Nghiên ứu tíh hợp nâng ao hệ điều khiển tự động bến xuất xăng dầu ô tô xite với giải pháp sử dụng controllogix5000 rokwell automation

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- Họ và tên tác giả luận vănTRẦN ĐỨC BÌNHTÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂNNghiên cứu tích hợp nâng cao hệ điều khiển tự động bến xuất xăn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

2

M Ụ C LỤ C

Trang ph bìa ……… 1 ụDanh m c các hình v ……….6 ụ ẽ

L i m u ……….9 ờ ở đầCHƯƠNG 1 - T NG QUAN B N XU T VÀ VỔ Ế Ấ ẤN ĐỀ Ự ĐỘ T NG HÓA 111.1 B n xu t và phân tích b n xu t vế ấ ế ấ ới tư cách là đối tượng t ng hóa 11ự độ1.2 N i dung bài toán t ng hóa b n xu t 12ộ ự độ ế ấCHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHI N 15Ể2.1 Mô hình điều khi n s d ng b u khi n m k t h p PLC 15ể ử ụ ộ điề ể ẻ ế ợ2.2 Mô hình s d ng PLC k t h p v i các màn hình HMI 18ử ụ ế ợ ớ2.2.1 Mô hình s d ng PLC và HMI c a Siemens: 18ử ụ ủ2.2.2 Mô hình s d ng PLC và HMI c a Rockwell Automation: 18ử ụ ủ2.3 Mô hình s d ng B u khi n m k t h p máy tính 21ử ụ ộ điề ể ẻ ế ợCHƯƠNG 3 - TÍCH HỢP H TH NG T Ệ Ố Ự ĐỘNG HÓA B N XU T 22Ế Ấ3.1 Thi t lế ập sơ đồ ấ c u trúc h th ng t ng hóa 22ệ ố ự độ3.1.1 Mô hình thi t k t ng quan h thế ế ổ ệ ống 223.1.2 Các chế độ ấ xu t hàng áp d ng cho b n xu t t ng hóa 24ụ ế ấ ự độ3.1.3 Quy trình xu t hàng ấ ở chế độ ự độ t ng 263.1.4 Các thi t k hoàn thi n gi i pháp 26ế ế để ệ ả3.1.5 Lựa chọn phần cứng, thi t b và ph n m m cho h u khi n t ng ế ị ầ ề ệ điề ể ự độ

B n Xu t 27ế ấ3.2 Lắp đặt các thiế ịt b công ngh 29ệ3.3 PLC và các ghép n i h th ng 30ố ệ ố3.3.1 Sơ lược về dòng PLC ControlLogix – Rockwell Automation 303.3.2 Mô hình ghép n i 32ố

3

3.3.3 Mạch điều khiển cho các họng 33

3.3.4 Mạch điều khiển van 34

3.3.5 Mạch đấu n i vố ới bộ phát xung 34

3.3.6 Mạch đấu n i cố ảm biến nhiệt độ 35

3.3.7 M ch n i truy n thông v i MicroLoad.NET 35ạ ố ề ớ 3.3.8 Đầu ra tín hiệu điều khiể ủa BƠM và Van điện c n 36

3.3.9 T u khiủ điề ển và giá đỡ ộ b Batch Controller 37

CHƯƠNG 4 - TÍCH HỢP H SCADA B N XU T 39Ệ Ế Ấ 4.1 Lưu đồ điề u khi n xu t hàng - Quy trình lu ng d li u 40ể ấ ồ ữ ệ 4.2 Thi t k ế ế cơ sở ữ ệ d li u 43

4.3 FactoryTalk Transaction Manager (FTTM) và các giao d ch PLC v i ị ớ FTTM 45

4.3.1 T ng quan v phổ ề ần mềm Factory Talk Transaction Manager 45

4.3.2 Giao d ch 1 - Ki m tra mã l nh 47ị ể ệ 4.3.3 Giao d ch 2 - Chu n b xu t hàng 48ị ẩ ị ấ 4.3.4 Giao d ch 3 - ị Ghi số ệ ừ li u t PLC v CSDL khi k t thúc 48ề ế 4.3.5 Giao d ch 4 - Th i gian TimeOut 50ị ờ 4.3.6 Giao d ch 5 – ị Lưu dữ ệ ị li u l ch s 50ử 4.4 FactoryTalk View và giám sát h ng 51ệthố 4.4.1 Gi i thiớ ệu hệ FactoryTalk View và FactoryTalk View Se 51 4.4.2 Màn hình giao diện điều khi n giám sát 53ể 4.5 Phần m m truy xu t d li u 54ề ấ ữ ệ CHƯƠNG 5 - GIỚI THI U CÁC THI T B 56Ệ Ế Ị 5.1 B u khi n m Batch Controller MicroLoad.NET 56ộ điề ể ẻ

4

5.1.1 Gi i thiớ ệu bộ điề u khi n m 56ể ẻ5.1.2 Gi i thi u MicroLoad.NET 56ớ ệ5.1.3 Các chú ý cài đặt và c u hình MicroLoad.NET 57ấ5.1.4 Biểu đồ IO của một MicroLoad.NET 595.1.5 Kích thước của MicroLoad.Net 615.1.6 Bên trong m t MicroLoad.Net 61ộ5.1.7 Mạch điều khiển bên trong một MicroLoad.Net 625.1.8 Thông s k thu t khác c a MicroLoad.Net 62ố ỹ ậ ủ5.1.9 Truy n thông về ới MicroLoad.Net 645.1.10 Modbus và MicroLoad.Net 655.2 Van điện điều khi n 66ể5.2.1 C u t o van Daniel Digital Control Valve 67ấ ạ5.2.2 Nguyên lý hoạt động và cách điều khi n van 68ể5.2.3 Các tiêu chuẩn đạt được: 705.3 C m bi n nhiả ế ệt độ 705.3.1 Gi i thi u 70ớ ệ5.3.2 Thông s k thu t 70ố ỹ ậ5.4 Lượng k Oval 70ế5.4.1 B thi t b ng k Oval 70ộ ế ị lượ ế5.4.2 Nguyên lý hoạt động 725.4.3 Thông s k thuố ỹ ật chỉ tiêu phòng n 74ổCHƯƠNG 6 - CÁC THIẾT K NÂNG CAO 75Ế6.1 Các gi i pháp thiả ết kế ự d phòng (Redundancy) 756.1.1 Redundancy cho h ệPLC 75

5

6.2 S d ng các thi t b ử ụ ế ịchống sét cho b n xu t 78ế ấ6.2.1 Mạch chống sét cho b phát xung: 79ộ6.2.2 Mạch chống sét cho c m bi n nhiả ế ệt độ: 796.2.3 Mạch chống sét cho đường truy n thông v i Batch Controller: 80ề ớ6.2.4 Mạch chống sét cho ngu n vào cồ ủa tủ điề u khi n trung tâm: 80ể6.2.5 Mạch chống sét đường nguồn cho MicroLoad.Net 816.2.6 Mạch chống sét cho các cuộn hút của Van điện 816.2.7 Mạch chống sét cho Bơm 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

6

Hình 1.1 - Hình nh b n xu t ô tô xitec tả ế ấ ại kho Đức Giang – KV1 – Petrolimex 11Hình 2.1 - S d ng b u khiử ụ ộ điề ển mẻ ế ợp vớ k t h i PLC (Rockwell) 15Hình 2.2 - B n xuế ất Đỗ Xã – Công ty xăng dầu Hà Nam Ninh – Petrolimex s d ng ử ụ

mô hình PLC Rockwell – B u khiộ điề ển mẻ 16Hình 2.3 - Mô hình s d ng PLC - HMI và ph n m m hãng Siemens 18ử ụ ầ ềHình 2.4 - Mô hình s d ng PLC - HMI và ph n m m hãng Rockwell 19ử ụ ầ ềHình 2.5 - Mô hình s d ng b u khi n m k t h p v i máy tính 21ử ụ ộ điề ể ẻ ế ợ ớHình 3.1- T ng quan h t ng hóa s dổ ệ ự độ ử ụng bộ điề u khi n m k t h p PLC ể ẻ ế ợ

