- OPC: OLE for Process Control- LAN: Mạng cục bộ- WAN: Mạng diện rộng- DCS – H ệ điều khiển phân tán - TD Text display– - TP Touch panel– - OP Operator panel– - MPI: Multi Point Interfac
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP NGUYỄN TRỌNG HUY Hà Nội – 2007 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113923541000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -Nguyễn Trọng Huy “ NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ TÍCH HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP ” Chuyên nghành: Điều khiển tự động LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG Người hướng dẫn khoa học PGS.TS Đinh Văn Nhã Hà Nội – 2007 -1Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục…………………………………………………………………………… Danh mục chữ viết tắt………………………………………………………… Danh mục bảng biểu……………………………………………………………… Danh mục hình vẽ………………………………………………………………… Mở đầu…………………………………………………………………………….10 Chương 1: Hệ thống điều khiển giám sát công nghiệp 1.1 Khái niệm SCADA…………………… ………………….… 12 1.2 Các hệ SCADA giới………………………………….… 17 1.2.1 Hệ giám sát Intellution - iFix……………………….… 17 1.2.2 Hệ giám sát Wonderware – Intouch……………….… 17 1.2.3 Hệ giám sát Siemens – WinCC………………………….18 1.3 Giới thiệu hệ điều khiển giám sát Siemens………………… 19 1.3.1 Phần mềm Engineering – STEP7……………………… … 19 1.3.2 Phần mềm SCADA - HMI 23 1.3.3 Truyền thông…………………………………………… 25 1.3.3.1Mạng MPI…………………………………………….… 26 1.3.3.2Mạng Profibus……………………………………….… 28 1.3.3.3 Mạng Industrial Ethernet……………………………… 32 Chương 2: Thiết kế lựa chọn hệ thống điều khiển nhà máy bia Sài Gòn – Daklak -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007 -2Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội 2.1 Tổng quan nhà máy bia sơ đồ nguyên lý nhà máy bia Sài Gòn-Daklak………………………………………………….33 2.1.1 Tổng quan nhà máy bia…………………………………… 33 2.1.2 Sơ đồ nguyên lý nhà máy bia Sài Gòn-Daklak………… ….36 2.2 Hệ thống điều khiển lựa chọn thiết bị……………………………44 2.2.1 Hệ thống điều khiển…………………………… ……… 44 2.2.2 Lựa chọn thiết bị………………………………………… 46 2.3 Thiết kế động lực điều khiển………………………………….… 47 2.3.1 Thiết kế động lực……………………………………………47 2.3.2 Thiết kế mạch điều khiển…………………………………….51 Chương 3: Hệ CIP nhà máy bia đại 3.1 Thực trạng nhà máy bia Việt Nam………………………….53 3.1.1 Khái quát…………………………………………………… 53 3.1.2 Thực trạng Việt Nam………………………………… .55 3.2 Yêu cầu sơ đồ công nghệ………………………………………… 56 3.2.1 Các trình hệ CIP………………………………56 3.2.2 Một số hóa chất dùng hệ CIP…………………………….57 3.2.2.1 Sơ đồ công nghệ hệ CIP nhà máy bia Sài Gòn – Daklak………………………………………………….………….….58 3.2.2.2 Hệ thống CIP nhà nấu……………………………… ….58 3.2.2.3 Hệ thống CIP trung tâm…………………………… … 59 3.3 Lựa chọn thiết bị, thiết kế mạch động lực điều khiển…………… 63 3.3.1 Thiết bị hệ CIP……………………………………… …64 3.3.2 Thiết kế mạch động lực điều khiển cho hệ CIP nấu……… 64 3.3.3 Thiết kế mạch điều khiển điều khiển cho hệ CIP trung tâm 65 -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007 -3Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội 3.4 Giải pháp lập trình hệ thống… …………………………….