộ nhớ

Một ch-ơng trình ứng dụng trong PLC S7-300 có sử dụng các kiểu dữ liệu sau:

1) BOOL: với dung l-ợng 1 bit và có giá trị là 0 hoặc 1 ( đúng hoặc sai) Đây là kiểu dữ liệu cho biến 2 giá trị

2) BYTE: gồm 8 bits th-ờng để biểu diễn một số nguyên d-ơng trong khoảng từ 0 đến

255 hoặc mã ASCII của một ký tự

3) WORD: gồm 2 bytes, để biểu diễn một số nguyên d-ơng từ 0 đến 655535

4) INT: cũng có dung l-ợng 2 byte, dùng để biểu diễn một số nguyên trong khoảng -

5) DINT: gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số nguyên từ -2147483648 đến

6) REAL : gồm 4 bytes, dùng để biểu diễn một số thực dấu phảy động

7) S5T (hay S5TIME) :khoảng thời gian đ-ợc tính theo giờ/phút/giây

8) TOD: biểu diễn giá trị thời gian tính theo giờ/phút/giây

9) DATE: biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày

10) CHAR: biểu diễn một hoặc nhiều ký tự ( nhiều nhất là 4 ký tự)

Cấu trúc bộ nhớ của CPU

Bộ nhớ của S7-300 đ-ợc chia làm ba vùng chính

Vùng chứa chương trình ứng dụng được chia thành ba miền chính: OB (Organisation block) là miền chứa chương trình tổ chức; FC (Function) là miền chứa chương trình con được tổ chức thành hàm, có khả năng trao đổi dữ liệu với chương trình gọi nó; và FB (Function block) là miền chứa chương trình con, cũng được tổ chức thành hàm và có khả năng trao đổi dữ liệu với bất kỳ chương trình nào khác Dữ liệu trong các miền này cần được xây dựng thành một khối dữ liệu riêng, được gọi là DB (Data block).

2) Vùng chứa tham sô của hệ điều hành và ch-ơng trình ứng dụng, đ-ợc phân chia thành

Bài viết mô tả bảy miền khác nhau trong PLC, bao gồm: a) Miền I (Process image input) là nơi lưu trữ dữ liệu cổng vào số, cho phép PLC đọc giá trị logic và lưu trữ trong bộ nhớ trước khi thực hiện chương trình b) Miền Q (Process image output) là bộ đệm cho dữ liệu cổng ra số, nơi PLC chuyển giá trị logic sau khi hoàn thành chương trình c) Miền M là nơi lưu giữ các biến cờ, cho phép chương trình truy cập theo bit, byte, từ hoặc từ kép d) Miền T phục vụ cho bộ thời gian, lưu trữ giá trị thời gian đặt trước, giá trị đếm tức thời và giá trị logic đầu ra e) Miền C phục vụ cho bộ đếm, lưu trữ giá trị đặt trước, giá trị đếm tức thời và giá trị logic đầu ra f) Miền PI là địa chỉ cổng vào cho các module tương tự, cho phép truy cập theo từng byte, từ hoặc từ kép g) Miền PQ là địa chỉ cổng ra cho các module tương tự, nơi giá trị được chuyển tới cổng ra tương tự và có thể truy cập theo từng byte, từ hoặc từ kép.

Vùng chứa các khối dữ liệu được chia thành hai loại chính: đầu tiên là DB (Data Block), nơi lưu trữ dữ liệu được tổ chức thành các khối với kích thước và số lượng do người sử dụng quy định, phù hợp với từng bài toán điều khiển Chương trình có khả năng truy cập vào miền này theo từng bit (DBX), byte (DBB), từ (DBW) hoặc từ kép (DBD) Thứ hai là L (Local Data Block), là miền dữ liệu địa phương được sử dụng bởi các khối chương trình OB.

FC và FB được sử dụng để tổ chức và quản lý các biến nháp tức thời cũng như trao đổi dữ liệu giữa các khối chương trình đã gọi chúng Dữ liệu trong miền nhớ này sẽ bị xóa khi chương trình tương ứng trong OB, FC, FB kết thúc Miền nhớ có thể được truy cập từ chương trình theo các đơn vị bit (L), byte (LB), từ (LW) hoặc từ kép (LD).

Vòng quét ch-ơng trình

PLC hoạt động theo chu trình lặp, với mỗi vòng lặp được gọi là vòng quét (scan) Vòng quét bắt đầu bằng việc chuyển dữ liệu từ các cổng vào số vào vùng bộ đệm ảo I, sau đó là giai đoạn thực hiện chương trình từ lệnh đầu tiên đến lệnh kết thúc của khối OB1 (Block End) Sau khi thực hiện chương trình, nội dung của bộ đệm ảo Q sẽ được chuyển đến các cổng ra số Vòng quét kết thúc với giai đoạn truyền thông nội bộ và kiểm lỗi.

Bộ đệm I và Q không liên quan đến các cổng vào/ra tương tự, vì vậy các lệnh truy cập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lý mà không qua bộ đệm.

Thời gian vòng quét (Scan time) của PLC không cố định và có thể thay đổi tùy thuộc vào số lệnh trong chương trình và khối lượng dữ liệu được truyền thông Một số vòng quét có thể được thực hiện lâu hơn, trong khi những vòng khác có thể nhanh hơn.

Thời gian vòng quét trong PLC quyết định tính thời gian thực của chương trình điều khiển, với việc đọc dữ liệu từ đối tượng và gửi tín hiệu điều khiển có một khoảng thời gian trễ tương ứng Thời gian vòng quét càng ngắn, tính thời gian thực của chương trình càng cao.

Việc sử dụng các khối chương trình đặc biệt với chế độ ngắt, như ob40 và ob80, cho phép thực hiện chương trình trong vòng quét khi có tín hiệu báo ngắt cùng loại Những khối chương trình này có thể hoạt động tại mọi điểm trong vòng quét, không bị giới hạn ở giai đoạn thực hiện chương trình Ví dụ, khi tín hiệu báo ngắt xuất hiện trong lúc PLC đang truyền thông và kiểm tra nội bộ, PLC sẽ tạm dừng các công việc này để xử lý khối chương trình tương ứng Tuy nhiên, việc xử lý tín hiệu ngắt này có thể làm tăng thời gian vòng quét nếu có nhiều tín hiệu ngắt xuất hiện Do đó, để cải thiện tính thời gian thực cho chương trình điều khiển, cần tránh viết chương trình xử lý ngắt quá dài và không lạm dụng chế độ ngắt.