Controllogix5000 của Rockwell Automation 22

B ng các thi t b , phả ế ị ần mềm b n quy n s dả ề ử ụng 28Hình 3.2 - B trí các thi t b ố ế ịtrên mỗ ọi h ng xu t 29ấHình 3.3 - Hình ảnh bộ Controllogix5000 của Rockwell Automation 31Hình 3.4 - Mô hình ghép n i h th ng 32ố ệ ốHình 3.5 - Mạch điều khi n cho m t h ng 33ể ộ ọHình 3.6 - Mạch điều khi n Van 34ểHình 3.7 - Mạch đấu n i phát xung vố ới MicroLoad.NET 35Hình 3.8 - u nĐấ ối cảm bi n nhiế ệt độ ớ v i MicroLoad.NET 35Hình 3.9 - u n i truy n thông RS485 và Đấ ố ề ấn định địa chỉ Modbus cho các

MicroLoad.NET 36Hình 3.10 - Chân đế để ắ l p thi t b ế ịBatch Controller 37Hình 3.11 - Hình nh t u khi n 38ả ủ điề ểHình 4.1 - Quy trình lu ng d li u 40ồ ữ ệHình 4.2 - Lưu đồ điề u khi n xuể ất hàng 42

7

Hình 4.3 - FactoryTalk Transaction Manager 45

Hình 4.4 - FactoryTalk View system 51

Hình 4.5 - Các thông s quá trình hi n th cố ể ị ủa mộ ọng xuất h t 53

Hình 4.6 - Truy xu t b ng mã l nh 54ấ ả ệ Hình 4.7 - Truy xu t b ng d li u c nh báo, event 55ấ ả ữ ệ ả Hình 4.8 - Truy xu t l ch s ấ ị ử quá trình bơm hàng của lệnh 55

Hình 5.1 - Biểu đồIO của MicroLoad.NET 60

Hình 5.2 - Hình v th hiẽ ể ện kích thước của MicroLoad.NET 61

Hình 5.3 - Bên trong m t MicroLoad.Net 61ộ Hình 5.4 - Bo m ch v i các switch c u hình c a MicroLoad.NET 62ạ ớ ấ ủ Hình 5.5 - Hình ảnh van điện Daniel Digital Control Valve 66

Hình 5.6 - Nguyên ly c u t o Daniel Digital Control Valve 67ấ ạ Hình 5.7 - Van điệ ở ị trí đóngn v 68

Hình 5.8 - Van điệ ở ịn v trí m 69ở Hình 5.9 - Van điệ ở ịn v trí khóa th y l c 69ủ ự Hình 5.10 - Hình ảnh thân lượng k Oval (ph n thân) 71ế ầ Hình 5.11 - Đồng hồ cơ của lượng kế Oval 71

Hình 5.12 - Hình nh b phát xung cả ộ ủa Oval 72

Hình 5.13 - Hình nh cả ặp bánh răng bộ đo lưu lượng Oval 73

Hình 5.14 - Hình ảnh Cơ cấu truyền động của 2 bánh răng oval 73

Hình 5.15 - Hình vẽ mô t nguyên lý hoả ạt động c a phát xung Oval 74ủ Hình 6.1 - Mô hình Redundancy 77

Hình 6.2 - Mạch chống sét cho b phát xung 79ộ Hình 6.3 - Mạch chống sét cho c m bi n nhiả ế ệt độ 79

8

Hình 6.4 - Mạch chống sét cho truy n thông v i MicroLoad.NET 80ề ớHình 6.5 - Mạch chống sét đường ngu n AC 220V cho t u khi n 80ồ ủ điề ểHình 6.6 - Mạch chống sét nguồn vào cho MicroLoad.Net 81Hình 6.7 - Mạch chống sét cho các cu n hút cộ ủa Van điện 81Hình 6.8 - Mạch chống sét cho Bơm 81

9

L I M Ờ Ở ĐẦU Xăng dầu là loại hàng hóa đặc bi t mang tính chiệ ến lược không th thi u và liên ể ếquan m t thiậ ết đến đời sống kinh t xã h i, an ninh qu c giaế ộ ố Xác định t m quan ầ

trọng của mặt hàng này nên các đơn vị cung ứng xăng dầu luôn hoạch định các

giải pháp nhằm đáp ứng đủ xăng dầu cho đất nước trong nhiều khâu ừ khâu nhậ t p

khẩu đến quản lý phân phối và khai thác Trong số ững bài toán kỹ nh thuật vềngành xăng dầu thì bài toán v t ng hóa B n Xuề ự độ ế ất đem lại nhi u quan tâm cho ề

việc khai thác và quản lý hệ ống xuất nhật xăng dầu Làm thế nào tích hợp thành thcông hệ ố th ng tự động hóa cho B n xuế ất xăng dầu (b n xu t ô tô xitec), tế ấ ừ đó giúp

giảm sức người, giảm hao phí, nâng cao giá trị lao động… Đồ án hướng đến việc nghiên cứu – tích hợp – nâng cao hệ ống điề th u khi n tể ự động cho b n xuế ất xăng

d u ô tô xiec và: ầ

- Tìm hi u các thi t b công ngh ể ế ị ệ

- Nghiên cứu và làm chủ công nghệ ự động hóa bến xuất, tiến tới có thể độc t

l p tri n khai m t h th ng t ng hóa b n xu t m i nậ ể ộ ệ ố ự độ ế ấ ớ ếu có điều ki n ệ

- Nghiên cứu và sử ụng được các giải pháp tự động hóa của hãng Rockwell dAutomation cho bài toán B n xuế ất nói riêng, và xa hơn có thểlàm chủ cho các bài toán t ng hóa khác ự độ

- Đề xuất những giải pháp giúp nâng cao hệ thống điều khiển thực tế đã áp

dụng, cũng như phương hướng nghiên c u phát tri n cứ ể ủa đề tài

Sau th i gianờ được sự hướng dẫn tận tình c a th y giáo ủ ầ TS Nguyễ n Minh H và ệ

các thầy cô trong Viện Điện, luận văn ủa em đã hoàn thiệ c n Tuy nhiên o th i gian d ờ

và năng lực b n thân còn h n ch nên luả ạ ế ận văn của em ch c ch n còn nhi u thi u ắ ắ ề ếsót, em rất mong được sự chỉ ạy và đóng góp ý kiế ủa thầ d n c y cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2013

Học viên

TR ẦN ĐỨ C BÌNH

11

CHƯƠNG 1 - T Ổ NG QUAN BẾN XUẤ VÀ VẤ T N Đ Ề T Ự

ĐỘ NG HÓA

1.1 Bến xuất và phân tích bến xuất với tư cách là đ i tư ố ợ ng tự độ ng hóa

B n xu t là khái ni m thông dế ấ ệ ụng trong ngày xăng dầu Bến xuất thường được xây d ng trong các kho chự ứa xăng dầu Đây là nơi xăng dầu chuy n t ể ừ các bồ ển b chứa trong kho vào các phương tiệ ận v n chuy n ể

Hình 1.1 - Hình nh b n xu t ô tô xitec tả ế ấ ại kho Đức Giang – KV1 – Petrolimex

B n xu t phân loế ấ ại theo phương tiện chuyên ch , g m có b n xu t thở ồ ế ấ ủy (bơm hàng cho phương tiện tàu th y), b n xuủ ế ất wagon (bơm hàng cho tàu hỏa –

wagon)…

M t b n xu t ô tô xitec nói riêng và b n xu t ộ ế ấ ế ấ xăng dầu nói chung thường bao

g m h th ng ng công nghồ ệ ố ố ệ, các bơm, các van, các bầ ọu l c, các lượng k , h th ng ế ệ ốđường ng công ngh , và giàn xu t Giàn xu t ch a các h ng xu t Xố ệ ấ ấ ứ ọ ấ ăng dầu qua h ệ

th ng công ngh ố ệ sau đó qua các họng xuất chả đến các phương tiện vậy n chuy ển

M t b n xu t làm nhi m v ộ ế ấ ệ ụ bơm và xuất bán hàng, thông s v ố ề bơm đúng và đủhàng là thông s quan tr ng, ngoài ra do nghi p v giao nh n yêu c u quy chuố ọ ệ ụ ậ ầ ẩn vềlít 15 để làm chu n nên là thông s nhiẩ ố ệt độ trung bình cũng là thông số ầ c n quan