… .65 3.4.1 Giải pháp…………………………………….……….……………65 3.4.2 Lập trình……………………………………… ………….………67 Chương 4: Tích hợp hệ thống điều khiển tự động phần mềm Braumat ứng dụng công nghệ sản xuất Bia 4.1 Tích hợp hệ thống phần mềm Braumat……………………… ………82 4.1.1 Phần dành cho người vận hành giám sát………………………… 82 4.1.2 Phần dành cho người quản lý lập trình điều khiển… ………87 4.2 Ứng dụng cụ thể vào lập trình hệ CIP nhà máy bia…… ……… 93 4.2.1 CIP nhà chiết chai - Krones Botting line……………….………… 93 4.2.2 CIP hệ tank lên men…………………………………….………… 96 4.2.3 CIP hệ tank thành phẩm………………………………… ……… 99 4.2.4 CIP hệ tank chứa men…………………………………… ……….100 4.2.5 CIP hệ nấu………………………………………………………….103 4.3 Chạy chương trình…………………………………………………… 105 4.3.1 Màn hình hệ CIP dây chuyền chiết chai ………………………… 105 4.3.2 Màn hình hệ CIP tank chứa bia thành phẩm………………………108 4.3.3 Màn hình hệ CIP tank lên men, chứa men đường ống cấp men.110 4.3.4 Màn hình hệ CIP tank chứa nước khí………………………….111 4.3.5 Màn hình hệ CIP lọc bia Kieselguhr Filter (KG)……….… 113 4.3.6 Màn hình hệ CIP lọc PVPP, đường ống………….………… 114 4.3.7 Màn hình hệ CIP nấu……………………….…………………… 116 4.4 Kết nghiên cứu ứng dụng………………………………………117 Kết luận………………………………………………………………………………119 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………………120 Phụ lục -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007 -4Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN - SCADA: Supervisory Control And Data Acquistion - hệ thống giám sát thu thập liệu công nghiệp HMI: Human Machine Interface - hệ thống giám sát người – máy QTCN - Q trình cơng nghệ PID – Bộ điều khiển khuếch đại – tích phân – vi phân PLC – Bộ điều khiển có khả lập trình OPC: OLE for Process Control LAN: Mạng cục WAN: Mạng diện rộng DCS – Hệ điều khiển phân tán TD – Text display TP – Touch panel OP – Operator panel MPI: Multi Point Interface DP: Decentralized Periphery Profibus – FMS: Fieldbus Message Specification Profibus – PA: Process Automation SADABECO – Công ty cổ phần bia Sài Gịn - Daklak POLYCO – Cơng ty điện nhiệt lạnh Bách Khoa KRONES AG – Công ty Krones – cộng hịa liên bang Đức IMECO - Cơng ty khí xây lắp cơng nghiệp SABECO – Tổng cơng ty bia Sài Gịn HABECO – Tổng cơng ty bia Hà Nội CIP: Cleaning In Place IE: Industrial Ethernet PCU: Process Control Unit IOS: Interface Operating Station TBF: Tank bia thành phẩm CCT: Tank lên men D/A Water: Nước khử khí KG: Kieselguhr Filter – Máy lọc KG PVPP Filter - Máy lọc PVPP -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007 -5Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU SỬ DỤNG TRONG LUẬN VĂN Bảng 1: Khoảng cách tương ứng mạng Bảng 2: Phân loại tính chất hóa học chất bẩn Bảng 3: Độ điện dẫn tương ứng nồng độ Acid trimeta HC Bảng 4: Độ điện dẫn tương ứng nồng độ Caustic -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007 -6Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ TRONG LUẬN