Khi thực hiện lệnh vào/ra, lệnh thường không tương tác trực tiếp với cổng vào/ra mà thông qua bộ đệm ảo trong vùng nhớ tham số Hệ điều hành CPU quản lý việc truyền thông giữa bộ đệm ảo và ngoại vi trong các giai đoạn 1 và 3 Một số module CPU sẽ tạm dừng mọi công việc khác, bao gồm cả chương trình xử lý ngắt, để thực hiện ngay lệnh vào/ra khi gặp phải.

Cấu trúc ch-ơng trình

Ch-ơng trình cho S7-300 đ-ợc l-u trong bộ nhớ của PLC ở vùng dành riêng cho ch-ơng trình và có thể đ-ợc lập với hai dạng cấu trúc khác nhau:

Lập trình tuyến tính là phương pháp mà toàn bộ chương trình điều khiển được lưu trữ trong một khối duy nhất trong bộ nhớ Cấu trúc này thích hợp cho các bài toán tự động nhỏ và đơn giản Khối chương trình được chọn phải là khối OB1, nơi mà PLC thường xuyên quét và thực hiện các lệnh từ đầu đến cuối, sau đó quay lại lệnh đầu tiên.

Các khối OB trong hệ thống S7-300 không tham gia vào vòng quét mà được kích hoạt bởi các tín hiệu báo ngắt Hệ thống này cung cấp nhiều loại tín hiệu báo ngắt khác nhau, bao gồm tín hiệu báo ngắt do sự cố chập mạch ở các module mở rộng và tín hiệu báo ngắt theo chu kỳ thời gian Mỗi loại tín hiệu báo ngắt chỉ có khả năng kích hoạt một khối OB nhất định; chẳng hạn, tín hiệu báo ngắt sự cố nguồn nuôi sẽ gọi khối OB81, trong khi tín hiệu báo ngắt truyền thông sẽ gọi khối OB87.

Khi nhận tín hiệu báo ngắt, hệ thống sẽ tạm dừng chương trình đang thực hiện, ví dụ như OB1, và chuyển sang chương trình xử lý ngắt trong các khối OB tương ứng Cụ thể, nếu tín hiệu ngắt liên quan đến sự cố truyền thông xuất hiện trong khi đang thực hiện OB1, hệ thống sẽ dừng OB1 để thực hiện chương trình trong OB87 Chỉ sau khi hoàn tất chương trình OB87, hệ thống mới tiếp tục thực hiện phần còn lại của OB1.

Hình 3.3: cấu trúc ch-ơng trình lập trình tuyến tính

Lập trình có cấu trúc chia chương trình thành các phần nhỏ với nhiệm vụ riêng biệt, giúp xử lý các bài toán điều khiển phức tạp và đa nhiệm hiệu quả PLC S7-300 bao gồm bốn loại khối cơ bản, phù hợp cho việc phát triển các ứng dụng tự động hóa.

Khối OB (Organization Block) là thành phần quan trọng trong tổ chức và quản lý chương trình điều khiển Có nhiều loại khối OB với chức năng đa dạng, được phân loại dựa trên số nguyên đi kèm sau ký tự OB, chẳng hạn như OB1, OB35, OB40, OB80, v.v.

Khối FC (Program block) là một loại khối chương trình có chức năng riêng, tương tự như một chương trình con hoặc hàm, với khả năng sử dụng biến hình thức Một chương trình ứng dụng có thể bao gồm nhiều khối FC, và các khối này được phân biệt bằng các số nguyên theo sau ký tự FC, ví dụ như FC1, FC2, v.v.

Khối FB (Function Block) là một loại khối FC đặc biệt, cho phép trao đổi lượng dữ liệu lớn với các khối chương trình khác Dữ liệu này cần được tổ chức thành khối dữ liệu gọi là Data Block Một chương trình ứng dụng có thể sử dụng nhiều khối FB, và các khối này được phân biệt bằng số nguyên sau nhóm ký tự, ví dụ như FB1, FB2, v.v.

Khối DB (Data block) là phần chứa dữ liệu cần thiết để thực hiện chương trình, với các tham số do người dùng tự đặt Một ứng dụng có thể sử dụng nhiều khối DB, và các khối này được phân biệt bằng các số nguyên theo định dạng DB, ví dụ như DB1, DB2, v.v.

Chương trình trong các khối được liên kết với nhau thông qua các lệnh gọi khối và chuyển khối Các phần chương trình trong các khối có thể được xem như là các chương trình con trong S7.

Chương trình con trong lập trình PLC cho phép gọi lồng nhau, tức là một chương trình con có thể gọi một chương trình con khác, tạo thành chuỗi gọi lồng nhau Số lần gọi lồng nhau tối đa phụ thuộc vào loại module CPU, ví dụ như CPU314 cho phép tối đa 8 lệnh gọi lồng nhau Nếu vượt quá giới hạn này, PLC sẽ tự động chuyển sang chế độ STOP và hiển thị cờ báo lỗi Trong quá trình này, khối chứa lệnh gọi được gọi là khối mẹ, trong khi khối được gọi là khối con.

Khối mẹ và khối con có sự liên kết thông qua việc trao đổi giá trị Khi khối mẹ gọi khối con, nó cần cung cấp các sơ kiện qua tham trị đầu vào để khối con thực hiện nhiệm vụ Sau khi hoàn thành, khối con sẽ trả lại kết quả cho khối mẹ thông qua tham trị đầu ra Hệ điều hành của CPU quản lý việc truyền tham trị qua local block của từng khối con.

Nh- vậy khi thực hiện một khối con, hệ điều hành sẽ:

1) Chuyển khối con đ-ợc gọi từ vùng Load memory vào vùng Work memory

2) Cấp phát cho khối con một phần bộ nhớ trong Work memory để làm local block Cấu trúc local block đ-ợc quy định khi soạn thảo các khối

3) Truyền các tham trị từ khối mẹ cho biến hình thức IN, IN-OUT của local block

Sau khi khối con hoàn thành nhiệm vụ và ghi kết quả dưới dạng tham trị đầu ra cho biến OUT và IN-OUT của local block, hệ điều hành sẽ chuyển các tham trị này cho khối mẹ và giải phóng khối con cùng local block khỏi vùng nhớ làm việc.