12

tâm Đối tượng điều khiể ự ếp là các bơm và các van điện tr c ti n Các thông s u ố đầvào có th k n là nhiể ể đế ệt độ ứ t c thời của lô hàng và đầu ra của các bộ đo - chuy n ểđổi lượng lít thành xung M i lỗ ần bơm hay mỗi đơn hàng được coi là m t m và các ộ ẻ

b u khi n s thộ điề ể ẽ ực hiện điều khi n tr c tiể ự ếp các mẻ này

Ngành t ng hóa trong nhự độ ững năm gần đây đang phát triển mạnh mẽ và đúng như tên gọ ủi c a mình, t ng hóa giúp gi i quy t bài toán nâng cao tính hi u qu ự độ ả ế ệ ảlao động, phóng sức lao động của con người, nâng cao tính chính xác c a h ủ ệ

th ng… T ố ự động hóa được ứng d ng ngày m t r ng rãi trong các ngành công ụ ộ ộnghi p cệ ủa nước ta và trong ngành xăng dầu cũngv y, vậ ấn đề đượ đặc t ra là tri n ểkhai t ng hóa cho các b n xuự độ ế ất để đáp ứng yêu c u công nghi p hóa, hiầ ệ ện đại hóa đất nước

Thêm vào đó, các bến xu t v n hành b ng tay thì viấ ậ ằ ệc lưu trữ các s li u ph c ố ệ ụ

v nghiụ ệp vụ hay kiểm tra giám sát là điều khó có th th c hi n T ng hóa b n ể ự ệ ự độ ế

xuất cũng đề ra giải pháp thu thập và lưu trữ các dữ ệ li u xuất hàng theo th i gian ờ

th c ự

M t b n xu t bao g m các giàn xu ộ ế ấ ồ ất, đông thờ ội m t giàn xu t l i ấ ạ bao gồm nhi u ề

h ng xuọ ất Bài toán t ự động hóa đặt ra ở đây là ựth c hi n u khi n t ng n ệ điề ể ự độ đế

t ng giàn xu t, t ng h ng xu t và từ ấ ừ ọ ấ ừng bơm, từng van… Và th c hi n bài toán t ự ệ ự

động hóa này thếnào?, tự động hóa đạt được cái gì…? T t c nhấ ả ững điều này s ẽđược phân tích trong các ph n sau cầ ủa đồ án Đồ án s làm sáng t ẽ ỏ các khâu để có

th cung c p gi i pháp t ng hóa toàn di n cho m t b n xu t (t ể ấ ả ự độ ệ ộ ế ấ ừcác ếb n xu t ấđang xuất hàng b ng tay, hay gi i pháp nâng cao cho m t s các b n xuằ ả ộ ố ế ất đã có hệ

th ng t ng hóa) ố ự độ

1.2 Nội dung bài toán tự độ ng hóa bế n xu t ấ

Các thông s k ố ỹ thuật chính củ ến xuấ a b t:

B n xuế ất được chọn để áp d ng t ng hóa có 4 giàn xu t, m i giàn xu t có 2 ụ ự độ ấ ỗ ấ

h ng xuọ ất Trước khi áp d ng t ng hóa, vi c xu t hàng hoàn toàn th công ụ ự độ ệ ấ ủ

Có 8 bơm cấp hàng độ ậc l p cho 8 h ng, m i h ng có b nút Start – ọ ỗ ọ ộ Stop điều khi n ểcác bơm này

13

Lưu lượng m i h ng: max 80 m3/h ỗ ọ

Quy trình xu ấ t hàng thủ công, chưa tự độ ng hóa:

Sau khi khách hàng đăng ký, phòng kinh doanh công ty sẽ ấ c p cho m t phi u mã ộ ế

l nh xu t hàng Lái xe xitec mang theo mã l nh này vào b n xuệ ấ ệ ế ất để ấ l y hàng Nhân viên t i b n xu t s kiạ ế ấ ẽ ểm tra các điều kiện an toàn theo quy định củ ừa t ng b n xu t ế ấ

và thông tin phi u mã l nh (mã lế ệ ệnh, lượng đặt, mã họng…), sau đó hướng d n Lái ẫ

xe vào khu vực họng xuất để ấ l y hàng

T i h ng xuạ ọ ất, công nhân đóng hàng tiếp nhận phi u mã lế ệnh, đặt lại giá tr 0 cho ị

đồng h ng k ki u cơ khíồ lượ ế ể Đặ ầt c n xu t vào c ch a c a xe xitec, m ấ ổ ứ ủ ở van đóng nhanh, và ấn nút Start để khởi động bơm bắt đầu bơm hàng Trong suốt quá trình bơm hàng, công nhân đóng hàng phải túc trực trên xe xitec, để quan sát lượng hàng (qua đồng h ồ cơ), khi hàng đã đủ, công nhân đóng hàng tắt bơm và đóng van đóng nhanh kết thúc quá trình bơm hàng Sau đó công nhân ghi lạ ố lượi s ng xuất thưc tếtrên đồng h ng k vào phồ lượ ế ần “lượng th c t ” c a phi u xu t hàng Công nhân ự ế ủ ế ấđóng hàng sẽ làm thêm thao tác nữa là đo nhiệt độ hàng trong xe sau đó ghi giá tr ịnhiệt độ này vào phi u mã l nh ế ệ

Quá trình xuất hàng tại họng xu t ấ đến đây là ế k t thúc Lái xe mang phi u xu t hàng ế ấ

tr lở ại phòng kinh doanh Nhân viên phòng kinh doanh trên cơ sở ố ệ s li u xu t hàng ấnày (lượng th c t , và nhiự ế ệt độ hàng) để làm cơ ởs xuất hóa đơn cho khách hàng

Yêu cầu bài toán đặt ra: Khi thi t k và ế ế ứng dụng h th ng t ng hóa cho ệ ố ự độ

b n xu t, ta ph i gi i quy t nh ng n i dung chi ti t sau: ế ấ ả ả ế ữ ộ ế

- Đưa ra g ải i pháp, s n phả ẩm để ả gi i quy t bài toán t ng hóa b n xu t ế ự độ ế ấ

- Xây d ng quy trình ự trao đổi thông tin, điều khi n, giám sát, v n hàng, báo ể ậcáo số ệ li u khép kín, minh b ch rõ ràng cho quá trình xu t hàng ạ ấ

- M i hỗ ọng xuất hàng có th xu t hàng t ể ấ ự động và độc lập: Các họng xuất có

th hoể ạt động t ự động và độc lập

- Gi m b t sai sót ch quan c a ả ớ ủ ủ con người vào h th ng ệ ố

- D li u v quá trình xu t hàng phữ ệ ề ấ ải được lưu lạ ở ột cơ sở ữ ệu đểi m d li phục

v nghi p v ụ ệ ụ

14

- Có màn hình cho cán b k thu t theo dõi các quá trình xu t hàng: Màn hình ộ ỹ ậ ấtheo dõi s hoự ạt động của hệ ống, các họng xuất, xe đang xuất, lượ th ng hàng đang xuất, lưu tốc, nhiệt độ ủ c a m ẻ đang xuất, cũng như các thông báo cảnh báo khác…

- Xác định được nhiệt độ trung bình của mỗi quá trình xuất hàng: Nhiệt độtrung bình là thông s quan tr ng, trong nghi p v b n xu t cố ọ ệ ụ ế ấ ủa ngành xăng

d u, nhiầ ệt độ trung bình của mẻ hàng có ý nghĩa nhiều hơn là nhiệt độ ức t

th i Qua giá tr nhiờ ị ệt độ này để xác định lít 15 – m t thông s dùng trong ộ ốgiao nh n hàng hóa ậ

- H th ng t ng hóa m i có s liên k t d li u v i phân h kinh doanh ệ ố ự độ ớ ự ế ữ ệ ớ ệ

15

CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN

2.1 Mô hình điều khi ể n sử ụ d ng b ộ ề đi u khi n m ể ẻ ế k t h p PLC ợ

Hình 2.1 - S d ng b ử ụ ộ điều khiển mẻ ế ợ k t h p v i PLC (Rockwell) ớ

đầu ra số, đầu vào tương tự đế n các thi t b c m biế ị ả ến và điều khi n cể ấp dưới

Các số nh n thu th p bao g m: tín hi u nhiậ ậ ồ ệ ệt độ (RTD) t ừcác cảm bi n nhi t ế ệ