VĂN Hình 1.01- Cấu trúc phân cấp hệ điều khiển Hình 1.02-Q trình xử lý thơng tin điều khiển thơng thường Hình 1.03-Q trình xử lý thơng tin hệ thống điều khiển tự động Hình 1.04- Đặt địa cho mạng MPI Hình 1.05-Mơ hình mạng MPI Hình 1.06-Mơ hình mạng Profibus Hình 1.07- Truyền thơng mạng Profibus Hình 2.01 - Sơ đồ tống quan cơng đoạn nhà máy bia Hình 2.02-Sơ đồ khối trình sản xuất nhà máy bia Sài Gịn – Daklak Hình 2.03 - Hệ thống xay nghiền – Malt Hình 2.04 - Hệ thống xay nghiền - Gạo Hình 2.05 - Hệ thống nhà nấu - Nồi hồ hóa, đường hóa Hình 2.06 - Hệ thống nhà nấu – Nồi lọc bã Hình2.07 - Hệ thống nhà nấu – Thùng trung gian Hình 2.08 - Hệ thống nhà nấu – Nồi sôi hoa Hình2.09 - Hệ thống nhà nấu – Thùng lắng xốy Hình 2.10 - Hệ thống nhà nấu – Máy làm lạnh dịch đường -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007 -7Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 2.11 - Hệ thống nhà nấu – Nước nấu Hình 2.12 - Hệ thống nhà nấu – CIP nấu Hình 2.13 - Hệ thống nhà men – 17 Tank lên men Hình 2.14 - Hệ thống nhà men – Tank chứa men Hình2.15 - Hệ thống nhà men – 03 Tank thành phẩm Hình 2.16 - Hệ thống nhà men – CIP trung tâm Hình 2.17 – Mơ hình tổng quan hệ tự động hóa nhà máy Hình 2.18- Sơ đồ động lực điều khiển động quay trực tiếp Hình 2.19- Sơ đồ động lực điều khiển động quay chiều Hình 2.20- Sơ đồ động lực điều khiển động chiều qua biến tần Hình 2.21- Sơ đồ động lực điều khiển động chiều qua biến tần Hình 2.22- Sơ đồ động lực điều khiển động khởi động mềm Hình 2.23- Sơ đồ động lực điều khiển động bơm chạy Cascade Hình 2.24- Sơ đồ mạch đấu dây tín hiệu vào đo mức liên tục 4-20 mA Hình 2.25- Sơ đồ mạch đấu dây tín hiệu dạng dịng 4-20 mA Hình 3.01- Sơ đồ cơng nghệ CIP nhà nấu Hình 3.02-Sơ đồ cơng nghệ hệ CIP trung tâm Hình 4.01 - Giao diện Main menu Hình 4.02 – Thẻ Process Monitoring -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007 -8Luận văn thạc sĩ Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Hình 4.03 – Thẻ Process Supervising Hình 4.04 – Thẻ Process Archives Hình 4.05 - Mơ hình hoạt động ICM Hình 4.06 - Thẻ Programm Service tools Hình 4.07 - Thẻ Engineering tools Hình 4.08 - Thẻ Administration Hình 4.09 - Thẻ System diagnostic Hình 4.10 - Thẻ Process service tools Hình 4.11 - Tuần tự bước chạy chương trình tự động CIP Chiết định kỳ Hình 4.12 - Tuần tự bước chương trình chạy CIP đường cấp bia chiết Hình 4.13 - Tuần tự chạy chương trình CIP máy chiết trước chiết Hình 4.14 - Tuần tự chạy chương trình CIP máy chiết sau ngừng chiết Hình 4.15 - Tuần tự bước chuẩn nồng độ Caustic cho CIP chiết Hình 4.16 - Tuần tự bước chạy CIP Tank lên men định kỳ Hình 4.17 - Tuần tự chương trình CIP tank lên men ACID + OXONIA Hình 4.18 - Tuần tự chạy CIP tank lên men CAUSTIC + OXONIA Hình 4.19 - Tuần tự chạy CIP định kỳ Tank thành phẩm Hình 4.20 - Tuần tự chạy CIP Tank thành phẩm ACID + OXONIA Hình 4.21 - Tuần tự bước chạy CIP định kỳ tank chứa men định kỳ -Học viên: Nguyễn Trọng Huy Cao học điều khiển 2005 – 2007