Tổ chức bộ nhớ CPU

Bài viết đề cập đến các khối chương trình ứng dụng như OB, FC, FB, cùng với các khối chương trình trong thư viện hệ thống (SFC, SFB) và các khối dữ liệu DB Vùng nhớ này được tạo ra từ một phần bộ nhớ RAM của CPU và EEPROM Khi thực hiện thao tác xóa bộ nhớ (MRES), tất cả các khối chương trình và khối dữ liệu trong RAM sẽ bị xóa Tương tự, khi chương trình hoặc khối dữ liệu được tải (download) từ thiết bị lập trình (máy tính) vào module CPU, chúng sẽ được ghi vào phần RAM của vùng nhớ Load memory.

Work memory: Là vùng nhớ chứa các khối DB đang đ-ợc mở, ch-ơng trình (OB, FC,

CPU thực hiện các khối chương trình như FB, SFC hoặc SFB, trong đó một phần bộ nhớ được cấp phát cho các tham số hình thức để trao đổi dữ liệu với hệ điều hành và các khối chương trình khác Vào một thời điểm nhất định, vùng Work memory chỉ chứa một khối chương trình Sau khi khối chương trình đó hoàn thành, hệ điều hành sẽ xóa nó khỏi vùng Work memory và nạp khối chương trình tiếp theo để thực hiện.

Bộ nhớ hệ thống là khu vực lưu trữ các bộ đệm vào/ra số (Q, I), biến cờ (M), và các thanh ghi như C-Word, PV, T-bit của Timer, cùng với C-bit của Counter Việc truy cập và sửa đổi dữ liệu trong khu vực này được quản lý bởi hệ điều hành của CPU hoặc thông qua các chương trình ứng dụng.

Trong các vùng nhớ đã được trình bày, không có vùng nào được sử dụng làm bộ đệm cho các cổng vào/ra t-ơng tự Điều này có nghĩa là các cổng vào/ra t-ơng tự không có bộ đệm, do đó mỗi lệnh truy cập module t-ơng tự (bao gồm đọc hoặc gửi giá trị) đều tác động trực tiếp lên cổng vật lý của module.

Trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng

Trong trạm PLC, dữ liệu được trao đổi giữa CPU và các module mở rộng qua bus nội bộ Tại đầu vòng quét, dữ liệu từ cổng vào của các module số (DI) được CPU chuyển tới bộ đệm vào số (process image input table-I) Cuối mỗi vòng quét, nội dung của bộ đệm ra số (process image output table-Q) được CPU chuyển tới cổng ra của các module ra số (DO) Sự thay đổi nội dung của hai bộ đệm này được thực hiện bởi chương trình ứng dụng (user program) Nếu trong chương trình có nhiều lệnh đọc giá trị cổng vào số, chương trình sẽ luôn đọc được cùng một giá trị I, tức là giá trị tại thời điểm đầu vòng quét, bất chấp việc giá trị logic thực tế có thể đã thay đổi Tương tự, nếu chương trình nhiều lần thay đổi giá trị cho một cổng ra số, chỉ giá trị thay đổi cuối cùng trong bộ nhớ Q mới được đưa tới cổng ra vật lý của module DO.

Khác với việc đọc/ghi cổng số, CPU thực hiện truy cập trực tiếp vào module mở rộng (AI/AO) để đọc và ghi giá trị Khi lệnh đọc giá trị từ địa chỉ vùng PI (peripheral input), giá trị nhận được sẽ chính xác bằng giá trị thực tại cổng vào thời điểm lệnh được thực hiện Tương tự, khi lệnh gửi giá trị (16 bits) tới địa chỉ vùng PQ (peripheral output), giá trị đó sẽ được truyền ngay lập tức tới cổng ra tương ứng của module.

Sự khác biệt trong tổ chức bộ nhớ và phân chia địa chỉ của S7-300 là lý do chính cho sự phân chia này Các module vào/ra số được trang bị bộ đệm, trong khi các module vào/ra tương tự không có bộ đệm và chỉ nhận địa chỉ để truy cập, cụ thể là địa chỉ PI và PQ.

Ngôn ngữ lập trình STL

PLC thường có nhiều ngôn ngữ lập trình để phục vụ nhu cầu của các đối tượng sử dụng khác nhau PLC S7-300 cung cấp ba ngôn ngữ lập trình cơ bản.

Ngôn ngữ "liệt kê lệnh" (STL - Statement List) là một loại ngôn ngữ lập trình phổ biến cho máy tính Chương trình được tạo thành từ nhiều câu lệnh theo một thuật toán cụ thể, với mỗi lệnh được trình bày trên một dòng và tuân theo một cấu trúc chung.

Ngôn ngữ "hình thang" hay còn gọi là LAD (Ladder logic) là một loại ngôn ngữ đồ họa, rất phù hợp cho những người có kinh nghiệm trong việc thiết kế mạch điều khiển logic.

Ngôn ngữ "hình khối" (FBD - Function Block Diagram) là một loại ngôn ngữ đồ họa được thiết kế đặc biệt cho những người có thói quen trong việc thiết kế mạch điều khiển số.

Chương trình viết trên LAD hoặc FBD có thể chuyển đổi sang định dạng STL, nhưng quá trình ngược lại không khả thi Đặc biệt, trong STL có nhiều lệnh không xuất hiện trong LAD hay FBD.

Cấu trúc lệnh và trạng thái kết quả

Cấu trúc của một lệnh STL bao gồm "tên lệnh" và "toán hạng" Ví dụ, lệnh "L PIW304" được sử dụng để đọc nội dung cổng vào của module analog, trong đó toán hạng có thể là một dữ liệu hoặc một địa chỉ ô nhớ.