độ, tín hi u xung t ệ ừ các lưu lượng k , và k t nế ế ối để điề u khiển bơm, điều khi n van ểđiện

16

M t PLC (Rockwell, Siemens ) s dộ ử ụng để ế ối điề k t n u khiể ự ếp các n tr c ti

b u khi n m ộ điề ể ẻ này PLC cũng đóng vai trò liên kế ớt v i phân h u khi n giám ệ điề ểsát cở ấp cao hơn

Hình 2.2 - B n xuế ất Đỗ Xã – Công ty xăng dầu Hà Nam Ninh – Petrolimex s d ng ử ụ

mô hình PLC Rockwell – B ộ điều khi n m ể ẻ

Trên máy tính điều khi n giám sát, b ph n mể ộ ầ ềm scada cũng được cài đặt để

th c hi n mự ệ ục đích giám sát điều khiển, cũng như thu thậ ố ệp s li u

B u khi n m ộ điề ể ẻ đóng vai trò điều khiển, tính toán, và cũng đóng vai trò là thi t b giao ti p vế ị ế ới người dùng (HMI) cở ấp trường T ừ đây ngườ ậi v n hành t i ạ

cấp trường có th thao tác v n hành, giám sát các thông s t màn hình c a thiể ậ ố ừ ủ ết bịnày

H th ng có th xu t hàng ệ ố ể ấ ởcác chế độ :

- Ch t ng: Ch ế độ ự độ ế độ được định nghĩa là có sự tham gia điều khiển của các phần mềm điều khi n giám sát thu th p s li u, và có s tham gia cể ậ ố ệ ự ủa các PLC điều khi n Batch controller Quá trình xu t hàng s di n ra hoàn ch nh ể ấ ẽ ễ ỉ

t kừ hâu phát hành hóa đơn ở máy tính kinh doanh, quá trình ti p theo PLC s ế ẽđiều khi n các Batch Controller và các b Batch Controller này s ti n hành ể ộ ẽ ếthu thập điều khi n các tham s c n thiể ố ầ ết, sau đó số ệ li u c n thiầ ết tự độ ng được tr v các b ng d liả ề ả ữ ệu đị h trướn c

17

- Ch bán t ng: ch khi các k t nế độ ự độ ế độ ế ối với PLC và k t n i v i phân h ế ố ớ ệđiều khi n giám sát b ể ị đứt đoạn Tuy nhiên các b u khi n m v n ho t ộ điề ể ẻ ẫ ạđộng được, cho phép người dùng nh p mã l nh tr c ti p t ậ ệ ự ế ừmàn hình - bàn phím của Batch Controller Các quá trình như điều khiển bơm, điều khi n ểvan, c p nh t nhiậ ậ ệt độthực tế, tính toán nhiệt độ trung bình vẫn được Batch Controller th c hi nự ệ Các số ệ li u xuất hàng sau đó sẽ được ghi bằng tay để

đến khâu cu i cùng là hoàn thiố ện hóa đơn Ch bán t ng ế độ ự độ này cũng có khá nhiều ý nghĩa khi mà phân hệ điề u khi n giám sát b m t, h th ng v n ể ị ấ ệ ố ẫ

t ự động hóa được một số khâu quan tr ng ọ

- Ch b ng tay: ch ế độ ằ ế độ sơ khai được định nghĩa khi các kế ố ớt n i v i phân h ệđiều khi n giám sát, PLC, Batch Controller hoàn toàn b m t Khi này các ể ị ấthao tác điều khiển bơm, đóng van đều ph i do công nhân v n hành Các s ả ậ ố

li u xu t hàng s ệ ấ ẽ được ghi lại băng tay trên các đồng h ki u khí ồ ể cơ

Các bộ điề u khi n m ể ẻ thường có giá thành tương đối cao, tuy nhiên s d ng ử ụ

nh ng b ữ ộ điều k ển mẻ tương tự như sử ụhi d ng nh ng chu n công nghiữ ẩ ệp được th ế

gi i công nh n: nó mang tớ ậ ới độ chính xác, và độ tin cậy tương đố ối t t

S dử ụng thêm các PLC đi kèm, cho phép xây dựng h u khi n giám sát trên ệ điề ểmáy tính s d ng nh ng ph n m m chuyên d ng (Siemens có WinCC, Rockwell có ử ụ ữ ầ ề ụRSView32, FactoryTalk View ) S d ng nh ng ph n m m này cho phép xây ử ụ ữ ầ ề

d ng ng d ng giao diự ứ ụ ện nhanh chóng, đơn giản và kh ả năng nâng cấp khi b n xu t ế ấ

m r ng cao ở ộ

M t khác, các b n xu t ngoài các h ng xu t, nhiặ ế ấ ọ ấ ều trường h p s ợ ẽphải tích h p ợ

c ảcác phân hệ báo tràn cho b n b , phân h ồ ể ệ đo cho bồn bể khi này chỉ ầ ổ c n b sung thêm các module chức năng tương ứng là có th tích hể ợp được, điều này r t ấquan tr ng, nó giúp kh ọ ả năng linh động của hệ ống cao, đáp ứng đượ th c nhi u yêu ề

18

chuy n s d ng nhiể ử ụ ều bơm, hoặc trường hợp nhiề ộ điều b u khi n m s d ng chung ể ẻ ử ụ

một bơm Trường hợp này s có mự ặt của PLC sẽ giúp cho việc chọ ựa bơm nào n l

s d ng, b nào xu t hàng s r t ti n l i ử ụ ể ấ ẽ ấ ệ ợ

2.2 Mô hình sử ụ d ng PLC kết hợ ớ p v i các màn hình HMI

2.2.1 Mô hình sử ụ d ng PLC và HMI c ủ a Siemens:

Hình 2.3 dưới mô t h s d ng PLC và HMI c a hãng Siemens Mả ệ ử ụ ủ ột hệPLC và các module c a dòng S7-ủ 300 được sử ụ d ng cho phân h u khi n T i ệ điề ể ạgiàn suất, màn hình HMI cho phép ngườ ậi v n hành thao tác và theo dõi c p ở ấ

trường là các màn hinh OP77A

Máy tính điều khi n giám sát s là các ph n mể ẽ ầ ềm đượ ậc l p trình và thi t k ế ếtrên n n WinCC, Simatics NET … ề

Hình 2.3 - Mô hình s d ng PLC - HMI và ph n m m hãng Siemens ử ụ ầ ề

2.2.2 Mô hình sử ụ d ng PLC và HMI c a Rockwell Automation: ủ

Hình 2.4 mô t h s d ng PLC và HMI c a hãng Rockwell AUtomation Mả ệ ử ụ ủ ột hệPLC và các module của dòng Controllogix5000 được sử ụ d ng cho phân h u ệ điề

19

khi n T i giàn suể ạ ất, màn hình HMI cho phép ngườ ậi v n hành thao tác và theo dõi ở

cấp trường là các màn hinh Panelview Plus 6

Máy tính điều khi n giám sát s d ng b ph n m m Factory Talk View, RSLinx, ể ử ụ ộ ầ ềFactory Talk Transaction Manager

Hình 2.4 - Mô hình s d ng PLC - HMI và ph n m m hãng Rockwell ử ụ ầ ề

Mô t : ả

M t b ộ ộ PLC cùng các module đi kèm đóng vai trò điều khi n chính ể PLC có các module đi kèm, th c hi n vi c thu nh n s li u t các lư ng k , c m bi n nhiự ệ ệ ậ ố ệ ừ ợ ế ả ế ệt độ

và điều khiển các bơm, van điện

Vi c tính toán giá tr nhiệ ị ệt lượng thực tế, giá tr nhiị ệt độ ự th c tế, nhiệt độtrung bình thông qua nh ng thu t toán cài trữ ậ ên PLC

Các màn hình giao di n thao tác cệ ấp trường được trang b thêm tị ại các họng xu t ấCông nhân v n hành th c hi n nh p l nh và quan sát các thông sậ ự ệ ậ ệ ố, cũng như các thao tác tương tác người máy khác trên màn hình này

20

Tương tự như trường h p trên, các ph n mợ ầ ềm điều khiển giám sát được cài đặt trên máy tính điều khi n, cho phép cán b k thu t giám sát toàn b h th ng ể ộ ỹ ậ ộ ệ ố