Toán hạng là dữ liệu

1) Dữ liệu logic TRUE(1) và FALSE(0) có độ dài 1 bit

2) Số nhị phân Ví dụ:

L 2#1101111 //Nạp số nhị phân 1101111 vào thanh ghi ACCU1

3) Số hexadecimal x có độ dài 1 byte ( B#16#x), 1 từ (W#16#x) hoặc 1 từ kép ( DW#16#x) VÝ dô:

4) Số nguyên có độ dài 2 bytes cho biến kiểu INT Ví dụ:

5) Số nguyên x với độ dài 4 bytes dạng L#x cho biến kiểu DINT Ví dụ

6) Sè thùc x cho biÕn kiÓu Real VÝ dô

7) Dữ liệu thời gian cho biến kiểu ST5 dạng giờ_phút_giây_miligiây Ví dụ:

8) Dữ liệu thời gian cho biến kiểu TOD dạng giờ:phút:giây.Ví dụ:

9) DATE : biểu diễn giá trị thời gian tính theo năm/tháng/ngày Ví dụ:

10) C: biểu diễn giá trị số đếm đặt tr-ớc cho bộ đếm.Ví dụ:

11) P: dữ liệu biểu diễn địa chỉ của 1 bit ô nhớ Ví dụ:

12) Dữ liệu ký tự Ví dụ:

Toán hạng là địa chỉ trong ô nhớ S7-300, bao gồm hai phần: phần chữ và phần số Ví dụ, PIW304 có phần chữ và phần số Phần chữ xác định vị trí kích thước của ô nhớ.

Phần số chỉ địa chỉ của byte hoặc bit trong miền nhớ xác định

Khi thực hiện lệnh, CPU ghi nhận trạng thái của phép tính trung gian và kết quả vào một thanh ghi đặc biệt 16 bits, gọi là thanh ghi trạng thái (Status word) Mặc dù thanh ghi này có độ dài 16 bits, nhưng chỉ sử dụng 9 bits với cấu trúc như sau:

BR CC1 CC0 OV OS OR STA RLO FC

- FC (First check): FC=0 khi dãy lệnh logic tiếp điểm vừa đ-ợc kết thúc

- RLO (Result of logic operation): Kết quả tức thời của phép tính logic vừa đ-ợc thực hiện

- STA (Status bit): Bit trạng thái này luôn có giá trị logic của tiếp điểm đ-ợc chỉ định trong lệnh

Trong một biểu thức hàm hai trị, việc ghi lại giá trị của phép tính logic "và" là cần thiết để hỗ trợ cho phép toán "hoặc" được thực hiện sau đó Điều này đảm bảo rằng phép "và" luôn được thực hiện trước các phép tính "hoặc".

- OS (Stored overflow bit): Ghi lại giá trị bit bị tràn ra ngoài mảng ô nhớ

- OV(Overflow bit): Bit báo kết quả phép tính bị tràn ra ngoài ô nhớ

- CC0 và CC1 (Conditon code): Hai bit báo trạng thái của kết quả phép tính với số nguyên, số thực, phép dịch chuyển hoặc phép tính logic trong ACCU

BR (Binary result bit) là bit trạng thái cho phép liên kết giữa hai loại ngôn ngữ lập trình STL và LAD Điều này cho phép người sử dụng viết khối chương trình FB hoặc FC bằng ngôn ngữ STL và sau đó gọi chúng trong một chương trình khác được viết bằng LAD Để thiết lập mối liên kết này, chương trình trong FB hoặc FC cần kết thúc với lệnh ghi 1 vào BR nếu chương trình chạy không có lỗi, và ghi 0 vào BR nếu có lỗi xảy ra trong quá trình chạy.

Chương trình viết trên STL có thể bao gồm nhiều Network, mỗi Network phục vụ một công đoạn cụ thể Tại mỗi đầu Network, thanh ghi trạng thái bắt đầu với giá trị 0 và chỉ thay đổi sau lệnh đầu tiên, khi các bit trạng thái sẽ phản ánh kết quả của phép tính.

Ch-ơng 4 Thiết kế hệ thống SCADA cho trạm điện

Mục tiêu đề ra đối với thiết kế hệ thống SCADA

* Giao diện SCADA/HMI phải thân thiện với ng-ời sử dụng:

- Đơn giản, dễ sử dụng

- Bền vững, khó gây lỗi -Tính thông tin cao

* Hệ thống SCADA phải có độ tin cậy và tính sẵn sằng:

* Giá thành, chi phí hệ thống phải hợp lý, không quá cao:

Chi phí thiết kế hệ thống bao gồm nhiều yếu tố quan trọng như chi phí phần cứng, phần mềm công cụ, phát triển phần mềm ứng dụng, triển khai và đưa vào vận hành, cũng như chi phí đào tạo và chuyển giao công nghệ Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và đáp ứng nhu cầu của người dùng.

+ Chi phí bảo trì, bảo d-ỡng thiết bị và phần mềm + Chi phí thiết bị thay thế

+ Chi phí dịch vụ hỗ trợ kỹ thuật + Chi phí dừng sự cố khi hệ thống xảy ra sự cố

Thiết bị phục vụ cho hệ thống SCADA

Máy tính chủ đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và giám sát trạm điện, đồng thời đảm bảo truyền thông liên lạc hiệu quả với trung tâm điều độ quốc gia A1 Để thực hiện chức năng này, máy tính chủ cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật tối thiểu.

Bộ vi xử lý Pentium với tốc độ tối thiểu 132MHz và RAM 32MB là yêu cầu cơ bản Hệ thống cần có card và ổ đĩa để hỗ trợ bộ nhớ ngoài như đĩa cứng và đĩa mềm Ngoài ra, cần có module ghép nối với trạm thao tác để đảm bảo khả năng kết nối và tương tác hiệu quả.

+ Có cổng (port) và card để ghép nối với hệ thống SCADA của trạm điện

+ Có cổng (port) và card để ghép nối với hệ thống SCADA của trung tâm điều độ quốc gia A1

+ Màn hình Monitor (20 inch), bàn phím điều khiển + Một máy in

+ Sử dụng phần mềm VB

Bốn RTU (PLC) sẽ được sử dụng, mỗi RTU sẽ đảm nhiệm việc điều khiển một máy biến áp cùng với các thiết bị mà nó cung cấp điện Mỗi RTU cần phải đáp ứng tối thiểu các yêu cầu kỹ thuật đã được quy định.

+ Bộ vi xử lý ít nhất 16 bits + ADC 12 bits (11 bÝt + 1 bÝt dÊu)

+ Có thể giao tiếp với các Role gọi chung là IED ( Intelligent Electronics Devices) theo protocol IEC-870-5-103

+ Tín hiệu Anolog đầu vào: 0mA đến 10mA đối với U, I -10mA đến +10mA đối với P, Q + Tốc độ truyền tín hiệu: 50 đến 9600 baud

+ Các modem có thể lập trình + Có chức năng tự kiểm tra + Có hệ thống đồng bộ thời gian

Số lượng tín hiệu đầu vào tương tự và tín hiệu đầu vào số cần thiết để thể hiện trạng thái của máy cắt, dao cách ly, và các giá trị đo lường điện áp (U), công suất (P), và công suất phản kháng (Q) ở các cấp điện áp khác nhau Đồng thời, các tín hiệu này cũng phản ánh vị trí của bộ điều chỉnh điện áp của máy biến áp và các tín hiệu cảnh báo khi xảy ra sự cố tại các phần tử trong trạm biến áp.