H thệ ống được định nghĩa hai chế độ hoạt động:

- Ch t ng: khi có s tham gia cế độ ự độ ự ủa PLC, các máy tính điều khiển giám sát Quy trình th c hi n m t l nh xu t hàng hay th c hi n m t giao d ch hàng ự ệ ộ ệ ấ ự ệ ộ ịhóa (xăng dầu) tương tự trên bắt đầ ừ máy tính kinh doanh ghi hóa đơn, u t sau đó qua cơ sở ữ ệ ự động hóa Ngườ ậ d li u t i v n hành nh p các yêu c u vào ậ ầ

t màn hình HMI từ ở ại các họng xuất, sau đó PLC sẽ ế ti n hành kiểm tra các giá tr này vị ới các giá trị ghi trong cơ sở ữ ệ ự độ d li u t ng hóa ghi b i phân h ở ệkinh doanh T ừ đó quyết định có hay không cho phép bắt đầu quá trình xu t ấhàng Khi bơm hàng, PLC sẽ điề u khi n t ng t vi c khể ự độ ừ ệ ởi động bơm, đến

vi c ệ tính toán lượng th c xuự ất, cho đến khi bơm đủ lượng và đóng các van,

dừng bơm, kết thúc lệnh Sau đó các dữ ệ li u sau cùng s ẽ được tr v phân ả ề

h ệ kinh doanh để ế ti n hành th t c hoàn thiủ ụ ện hóa đơn bán hàng

- Ch b ng tay: ch này hoàn toàn không có s tham gia c a PLC, cế độ ằ ế độ ự ủ ủa

h u khiệ điề ển giám sát phần trên Các thao tác ngườ ậi v n hành s th c hi n ẽ ự ệ

b ng tay qua các nút ằ ấn ở trên h ng xuọ ất Và cũng tương tự trường h p trên, ợcác số ệ li u hoàn thiện hóa đơn sẽ được ghi b ng tay t các đồằ ừ ng h cơ ồ

Mô hình này rõ ràng tính linh động là r t cao, d dàng tích h p các phân h ấ ễ ợ ệkhác tuy nhiên, với các chủ đầu tư yêu cầu khắt khe thì những thuật toán điều khiển và tính toán t v i quá trình xuựchế ớ ất hàng xăng dầu là không d ễchấp nhận với nh ng gi i ữ ảpháp s dử ụng các bộ điề u khi n m ể ẻ (xăng dầu cần có thông s nhiố ệt độ trung bình, đây là thông số nh y cậ ảm do nó liên quan đến vi c quy chu n v nhiệ ẩ ề ệt độ 15 để giao

nh n) ậ

21

2.3 Mô hình sử ụ d ng Bộ ề đi u khi n m ể ẻ ế k t h p máy tính ợ

Hình 2.5 - Mô hình s d ng b ử ụ ộ điều khiển mẻ ế ợ k t h p v i máy tính ớ

Đây cũng là mô hình được nhi u hãng bán b u khi n m gi i thi u và ề ộ điề ể ẻ ớ ệchào bán

Mô hình này gần tương tự như mô hình ở ph n 1 b i l t t c ầ ở ẽ ấ ảcác tín hiệu

c m biả ến được đưa về ộ điề b u khi n m ể ẻvà bộ điề u khiển mẻ này cũng đóng vai trò điều khi n tr c ti p các thi t b ể ự ế ế ị trường (bơm, van)

Các phần điều khi n giám sát ể ở trên thường là nh ng b ph n m m cữ ộ ầ ề ủa chính các hãng bán b u khiộ điề ển mẻ cung c p ấ

Nh ng giữ ải pháp được phát tri n chu n t nh ng tể ẩ ừ ữ ập đoàn uy tín luôn có

những điểm m nh v tính ạ ề ổn định cũng như tổng th gi i pháp, tuy nhiên giá thành ể ảcho toàn b nh ng phộ ữ ần này thường cao, và các thành ph n nhà phát triầ ển đưa ra bao gi ờ cũng rất nhi u Thêm nề ữa các phần mềm đã được đóng gói, nó tốt, tuy nhiên việc làm chủ ệ thố là khá khó khăn khi không có code nguồ h ng n

Máy tính giao tiếp trự ế ới các bộ điềc ti p v u khi n mể ẻ, tuy nhiên đây cũng là tính h n ch c a gi i pháp Nó s ng d ng t t v i các mô hình chu n, tuy nhiên khi ạ ế ủ ả ẽ ứ ụ ố ớ ẩ

c n có nh ng bi n th phầ ữ ế ể để ục vụ yêu cầu thực tế thì nó l i không gi i quyạ ả ết được

3.1 Thiế ậ t l p sơ đ c u trúc h ồ ấ ệ th ố ng t ự độ ng hóa

3.1.1 Mô hình thiế ế ổng quan ệ ống t k t h th

Trước nh ng yêu cữ ầu, bài toán đặt ra, và công thêm nh ng phân tích vữ ấn đề ự độ t ng cho m t b n xu t trên, mô hình thi t k t ng quan h ộ ế ấ ở ế ế ổ ệthống được đề ra như sau:

Hình 3.1- T ng quan h t ng hóa s dổ ệ ự độ ử ụng bộ điều khi n m kể ẻ ết hợp PLC

Controllogix5000 của Rockwell Automation

Mô tả:

Quá trình khép kín cho hoạt động xuất hàng B n Xu t, l nh xu t hàng t phân h ế ấ ệ ấ ừ ệkinh doanh, máy tính t ng hóa lự độ ấy các dữ liệ ầ u c n thi t, sế au đó tiến hành truy n ềthông điều khi n v i các PLC PLC tùy theo các tham s t s phân phát các l nh ể ớ ố đặ ẽ ệ

23

này đến các h ng xu t T i h ng xu t các b u khi n m Batch Controller th c ọ ấ ạ ọ ấ ộ điề ể ẻ ự

hiện điều khi n tr c tiể ự ếp các họng xuất thông qua h thệ ống Bơm, Van điệ ừn t ,… Các tham s quá trình xu t lố ấ ại được truy n thông v PLC sau ề ề đó đưa về Máy tính t ựđộng hóa để điề u khi n giám sát, … D li u v quá trình xu t sau cùng lể ữ ệ ề ấ ại được tr ả

v ề cơ sở ữ ệ ạ d li u t i máy tính phân h kinh doanh, t ệ ừ đó hoàn thành quá trình xuất hàng và các yêu c u nghi p v ầ ệ ụ khác đi kèm

M i quá trình xuỗ ất hàng (m i l nh xu t) các giá tr cỗ ệ ấ ị ần quan tâm là lượng th c xu t ự ấ

và nhiệt độ ủ c a quá trình xuất, do đó ta cần các cảm bi n nhiế ệt độ và các lưu lượng

k thu thế để ập các số ệ li u này Các van điện được cung cấp để có th t ể ự động đóng

cắt khi được lượng đúng

Công ngh u khiệ điề ển: Điều khi n phân tán, m i h ng xuể ỗ ọ ất được điều khi n trể ực

ti p b ng b u khiế ằ ộ điề ển mẻ (Batch Controller) Như vậy 04 h ng s có 04 b u ọ ẽ ộ điềkhi n Batch Controller này, m i b u khiể ỗ ộ điề ển độc lập 01 h ng Có th xu t hàng ọ ể ấ ởcác chế độ ự độ t ng, bán t ng ho c bằự độ ặ ng tay u vào cho các Batch Controller là Đầtín hi u nhiệ ệt độ ừ t các cảm bi n nhiế ệt độ, tín hi u xung t ệ ừcác bộ phát xung của lưu lượng kế, đầu ra để điề u khiển các Van điện và Bơm

Công nhân v n hành s làm vi c tr c ti p vậ ẽ ệ ự ế ới các bộ Batch Controller: nh p mã ậ

l nh, theo dõi quá trình ệ

M t PLC ControlLogix5000 (Rockwell Automation) ộ được sử ụng đóng vai trò dđiều khi n chung cho các tr m Batch Controller và giao ti p v i máy tính PLC ể ạ ế ớđược đặt trong t u khi n tủ điề ể ại khu giám sát điều hành, t i t u khi n này ạ ủ điề ể