Số lượng đầu ra cần thiết để điều khiển từ xa việc đóng cắt các máy cắt ở các cấp điện áp khác nhau và điều chỉnh điện áp của máy biến áp là rất quan trọng.

Trong tủ RTU, mỗi loại card cần được dự phòng để lắp đặt thêm ít nhất một card, bao gồm đầy đủ dây đấu nối, hàng kẹp và card.

- Các transducer làm nhiệm vụ chuyển đổi mức tín hiệu phù hợp với ng-ỡng tín hiệu vào của RTU

Trung tâm điều độ quốc gia A1 thực hiện giám sát và điều khiển trạm điện Bala thông qua hệ thống RTU Thông tin từ RTU được truyền tải lên trung tâm điều độ quốc gia thông qua mạng cáp quang.

- Máy tính chủ liên lạc với các thiết bị ngoài nh- máy in qua chuẩn RS232

- Máy tính chủ liên lạc với bốn PLC qua chuẩn RS 485 Dùng bộ giải mã Decorder để lựa chọn tại một thời điểm có một PLC làm việc

Giao tiếp MPI kết nối các trạm PLC với máy tính chủ, mang lại giải pháp chi phí thấp MPI sử dụng cáp hai dây hoặc cáp sợi quang bằng thủy tinh hoặc nhựa làm đường truyền, với chiều dài tối đa cho mỗi phân đoạn là 50 mét Việc sử dụng bộ lặp RS485 có thể gia tăng chiều dài tối đa lên đến 1100 mét, trong khi modul cáp quang cho phép mở rộng khoảng cách lên hơn 100 km Tốc độ truyền dữ liệu thường đạt 187,5 kbit/s.

Tổng hợp tín hiệu cho từng cấp điện áp

Tín hiệu phần cao áp 220 kV

Cấp điện áp 220 kV có tất cả 11 máy cắt (277, 276, 275, 274, 273, 272, 271, 200, 212,

233, 234), 47 dao cách ly và có 2 máy biến áp (3AT, 4AT)

Có 58 tín hiệu vào số, bao gồm:

- 11 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273,

- 47 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các dao cách ly

Có 116 tín hiệu ra số:

- 22 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273, 272, 271,

- 94 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các dao cách ly

Có 58 tín hiệu vào t-ơng tự:

- 11 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273,

- 11 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273,

- 33 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt: 277, 276, 275, 274, 273, 272,

- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái C21, lấy từ TU-C21-1

Tín hiệu phần cao áp 110 kV

174, 175, 176, 177, 178), 56 dao cách ly và có 2 máy biến áp (1T, 2T)

- 14 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt:100, 112, 131, 132, 133,

- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái C11, lấy từ TU-C11-1.

Tín hiệu phần trung áp 35 kV

- 11 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt: 300, 331, 332, 378, 376,

- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái C31, lấy từ TU.C31

Cấp điện áp 22 kV phía 110 kV ở chế độ dự phòng nên ta không cần phải tổng hợp tín hiệu

Cấp điện áp 22 kV phía 220 kV có 2 máy cắt hợp bộ (443, 444), 4 dao cách ly và 2 máy biến áp (43T, 44T)

- 2 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của hai máy cắt: 443, 444

- 4 tín hiệu đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt: 443, 444

- 2 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt: 443, 444

- 2 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt: 443, 444

- 6 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt: 443, 444

- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái 22 kV, lấy từ TU.22

Cấp điện áp 6 kV có 7 máy cắt hợp bộ (676, 674, 632, 677, 671, 673, 675)

- Có 7 tín hiệu vào số báo trạng thái hoạt động của các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632,

- 14 tín hiệu ra số đi điều khiển đóng/cắt các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677, 671,

- 7 tín hiệu báo công suất tác dụng (P) trên các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677,

- 7 tín hiệu báo công suất phản kháng (Q) trên các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632,

- 21 tín hiệu báo dòng điện (Ia, Ib, Ic) đi qua các máy cắt hợp bộ: 676, 674, 632, 677,

- 3 tín hiệu báo điện áp (Ua, Ub, Uc) trên thanh cái 6 kV, lấy từ TU.6-I

Tổng hợp tín hiệu cho từng PLC

Tín hiệu vào ra đối với PLC1

PLC1 sẽ quản lý và điều khiển máy biến áp T1 và 14 máy cắt, 37 dao cách ly liên quan đến các thanh cái C11, C12, C19, C31

PLC1 quản lý các tín hiệu:

+ Tín hiệu vào số: 52 tín hiệu + Tín hiệu ra số: 104 tín hiệu + Tín hiệu vào t-ơng tự: 85 tín hiệu

Tín hiệu vào/ra đối với PLC2

PLC2 sẽ quản lý và điều khiển máy biến áp T2 và 15 máy cắt, 32 dao cách ly liên quan đến các thanh cái C11, C12, C19

PLC2 quản lý các tín hiệu : + Tín hiệu vào số: 48 tín hiệu + Tín hiệu ra số: 96 tín hiệu + Tín hiệu vào t-ơng tự: 78 tín hiệu

Tín hiệu vào/ra với PLC3

Tín hiệu vào/ ra đối với PLC4

Chọn cấu hình cứng cho từng PLC

Do số lượng tín hiệu vào ra lớn, chúng tôi sử dụng module vào/ra số và tương tự với 32 đầu vào/ra cho mỗi module Ngoài ra, mỗi module vào tương tự có 8 đầu vào.

Chọn cấu hình cứng cho PLC1

Trong rack 0, có một nguồn nuôi loại 5A được cắm trên slot 1, một module CPU cắm trên slot 2, hai module vào số loại DI32x24DC cắm trên slot 4 và 5, cùng với bốn module ra số loại DO32x24DC cắm trên slot 6, 7, 8 và 9.

+ 11 module vào t-ơng tự loại AI8x12 bit cắm trên slot 10, 11 của rack 0 , slot 4, 5, 6,

7, 8, 9, 10, 11 của rack 1 và slot 4 của rack 2 + 01 module CP341-RS422/485 cắm trên slot 5 của rack 2

Hình 4.1: Cấu hình phần cứng cho PLC1

Trong rack 0, có 01 nguồn nuôi loại 5A được cắm trên slot 1, 01 module CPU cắm trên slot 2, 02 module vào số loại DI32x24DC cắm trên slot 4 và 5, cùng với 03 module ra số loại DO32x24DC cắm trên slot 6, 7 và 8.

+ 10 module vào t-ơng tự loại AI8x12 bit cắm trên slot 9, 10, 11 của rack 0, slot 4, 5,

6, 7, 8, 9, 10 của rack 1 + 01 module CP341-RS422/485 cắm trên slot 11 của rack 1

Hình 4.2: Cấu hình cứng cho PLC2

Trong rack 0, có một nguồn nuôi loại 5A được cắm trên slot 1, một module CPU cắm trên slot 2, hai module vào số loại DI32x24DC cắm trên slot 4 và 5, cùng với ba module ra số loại DO32x24DC cắm trên slot 6, 7 và 8.

+ 07 module vào t-ơng tự loại AI8x12 bit cắm trên slot 9, 10, 11 của rack 0 , slot 4, 5,

6, 7 của rack 1 + 01 module CP341-RS422/485 cắm trên slot 8 của rack 1

Hình 4.3: Cấu hình cứng của PLC3

Trong hệ thống rack 0, có một nguồn nuôi loại 5A được cắm trên slot 1, một module CPU cắm trên slot 2, và một module vào số loại DI32x24DC cắm trên slot 4 Ngoài ra, hệ thống còn bao gồm hai module ra số loại DO32x24DC cắm trên slot 5 và 6, cùng với một module vào tương tự loại AI8x12 bit cắm trên slot 7 Cuối cùng, module CP341-RS422/485 được cắm trên slot 8 của rack 0.

Hình 4.4: Cấu hình cứng cho PLC4

Tạo cấu hình thiết bị HMI và xác đinh vùng truyền thông bằng SIMATIC

SIMATIC ProTool is a configuration software for SIMATIC HMI devices, enabling users to create HMI configurations through line-based and graphical interfaces As a Windows-based system, it operates on standard PCs with ProTool/Pro and ProTool/ProRT software, facilitating efficient configuration and operation of SIMATIC HMI devices.

Sử dụng Protool để tạo dự án cho từng thiết bị HMI, bao gồm đồ họa, biến, thông báo và công thức Cài đặt Protool như một phần tích hợp trong STEP giúp truy cập trực tiếp vào danh sách ký hiệu và thông số truyền thông của các chương trình liên quan, tránh việc nhập thông tin hai lần Dữ liệu HMI được lưu trữ cùng với S7, cho phép sử dụng công cụ cấu hình phần cứng HW Conf để xác định cổng vào ra của PROFIBUS-DP, đồng thời truy cập vào chương trình cấu hình mạng NetPro để kết nối thiết bị HMI với mạng subnet và hiển thị trong quá trình tạo lập mạng.

Tạo một dự án Protool

Để cài đặt Protool, một phần tích hợp của S7, trước tiên bạn cần xác định đối tượng cho HMI trong SIMATIC Manager Bạn có thể tạo một đối tượng mới hoặc mở đối tượng đã có sẵn Sau đó, hãy chọn đối tượng HMI và sử dụng tính năng INSERT STATIONS-SIMATIC OP để chèn đối tượng HMI vào Cần tạo một đối tượng cho từng hệ thống giao diện vận hành và cho phần điều khiển, giám sát tại mỗi trạm SIMATIC S7 Trước khi tiến hành cấu hình đối tượng HMI, hãy xác định các mạng subnet cần thiết như MPI và PROFIBUS-DP, đồng thời thiết lập kết nối với trạm SIMATIC bằng công cụ HW Config và NetPro.

Nháy kép chuột vào đối tượng HMI "rỗng" để khởi động phần trợ giúp dự án Protool Hộp thoại "Project Wizard-Device Selection" sẽ xuất hiện, cho phép gán một thiết bị thực sự cho đối tượng Sau khi gán, Protool sẽ chấp nhận các dữ liệu HMI liên quan của trạm, bao gồm các ký hiệu và thông số truyền thông.

Để trao đổi dữ liệu giữa HMI và trạm SIMATIC, các dữ liệu cần thiết được lưu trữ trong vùng biến của quá trình và vùng truyền thông Thiết bị HMI có khả năng đọc và ghi trực tiếp các biến quá trình mà không cần thông qua chương trình Việc xác định vùng truyền thông trong bộ nhớ của CPU là điều cần thiết.

Xác định vùng truyền thông

Vùng giao tiếp là khu vực dữ liệu trong chương trình, dùng để xác định sự liên lạc giữa trạm SIMATIC và HMI Khu vực này không chỉ chứa các dữ liệu phối hợp mà còn có một không gian để trao đổi thông tin Cần đảm bảo rằng mỗi thiết bị HMI đều có một vùng giao tiếp riêng biệt.

Dữ liệu được trao đổi trực tiếp qua vùng dữ liệu chương trình, ví dụ như khi một bit được đặt trong chương trình, nó sẽ kích hoạt hiển thị thông báo lỗi trên HMI Việc ấn phím chức năng trên HMI sẽ cài đặt một bit trong vùng phím chức năng, và bit này có thể được chương trình đánh giá Để xác định vùng truyền thông, mở dự án Protool và chọn SYSTEM-AREAR POINTES, sau đó chọn loại con trỏ vùng (area pointer) để xác định vùng dữ liệu, và nhấn "Insert" để mở hộp thoại xác định vùng.

LËp tr×nh cho PLC

Do ch-ơng trình điều khiển trạm không phức tạp nên nhóm em chọn cấu trúc ch-ơng trình với dạng lập trình tuyến tính

L- u đồ thuật toán lập trình:

Máy cắt thứ i thuộc MBA k đóng hay cắt?

Dao cách ly thứ j thuộc MBA k đóng hay cắt?