Máy tính t ng hóaự độ : Sử ụng các bộ ần mề d ph m SCADA chuẩn của Rockwell Automation (FTV Talk View, RSLinx, Transacsion Manager…) cho bài toán điều khiển giám sát, trao đổi thu th p d li u ậ ữ ệ Ở đây cung cấp các màn hình giám sát toàn b h ng, các thông s quá trình, tr ng thái hoộ ệthố ố ạ ạt động c a các thành ph n… ủ ầCán b v n hành s dộ ậ ử ụng các màn hình HMI này để theo dõi v n hành chung ậ

Một cơ sở ữ ệ d li u m i (s d ng Microsoft SQL 2008) vớ ử ụ ới các trường thống nhất với nghi p v b n xu t và h t ệ ụ ế ấ ệ ự động hóa được đặt trên “Máy tính phân h kinh doanh” ệ

24

L nh xuệ ất hàng được xuất phát t ừ đây, lưu trữ vào các cơ sở ữ ệ d li u, “máy tính t ự

động hóa” th c hiự ện trao đổ ữ ệi d li u c n thi t vầ ế ới cơ sở ữ ệ d li u này và PLC

3.1.2 Các ch xu ế độ ấ t hàng áp dụng cho bến ất tự độ xu ng hóa

M t trong nh ng yêu c u v i h ng t ộ ữ ầ ớ ệthố ự động hóa đó là phải ra được nh ng quy ữtrình th ng nh t v i nghi p vố ấ ớ ệ ụ, đây luôn là một yêu c u kiên quyầ ết để ệ ố h th ng t ự

động hóa có th ể đi vào vận hành đáp ứng được v i yêu c u c a phân h kinh doanh ớ ầ ủ ệ

Ta s dẽ ần đi làm rõ quá trình nghiệp v xu t khi áp d ng h thụ đề ấ ụ ệ ống tự độ ng hóa qua các chế độ xu t hàng mà h th ng m i có th áp d ng th c hiấ ệ ố ớ ể ụ ự ện được

H th ng mệ ố ới được thi t k cho b n xu t cho phép xu t hàng ế ế ế ấ ấ ởba chế độ ự độ : T ng, bán t ự động và băng tay

a Ch ế độxuất hàng T ự độ ng

Công nhân v n hành th c hiậ ự ện bơm xuất hàng thông qua b Batch Controller ộ controller t i hạ ọng xuất Hệ ố th ng sẽ t ự động điều khiể n đóng ng ắt van theo lượng

hàng đặt trước đã được đăng ký Số ệ li u ho t đ ng c a h thạ ộ ủ ệ ống đượ ự độc t ng c p ậ

nhật và hiển thị trên máy tính điều khiển và cơ sở d liữ ệu của hệ ống (cập nhật thONLINE)

Ch ế độ xuất hàng Tự độ ng là ch ế độ hoạt động thường xuyên của hệ ống. th

b Ch xu t hàng ế độ ấ Thủ công (b ng tay) ằ

Công nhân v n hành th c hiậ ự ện bơm xuất hàng thông qua nút bấm Khởi động hoặc

Dừng bơm tại chân giàn xu t hoấ ặc hệ nút bấm tại nhà bơm

Trong chế độ xuất hàng b ng tay, hằ ệ ố th ng tự động hóa phân hệ xuất hàng sẽ không

t ự động điều khiển bơm và van điện Việc cấp hàng, đóng ngắt bơm, van hoàn toàn

do người vận hành thao tác Sau đó phải thực hiện các biện pháp đo nhiệt độ và tính hàng hoá bằng các phương pháp thủ công như trước đây

Ở ch xu t hàng Bế độ ấ ằng tay, van điện c n phầ ải được điều ch nh van th y l c ch ỉ ủ ự ở ế

độ Manual (Xin xem thêm tài li u thi t b ệ ế ị đi kèm của nhà s n xu t) ả ấ

c Ch ế độxuất hàng Bán tự độ ng

Tương tự như chế độ ự động, nhưng ngườ ậ T i v n hành ph i nh p giá tr ả ậ ị lượng xu t ấvào Batch Controller D liữ ệu đã xuất hàng được lưu vào cơ sở ữ ệ d li u trên máy

25

tính SCADA và đượ ự độc t ng c p nhậ ật vào cơ sở ữ ệ d li u chung c a h th ng khi ủ ệ ốtruy n thông giề ữa PC SCADA và Server đượ- c thi t l p l i (c p nhế ậ ạ ậ ật OFFLINE) Trong chế độ ận hành này, người điề v u hành v n có thẫ ể quan sát được quá trình vận hành thực tế qua chương trình SCADA nếu không có lỗi mất truy n thông giề ữa PLC

ho ặ c Bán tự

độ ng

H ệthống PLC + SCADA + Server + Van

ho ạt độ ng bình thườ ng

Không th k ể ế t

n ố i truyề n thông

gi ữ a bộ điề u khiển PLC + SCADA và Server (phần thông tin xuất hàng)

4 Chế độ ể đi u khi ển bơm

-

T ự độ ng tắ t khi

k ế t thúc lượ ng hàng của 1 ngăn (tuỳ theo điề u

ki ệ n thực tế )

Tắt tại Batch Controller

và Batch Controller

ấn nút “Bắt đầ , quá trình bơm hàng Khi này toàn bộ quá trình điều” u khi n cể ủa đơn hàng xu t PLC và Batch Controller s x lý ấ ẽ ử

- Sau khi l nh kệ ết thúc, lượng thực tế và nhiệt độ ủ c a quá trình s ẽ được cập nh t t ậ ự

động v ề cơ sở ữ ệ d li u c a phòng kinh doanh ủ

- Lái xe sau đó sẽ quay tr v phòng kinh doanh, nhân viên kinh doanh dở ề ựa vào các

s li u t ng hóa tr v hoàn thiố ệ ự độ ả ề để ện hóa đơn, một quy trình khép kín

3.1.4 Các thiết kế để hoàn thiện giải pháp

- T t k hiế ế cơ sở ữ ệ : cơ sở ữ ệ d li u d li u mới được thi t k ế ế có đầy đủcác dữ ệ ự li u t

động hóa phù h p v i phân h kinh doanh, nghi p v b n xu t ợ ớ ệ ệ ụ ế ấ

- Thiế ế ủ ề t k t đi u khi n trung tâm ủ điều khiển trung tâm đặt tại phòng điều ể : T hành

27

- Thiế ế t k quy trình đi u khi n, thi t k các ghép n i ề ể ế ế ố

- Thiế ế t k các màn hình đi u khi n giám sát Scada ề ể

- Thiế ế trao đổ ữ ệ t k i d li u gi a PLC ữ và phần mềm điều khiển trên máy tính, trao

đổ ữ ệi d li u gi a ph n mữ ầ ềm điều khiển giám sát và cơ sở ữ ệ d li u kinh doanh

3.1.5 L a ch ự ọ n phần cứng, thiế ị và phần mềm cho hệ điều khiển tự động t b

B ế n Xuấ t

Mục tiêu đồ án là tìm hi u và áp dể ụng được dòng PLC Controllogix5000 và các

ph n mầ ềm điều khi n giám sát cể ủa Rockwell Automation nên: PLC, module đi kèm

và ph n mầ ềm điều khiể ự chọ ủn l a n c a Rockwell Automation Các thi t b còn l i ế ị ạ(lượng kế, van điện, c m bi n nhiả ế ệt độ đươc giới thiệu sâu hơn ở chương 5)

STT N ộ i dung S u ố hiệ Đơn

v ị tính

S ố lượ ng

2 Chassic 7 Slot 1756- A7 Cái 1

3 Power supply 1756- PA75 Cái 1

4 Module Ethernet 1756- EN2T Cái 1

5 Generic Serial Communication

II Thiết bị ắ ặ l p đ t ngoài giàn

10 Lưu lượ ng k 3 inch ế Oval B ộ 8

13 FactoryTalk View SE Server 25

with RSLinx Enterprise

9701 VWSS025LENE - B n ả 1

14 FactoryTalk Transaction

Manager Professional Version

with 1500 Tag Limit

29

3.2 L p ắ đặ t các thiết bị công nghệ

B n xuế ất được chọn để ự th c hi n tri n khai h th ng t ng hóa là b n xuệ ể ệ ố ự độ ế ất trước

đó thưc hiện các thao tác xu t hàng hoàn toàn th công (bấ ủ ằng tay), do đó để có th ể

phục vụ ệ ống mớ h th i, ngoài các thi t b t ng còn ph i trang b thêm các thiế ị ự độ ả ị ết bị

đi kèm (lượng k , b u l c tách khí…) ế ầ ọ

Sơ đồ dưới đây biểu th nguyên lý lị ắp đặt các thi t b công ngh cùng v i các thi t ế ị ệ ớ ế

b phị ục vụ ệ ố h th ng t ng hóa: ự độ

Hình 3.2 - B trí các thi t b ố ế ị trên mỗ ọng xuấi h t

- B u khi n m ộ điề ể ẻ Batch Controller để ạ t i giàn xu t, b u khi n này có ấ ộ điề ểmàn hình đóng vai trò cả là thi t b giao tiế ị ếp người máy với ngườ ậi v n hành Công nhân thao tác các thao tác nh p lậ ệnh điều khi n trên màn hình này ể

30

- B ộ Batch Controller được bố trí đặt trên m t b ộ ộ chân đế, phía dưới là b nút ộ

ấn Start – Stop ph c v u khi n ch b ng tay, bán t ng, và d ng ụ ụ điề ể ở ế độ ằ ự độ ừ

kh n c p ẩ ấ

- Ti p theo là b u lế ầ ọc, bầ ọc, tách khí được lắp ngay trước lượu l ng kế, đảm

b o dòng nhiên liả ệu đi vào buồng đong của lượng k ế đã được lọc bỏ ặ c n

bẩn, đảm bảo cho lượng k ho t ng chính xác và an toàn ế ạ độ

- Van điệ ắp ngay sau lượn l ng kế, van điện này th c hiự ện đóng hàng tự độ ng

- C m bi n nhiả ế ệt độ ắp phía sau van điện và lượ l ng k m b o nhiế đả ả ệt độ là g n ầ

nh t v i nhiấ ớ ệt độ hàng được bơm ra xe xitec

- T t c ấ ảcác thiế ị ắp đặt b l t ngoài các họng xuất phải đảm b o kín v ả ề điện, các đường dây đi đến các thi t b này phế ị ải đượ ắp đặc l t trong ng thép m k m ố ạ ẽCác hộp đấu dây n u có phế ải đảm bảo đặt trong h p phòng n kín ộ ổ

3.3 PLC và các ghép n i h ố ệ th ng ố

PLC s d ng là dòng ControlLogix L61 c Rockwell Automation ử ụ ủa , module đi kèm chỉ có 01 m t module ControlNet, và 1 module k t ph c vộ ế ụ ụ ệ vi c kế ốt n i gi a PLC ữ

và m ng Modbus vạ ới các bộ điề u khi n m ể ẻ

S d ng b u khiử ụ ộ điề ển mẻ, do đó PLC chỉ đóng vai trò điều khi n tr c tiể ự ếp các bộđiều khi n m nàyể ẻ Các phần mạch điều khi n k t n i là n i v các b u khi n ể ế ố ố ề ộ điề ể

m này ẻ

3.3.1 Sơ lượ c về dòng PLC ControlLogix – Rockwell Automation

Controllogix5000 là dòng điều khiển cỡ lớn củaRockwell Automation

Một số họ Controllogix tiêu biểu (1756-L6x, 1756-L7x):

- Có 2 dòng sản phẩm: 1765-L6x và 1756-L7x L7x mới được giới thiệu được vài năm với nhiều tính năng mới cũng như hiệu suất cao gấp đôi so với 1756-L6x, dùng thay thế cho các 1756 L6x cũ Hiện tại tại các nhà máy vẫn phổ -biến là 1756-L6x

- Bộ nhớ CPU lớn nhất là 32MB (1756-L75)

- Số lượng I/O tối đa có thể quản lý là 128.000 I/O

- Thẻ nhớ SD (L7x) để Backup chương trình

31

- Cổng USB 2.0 để lập trình (L7x)

- Tích hợp Motion

- Không sử dụng pin

- Dòng Controllogix sử dụng trong đồ án là CPU 1756-L61

Chassis, Slot và Module

- Chassis là khung gồm có bộ nguồn, các khe cắm (slot) để gắn các Module Chassis có nhiều kích cỡ từ 4, 7, 10, 13 và 17 Slot

- Bộ nguồn cấp nguồn cho các Module trên Chassis Bộ nguồn có nhiều loại

AC, DC, Redundant cũng như nhiều công suất khác nhau và phải mua riêng (không kèm theo chassis)

Hình 3.3 - Hình ảnh bộ Controllogix5000 của Rockwell Automation

- Slot là khe cắm các module, tất cả các module 1756 xxx đề có thể gắn trên Chasiss vào các Slot

Module bao gồm cả CPU, Module I/O và module truyền thông mạng Các module có thể gắn ở Slot bất kì trên Chassis

o Có thể có nhiều CPU trên một Chassis

o Các module trên chassis có thể tháo lắp mà không cần tắt nguồn

o Có thể có hoặc không có CPU trên Chassis (khi đó Chassis đóng vai trò như một trạm Remote IO)

Controllogix phù hợp cho các ứng dụng:

- Điều khiển phức tạp, tích hợp hệ thống như DCS, điều khiển mẻ…

- Yêu cầu Redundant (cấu hình dự phòng sự cố)

- Số lượng IO lớn, phân tán (tối đa 128.000 I/O)

32

- Ứng dụng gồm nhiều loại truyền thông công nghiệp khác nhau như

Controlnet, Ethernet, DeviceNet, DH+…

- C p thi t b ấ ế ị trường: Các b u khi n m giao ti p qua m ng Modbus ộ điề ể ẻ ế ạ

(RTU) v i PLC qua module MCM Serial Comunication Module B u ớ ộ điềkhi n m s tr c tiể ẻ ẽ ự ếp điều khiển quá trình bơm, các van điều khiển, cũng như thu thập các số ệu của cả li m bi n nhiế ệt độ và lưu lượng k ế

33

3.3.3 M ạ ch đi ề u khiển cho các họng

Hình 3.5 - Mạch điều khi n cho m t h ng ể ộ ọ

- M i h ng có th ỗ ọ ểhoạt động c t ng (bán t ng) và thao tác b ng ảchế độ ự độ ự độ ằtay

- M t nút chuy n m ch ch t ộ ể ạ ế độ ự động bằng tay được sử ụ d ng riêng cho t ng ừ

h ng ọ Nút chuyển mạch này được đặt trên t u khi n – t ủ điề ể đặ ở nhà điều hành Ch nh ng cán b k thu t trong nhỉ ữ ộ ỹ ậ ững trường h p c th mợ ụ ể ới được xử

d ng nút chuy n ch này Nút chuyụ ể ế độ ển mạch này qua rơ le CM để cho

34

phép mạch điều khiển bơm có thể chuyển chế độ: điều khi n v i tín hi u t ể ớ ệ ừ

m ch t ạ ự động, hoặc điều khi n v i tín hi u t b nút n b ng tay ể ớ ệ ừ ộ ấ ằ

- M t b nút n Start – ộ ộ ấ Stop đặ ạt t i giàn xuất cho phép người dùng thao tác b t ậ

- Tín hiệu điều khiển bơm qua rơ le RNC 1 sau đó kích hoạt tr c ti p kh i ự ế ở

động t có sừ ẵn KDT1 để điề u khiển bơm Một đèn “ĐÈN BÁO BƠM” đặ- t trên t ủ điều khiển trung tâm, được lắp vào cặp tiếp điểm của RNC1 báo hi u ệbơm đang chạy hay d ng ừ

- Tương tự, một đèn báo dừng s c ự ố được kích hoạt đi ấn các nút dừng sự ố c ESD1, ESD2 qua rơ le R_ESD

3.3.4 M ạ ch đi ề u khiể n van

Hình 3.6 - Mạch điều khi n Van ể

Hai cu n Solenoid cộ ủa van được điều khiể ự ế ừ các chân oun tr c ti p t tput AC của MicroLoad

Các mạch trên là mạch điều khi n cho m t họể ộ ng, các họng khác tương tự như trên