Máy biến áp thứ k tăng hay giảm điện áp

Cắt dao cách ly thứ j

Ch-ơng 5 thiết kế giao diện điều khiển Khởi động hệ thống

Thao tác dao cách ly 173-7

Thông báo của hệ thống khi ch-a cắt máy cắt 173 Điều khiển nấc máy biến áp T1

Quản lý máy cắt trong trạm điện

Máy cắt 234 và dao cách ly t-ơng ứng phụ lục 1 danh sách các biến vào ra của plc Danh sách các biến vào ra của PLC1

Danh sách các biến vào ra của PLC2

MC444-Q PIW 352 WORD phụ lục 2 Mã nguồn visual basic

Mã nguồn điều khiển khởi động hệ thống

Option Explicit Dim message As String Dim dialogtype As Integer Dim title As String

Dim response As Integer Const mb_ok = 0

Const mb_yesnocancel = 3 Const mb_yesno = 4 Const mb_iconquestion = 32 Const mb_iconexclamation = 48 Const idok = 1

Const idcancel = 2 Const idyes = 6 Const idno = 7

Mã nguồn điều khiển tăng/giảm nấc máy biến áp 1 (MBA 1T)

When the user clicks on the "cmd133" button, a confirmation message appears asking, "Do you want to turn off the cutting machine?" with options to respond "yes" or "no." This message is displayed in a dialog box titled "Machine 133," prompting the user to make a choice regarding the operation of the cutting machine.

If Form4.cmdmba3.BackColor = RGB(0, 255, 0) Then MsgBox " ban can phai cap dien cho may bien ap 3 truoc khi dong may cat 133" cmd133.BackColor = RGB(0, 255, 0)

ElseIf Form4.cmdmba3.BackColor = RGB(255, 0, 0) Then MsgBox "dong may cat 133 ! " cmd133.BackColor = RGB(255, 0, 0) End If

Case idno MsgBox " may cat da ngat " cmd133.BackColor = RGB(0, 255, 0) End Select

If (cmd133.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1333.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1331.BackColor = RGB(255, 0, 0)) Then

Form1.c11.BorderColor = RGB(255, 0, 0) Form3.c11.BorderColor = RGB(255, 0, 0) MsgBox " da cap dien cho thanh cai C11 "

ElseIf (cmd133.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1333.BackColor = RGB(255, 0,

0) And cmd1332.BackColor = RGB(255, 0, 0)) Then Form1.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0)

Form3.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0) MsgBox " da cap dien cho thanh cai C12 "

ElseIf (cmd133.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1333.BackColor = RGB(255, 0,

0) And cmd1339.BackColor = RGB(255, 0, 0)) Then Form1.c19.BorderColor = RGB(255, 0, 0)

Form3.c19.BorderColor = RGB(255, 0, 0) MsgBox " da cap dien cho thanh cai C19 "

ElseIf cmd133.BackColor = RGB(0, 255, 0) Or cmd1333.BackColor = RGB(0, 255, 0)

Or (cmd1331.BackColor = RGB(0, 255, 0) Or cmd1332.BackColor = RGB(0, 255, 0) Or cmd1339.BackColor = RGB(0, 255, 0)) Then

MsgBox " may bien ap 3AT ngung cap dien cho thanh cai phia 110Kv "

If Form3.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0) Then Form1.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0)

Form3.c11.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Form1.c11.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Form1.c19.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Form3.c19.BorderColor = RGB(0, 0, 0) ElseIf Form3.c12.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Then Form1.c12.BorderColor = RGB(0, 0, 0)

Form3.c11.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Form1.c11.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Form1.c19.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Form3.c19.BorderColor = RGB(0, 0, 0) End If

Command1.BackColor = RGB(0, 255, 0) Text1.Text = " mat dien "

Form3.Text1.Text = " mat dien "

Form3.cmd172.BackColor = RGB(0, 255, 0) Form3.cmd174.BackColor = RGB(0, 255, 0)

In the code snippet, multiple command buttons are configured to have a green background color using the RGB function Specifically, the buttons identified as Form3.cmd176, Form3.cmd178, cmd171, cmd173, cmd175, cmd177, cmd131, cmd331, cmd371, cmd373, cmd375, cmd441, and cmd442 are all set to the RGB value of (0, 255, 0), which represents green This uniform color setting enhances the visual consistency of the interface elements.

The code snippet for the 100 cutting machine prompts the user with a message asking, "Do you want to turn off the cutting machine?" with options to respond "yes" or "no." The message box features a question icon and is titled "Cutting Machine 100." Based on the user's selection, the program will execute the corresponding action.

Case idyes MsgBox "dong may cat vong 100 ! " cmd100.BackColor = RGB(255, 0, 0) Case idno

MsgBox " may cat da ngat " cmd100.BackColor = RGB(0, 255, 0) End Select

If cmd100.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1009.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1339.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1001.BackColor = RGB(255, 0, 0) Then

Form1.c11.BorderColor = RGB(255, 0, 0) Form3.c11.BorderColor = RGB(255, 0, 0) ElseIf cmd100.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1009.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1339.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1002.BackColor = RGB(255, 0, 0) Then

Form1.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0) Form3.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0) End If

If cmd100.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1009.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1349.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1001.BackColor = RGB(255,

0, 0) Then Form1.c11.BorderColor = RGB(255, 0, 0) Form3.c11.BorderColor = RGB(255, 0, 0)

ElseIf cmd100.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1009.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1349.BackColor = RGB(255, 0, 0) And cmd1002.BackColor = RGB(255,

0, 0) Then Form1.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0) Form3.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0) End If

If cmd100.BackColor = RGB(0, 255, 0) And cmd133.BackColor = RGB(0, 255, 0) Then Form1.c11.BorderColor = RGB(0, 0, 0)

Form3.c11.BorderColor = RGB(0, 0, 0) End If

If cmd100.BackColor = RGB(0, 255, 0) And Form3.cmd134.BackColor = RGB(0, 255,

0) Then Form1.c12.BorderColor = RGB(0, 0, 0) Form3.c12.BorderColor = RGB(0, 0, 0) End If

The code checks if multiple command buttons and border colors are set to red (RGB(255, 0, 0)) It evaluates various combinations of buttons and borders, returning true if any of the specified conditions are met, indicating that at least one of the buttons or borders is red.