3.3.7 M ạ ch ối truyề n n thông v i MicroLoad.NET ớ

PLC giao ti p v i b u khi n m qua truy n thông vế ớ ộ điề ể ẻ ề ật lý RS485

MicroLoad.NET có 03 cổng truy n thông n i ti p có th cề ố ế ể ấu hình được là RS232 hay RS485 Ở đây, các cổng COM s th t ố ứ ự1 của MicroLoad.NET s ẽ được sử ụ d ng

để giao ti p v i PLC ế ớ

C u hình c ng COM1 cho RS485, b chuyấ ổ ộ ển chức năng "S1” trong bo m ch c a ạ ủMicroload.NET thực hiển vi c chuyệ ển đổi này: lưu ý để switch gạt 01 của S1 ở ị v trí ON để đặ t COM1 cho RS485

Hình dưới ch ỉ rõ địa ch ỉ ấn định cho các Batch là t 1-ừ 8 tương ứng v i th t tên ớ ứ ự

h ng trên giàn xu ọ ất

36

Hình 3.9 - Đấu n i truy n thông RS485 và ố ề ấn định địa ch Modbus cho các ỉ

MicroLoad.NET

3.3.8 Đầ u ra tín hiệ u đi ề u khiển của BƠM và Van điệ n

Tín hiệu điều khiển bơm và van điện s ẽ được cấu hình để ấ l y ra t chân AC output ừ

c a MicroLoad.NET ủ

Chân đầu ra đánh số ừ th 3,4,5 s c a CN7 trên MicroLoad.NET s lẽ ủ ẽ ần lượt đượ ửc s

dụng cho điều khiển van NO, điều khiển van NC, và điều khiển BƠM

Lưu ý đầu ra của các chân này đã là điện AC, nên s ẽ được đưa thẳng v ề chân điều khi n cể ủa các van hoặc chân rơle điều khiển BƠM (xem phần 3.4.3 và 3.4.4)

37

3.3.9 T ủ điề u khiển và giá đỡ ộ b Batch Controller

Chân đế ắ l p b Batch Controller ộ

Hình 3.10 - Chân đế để ắ l p thi t b ế ị Batch Controller

- Giá đỡ được thiế ế để ắp đặ ữt k l t v ng vàng trên giàn xu t ấ

- Thi t b g n trên nó g m b Batch Controller và b nút n Start – Stop – ế ị ắ ồ ộ ộ ấ

D ng S C ừ ự ố

- Chi u cao cề ủa giá đỡ được tính toán để người vận hành có th d dàng thao ể ễtác trên b nút n, trên màn hình và các phím n c a Batch Controller ộ ấ ấ ủ

T ủ điề u khiể n

- T ủ được thiết kế ạng đứ d ng, và thi k ế ế để đặt chắc chắn trên sàn nhà

- Bên trong t rủ đủ ộng để ắp đặ l t các thi t bế ị: PLC và các module, các rơ le trung gian, các cầu đấu, máng đi dây Các phần đi dây trong tủphải được đặt trong các máng nhựa, các đầu dây phải được gắn đầ ốt, đánh sốu c

- M t t ặ ủ được gia công các lỗ đặt các đèn báo và nú ất n công nhi p: Gệ ồm đèn báo bơm, đèn báo dừng s c , nút chuy n ch t ng b ng tay, nút n ự ố ể ế độ ự độ ằ ấ

d ng s c Kho ng cách giừ ự ố ả ữa các nút ấn và các đèn đủ để thao tác d dàng ễ

38

- Các đề can ghi chú được dán trên m t t m b o d ặ ủ đả ả ễdàng nhậ ạn d ng và quan sát cho t ng h ng M t bên có l g n quừ ọ ặ ỗ ắ ản tản nhi t, và l ệ ỗthông gió Mặt dưới có khoét l ỗ vuông để đưa dây từ giàn vào Lưu ý các lỗ này có lưới chắn ngăn chặn chu t, b ộ ọ

Hình 3.11 - Hình nh t ả ủ điều khi n ể

39

CHƯƠNG 4 - TÍCH HỢP HỆ SCADA BẾN XUẤ T

S d ng các công c c a Rockwell Automation, ta c n thao tác trên các ph n m m ử ụ ụ ủ ầ ầ ềsau:

- Phần mềm RSlinx Classic: Cung cấp cho những chuơng trình điều khiển

giúp ta kết nối các thiế ịt b trong h thệ ống như PLC, màn hình SCADA,máy tính giám sát Ngoài ra RSlinx Classic cũng là một OPC Data ho c DDE ặserver giúp liên kết các tag trong các chuơng trình

- Phần mềm RSlogic 5000: Giúp ta t o và quạ ản lý các chuơng trình hoạt đông cho Controllogix5000

- Ph ầ n mề m FactoryTalkView: Giúp t o các giao di n SCADAạ ệ , quản lý các màn hình giao diện người dùng trên máy tính

- Ph ầ n mề m FactoryTalk Transaction Manager (FTTM): Phần mềm giúp trao đổ ữ ệi d li u giữa cơ sở ữ ệ d li u v i PLC Trong khi FactoryTalk View ch ớ ỉđóng vai trò làm điều khi n giám sát, thì ể FTTM sẽ đóng vai trò liên kế ảt c phân h t ng hóa vệ ự độ ới cơ ở ữ ệ s d li u…

bi n s xe ể ố

- PLC th c hi n liên t c chek ki m tra bi n tr ng thái nhự ệ ụ ể ế ạ ập lệnh dưới Batch Controller Khi ngườ ậi v n hành nh p l nh tậ ệ ại Batch Controller đặ ạt t i m i ỗgiàn xuất, một thao tác ki m tra (t m gể ạ ọi là IDTM) được t ựh c hi n b i ph n ệ ở ầ

m m Factory Talk Transaction Manager (FTTM) Thao tác này s check mã ề ẽ

Facto

ry TalkVi

ew, Trans actio

n Mana ger

e SQL

Máy tính kinh doan h

IDT M ID

T M

Mo dbu s

Máy tính SCA DA

Sensor nhiệt

độ, Lượng kế, Van đ ệ i n,

B m… ơ

Thông

s ố qu á trình

41

l nh nhệ ập vào này dữ ệ li u mã lệnh được lưu trong SQL database Kết qu tr ả ả

v cề ủa thao tác sẽ là giá tr ị lượng đặt (n u lế ệnh đúng) hoặc các mã báo sai (n u l nh sai) ế ệ

- Trong quá trình ho t th c hi n l nh: các d li u t sensor nhiạ ự ệ ệ ữ ệ ừ ệt độ, lượng

kế được Batch Controller thu v và x lý, hi n th các thông s nhiề ử ể ị ố ệt độ, nhiệt độ trung bình, lưu tốc, lượng th c Các thông s ự ố này cũng được PLC thu th p v ậ ềcác ô nhớ đặ tương ứ t ng trên PLC

- Phần mềm giám sát Factory TalkView cài đặt trên máy tính điều khi n (máy ểtính SCADA) s thu th p các thông s quá trình cẽ ậ ố ủa các họng và hi n th real ể ịtime trên màn hình

- Các dữ ệ li u quá trình, d li u s ki n ữ ệ ự ệ event cũng được tự độ ng c p nh t ậ ậtheo th i gian vào SQL Database qua m t IDTM khác cờ ộ ủa FTTM

- Khi m t l nh kộ ệ ết thúc (lượng thực >= lượng đặt, hoặc dừng ép) m t IDTM ộ

th c hi n viự ệ ệc kết thúc l nh c a FTTM s t ng chệ ủ ẽ ự độ ạy để lưu thông số ế k t thúc (nhiệt độ trung bình, lượng th c) vào b ng d li u mã l nh cự ả ữ ệ ệ ủa SQL Database

- D liữ ệu này sau đó sẽ được ph n m m kinh doanh s dầ ề ử ụng để hoàn thi n hóa ệđơn cho khách hàng

Lưu đồ ề đi u khi n xu t hàng ể ấ

Lưu đồ điề u khi n xuể ất hàng được trình bày trong lưu đồ dưới đây:

Các chương trình điều khiển dưới PLC, chương trình FTTM, cơ sở ữ ệu, chương d litrình Factory Talk View của hệ thống được thiế ế để ạt đột k ho ng theo chu trình này