ElseIf cmd100.BackColor = RGB(0, 255, 0) And (cmd173.BackColor = RGB(0, 255, 0)

Or cmd1731.BackColor = RGB(0, 255, 0) Or cmd1737.BackColor = RGB(0, 255, 0) Or c11.BorderColor = RGB(0, 0, 0)) Then

The condition checks if multiple command buttons (cmd100, cmd1009, cmd1719, cmd1001, cmd1002, cmd171, cmd1717, cmd1711, cmd1712, and cmd1719) have a red background color (RGB(255, 0, 0)) It also evaluates whether specific border colors (c11, c12, c19) match the same red color, indicating that a combination of these elements must be satisfied for the condition to be true.

The code checks for specific conditions where multiple command buttons and border colors are set to red (RGB(255, 0, 0)) It evaluates various combinations, ensuring that if certain buttons (cmd100, cmd1009, cmd1759) and their respective border colors (c11, c12, c19) are red, a specific action will be triggered The logic involves both direct comparisons and nested conditions to determine if any of the specified elements meet the criteria for being red.

The code checks if multiple command buttons (cmd100, cmd1009, cmd1779, cmd1001, cmd1002, cmd177, cmd1777, cmd1771, cmd1772, cmd1779) have a red background color (RGB(255, 0, 0)) It also verifies if certain border colors (c11, c12, c19) are red, establishing various conditions for the return of results based on these color checks.

The code checks if multiple command buttons have a red background color (RGB(255, 0, 0)), specifically cmd100, cmd1009, and Form3.cmd1729 Additionally, it evaluates conditions involving cmd1001 and cmd1002, ensuring that either cmd1001's background color and c11's border color are red, or cmd1002's background color and c12's border color are red The logic extends to Form3.cmd172, indicating a comprehensive check for red coloring across various elements.

= RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1727.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1721.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.c11.BorderColor = RGB(255,

0, 0)) Or (Form3.cmd172.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1727.BackColor

= RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1722.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0)) Or (Form3.cmd172.BackColor = RGB(255, 0,

0) And Form3.cmd1727.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1729.BackColor RGB(255, 0, 0) And Form3.c19.BorderColor = RGB(255, 0, 0)) Then

Form3.Text1.Text = "co dien"

ElseIf cmd100.BackColor = RGB(0, 255, 0) And (Form3.cmd172.BackColor = RGB(0,

255, 0) Or Form3.cmd1722.BackColor = RGB(0, 255, 0) Or Form3.cmd1727.BackColor

= RGB(0, 255, 0) Or Form3.c12.BorderColor = RGB(0, 0, 0)) Then Form3.Text1.Text = " mat dien"

The code checks if multiple command buttons have a red background color (RGB(255, 0, 0)) Specifically, it evaluates if cmd100, cmd1009, and Form3.cmd1749 are red, and further examines the conditions involving cmd1001 and cmd1002 along with their respective border colors If any of these conditions are met, it indicates a specific state or action within the application.

The condition checks if multiple command buttons have a red background color (RGB 255, 0, 0), specifically cmd100, cmd1009, and Form3.cmd1769 Additionally, it verifies if either cmd1001 has a red background along with c11's border color being red, or cmd1002 with c12's border color also being red Lastly, it includes a check for Form3.cmd176's background color.

The code checks if multiple command buttons have a red background color (RGB(255, 0, 0)) Specifically, it evaluates if cmd100, cmd1009, and Form3.cmd1789 are red, and also verifies conditions involving cmd1001 and cmd1002 alongside their respective border colors (c11 and c12) If these conditions are met, it indicates a specific state or action within the form.

= RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1782.BackColor = RGB(255, 0, 0) And

Form3.c12.BorderColor = RGB(255, 0, 0)) Or (Form3.cmd178.BackColor = RGB(255, 0,

The code checks if multiple command buttons (cmd100, cmd1009, cmd1319, cmd1001, cmd1002, cmd131, cmd1313, cmd1311, and cmd1312) have a red background color (RGB(255, 0, 0)) and verifies specific border colors (c11 and c12) for certain conditions If all these conditions are met, a specific action or result is triggered.

Command1.BackColor = RGB(255, 0, 0) ElseIf cmd100.BackColor = RGB(0, 255, 0) And cmd131.BackColor = RGB(0, 255, 0) Then

Command1.BackColor = RGB(0, 255, 0) Text2.Text = " mat dien "

Text6.Text = " mat dien " cmd331.BackColor = RGB(0, 255, 0) cmd371.BackColor = RGB(0, 255, 0) cmd373.BackColor = RGB(0, 255, 0) cmd375.BackColor = RGB(0, 255, 0) cmd441.BackColor = RGB(0, 255, 0) cmd442.BackColor = RGB(0, 255, 0) End If

If the background color of cmd100, cmd1009, and Form3.cmd1329 is set to red (RGB(255, 0, 0)), and either cmd1001's background color is red while c11's border color is also red, or cmd1002's background color is red with c12's border color being red, then the condition is satisfied.

= RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1323.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1321.BackColor = RGB(255, 0, 0) And c11.BorderColor = RGB(255, 0, 0))

Or (Form3.cmd132.BackColor = RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1323.BackColor RGB(255, 0, 0) And Form3.cmd1322.BackColor = RGB(255, 0, 0) And c12.BorderColor

= RGB(255, 0, 0)) Then Form3.cmdmba2.BackColor = RGB(255, 0, 0) ElseIf cmd100.BackColor = RGB(0, 255, 0) And Form3.cmd132.BackColor = RGB(0,

255, 0) Then Form3.cmdmba2.BackColor = RGB(0, 255, 0) Form3.Text5.Text = " mat dien "

In the code snippet, multiple command buttons on Form3 are assigned a background color of green using the RGB function, specifically RGB(0, 255, 0) This consistent color assignment applies to cmd332, cmd372, cmd374, cmd376, cmd671, cmd672, cmd673, and cmd674, ensuring a uniform appearance across these elements.

When the user clicks the "cmd131" button, a confirmation message appears asking, "Do you want to turn off the cutting machine?" with options to respond "Yes" or "No." This dialog features a question icon and is titled "Cutting Machine 131." The user's response is then processed accordingly.

Tiêu đề	Giới Thiệu Về Trạm Biến Áp 220 Kv Hà Đông Tìm Hiểu Hệ Thống SCADA Quản Lý Trạm Điện Tìm Hiểu Về Thiết Bị Điều Khiển Logic Khả Trình
Trường học	Trường Đại Học Điện Lực
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	tiểu luận
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	1,39 MB