Nghiên ứu và ứng dụng hệ yokogawa dcs ho công nghệ hóa hất và xử lý môi trường

Trang 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI--- LÊ QUANG TUYẾN Học viên: Lê Quang TuyếnĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆTHỐNG ĐIỀU KHIỂNĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ YOKOGAWADCS C

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

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

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

-

Học viên: Lê Quang Tuyến

ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ YOKOGAWA DCS CHO

CÔNG NGHỆ HÓA CHẤT VÀ XỬ LÝ MÔI TRƯỜNG

CHUYÊN NGÀNH: ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :TS HOÀNG SỸ HỒNG

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình do tôi tổng hợp và nghiên cứu Trong luận văn có sử dụng một số tài liệu tham khảo như đã đưa trong phần tài liệu tham khảo

Tác giả luận văn

Lê Quang Tuyến

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt

1.3 Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải trong Công ty supe phốt phát và hóa

chất Lâm Thao

16

2.2.1.2 Trạm Điều khiển hiện trường – Field Control Station (FCS) 40 2.2.1.3 Các đặc điểm kỹ thuật của hệ thống centum CS 1000 45

2.2.3.2 Đặc điểm, tích chất Project (Project’s Attribution utility) 49

-part list Window)

-NGHỆ SẢN XUẤT AXIT VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI

57

Giới thiệu chương 57

Danh mục các hình vẽ

Hình 1-1 Sơ đồ tổ chức Công ty supe Lâm Thao

Hình 1-2 Sơ đồ khối mô tả công nghệ dây Chuyền sản xuất axít Hình 1-3 Sơ đồ công nghệ dây truyền sản xuất axít Hình 1-4 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải

Hình 1-5 Cấu tạo cảm biến đo nồng độ và điện cực phát hiện oxy

Hình 2-1 Cấu hình cơ bản một hệ thống điều khiển phân tán

Hình 2-8 Trạm điều khiển FCS được lắp hoàn chỉnh

Hình 2-9 Mạng Vnet và mạng Ethernet trong hệ thống

Hình 2-11 Cấu hình hệ thống Fieldbus

Hình 2-12 Sơ đồ khối cấu trúc phần mềm hệ DCS Yokogawa

Hình 2-14 Cấu trúc của Project

Hình 2-15 Quá trình thực hiện tạo một Project

Hình 3-1 Cấu hình phần cứng tổng quát của DCS CS 1000

Hình 3-2 Sơ đồ kết nối thiết bị phần cứng

Hình 3-4 Lưu đồ thuật toán khi lập trình điểm đo

Hình 3-5 Lưu đồ thuật toán khi lập trình điểm đo và điều khiển

Hình 3-6 Các địa chỉ vào/ra trên note 1 - module AMN11- FCS0111

Hình 3-7 Các địa chỉ vào/ra trên note 2 –slot1- module AMN11-FCS0111 Hình 3-8 Các địa chỉ vào/ra trên note 3 – slot1 - module AMN11-FCS0111 Hình 3-9 Các địa chỉ vào/ra trên note 4 –slot1- module AMM42T-FCS0111 Hình 3-10 Các địa chỉ vào/ra trên note 1 –slot1- module AMM42T-FCS0112

Hình 3-11 Các địa chỉ vào/ra trên note 2 –slot1- module AMM42T-FCS0112 Hình 3-12 Các địa chỉ vào/ra trên note 3 –slot1- module ADM112C-FCS0112 Hình 3-13 Các địa chỉ vào/ra trên note 4 –slot2- module ADM52C-FCS0112 Hình3-14 Các địa chỉ vào/ra trên note 5 –slot1- module ADM25C FCS01- 12 Hình 3-15 Các địa chỉ vào/ra trên note 5 –slot3- module AMM25C-FCS0112 Hình 3-16 Các địa chỉ vào/ra trên note 1 –slot1- module AMN11-FCS0113 Hình 3-17 Các địa chỉ vào/ra trên note 2 –slot1- module AMM42T-FCS0113 Hình 3-18 Thuật toán gán địa chỉ điều khiển động cơ.

Hình 3 -19 Thuật toán hiển thị các giá trị đo từ các cảm biến

Hình 3-20 Thuật toán điều khiển các van

Hình 3 - 21 Công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Hình 3-22 Công đoạn lò đốt nồi hơi

Hình 3-23 Công đoạn tiếp xúc

Hình 3 -24 Công đoạn hấp thụ

Hình 3-25 Công đoạn xử lý nước thải

Hình 3-26 Gán đồ thị các điểm đo

Hình 3-27 Gán địa chỉ cảm biến

Hình 3-28 Gán nhãn modul thuật toán chỉ thị

Hình 3-30 Cấu trúc các trang màn hình công nghệ trong hệ điều hành

Hình 3-31 Xử lý tín hiệu chỉ thị

Hình 3-32 Thuật toán gán cửa sổ theo dõi giá trị chỉ thị

Hình 3-33 Thuật toán gán đồ thị thời gian thực

Hình 3-34 Thực hiện Test function trên FCS0113 và HIS0122

Hình 3-35 Trang thiết kế tổng quan

Hình 3-36 Gọi cửa sổ hiển thị giá trị đo tại vị trí công nghệ

Hình 3-37 Gọi cửa sổ điều khiển van

Hình 3-38 Kiểm tra đồ thị của điểm đo từ vị trí công nghệ

Hình 3-39 Các bước thiết kế dự án vận hành dây truyền công nghệ

Danh mục các bảng.

Bảng 1-1 Dòng tải các động cơ trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Bảng 1-2 Các điểm đo trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Bảng 1-3 Các điểm đo trong công đoạn lò đốt

Bảng 1-4 Các điểm đo trong công đoạn nồi hơi

Bảng 1-5 Các thông số nhiệt trong công đoạn tiếp xúc

Bảng 1-6 Dòng tải các động cơ trong công đoạn tiếp xúc

Bảng 1-7 Các điểm đo trong công đoạn tiếp xúc

Bảng 1-8 Các điểm đo trong công đoạn hấp thụ

Bảng 1-9 Dòng tải động cơ trong công đoạn hấp thụ

Bảng 1-10 Các điểm đo trong công đoạn sấy khí

Bảng 1-11 Dòng tải động cơ trong bộ phận sấy khí

Bảng 1-12 Các điểm đo trong công đoạn xử lý nước thải

Bảng 1-13 Các điểm đo và dòng tải động cơ trong công đoạn xử lý nước thảiBảng 1-14 Các điểm đo trong công đoạn xử lý nước thải

Bảng 1-15 Tổng hợp số lượng các điểm đo và điểm điều khiển

Bảng 2-1 Tổng hợp ưu nhược điểm của các hệ DCS

Bảng 3-1 Các thiết bị bên trong FCU

Bảng 3-2 Chú thích trạng thái đặt miền trạm FCS

Bảng 3-3 Bảng liệt kê các modul của DCS CS1000

Bảng 3-4 Khả năng giao tiếp phần cứng DCS Yokogawa

Bảng 3-5 Các hệ điều hành trong môi trường Window

Bảng 3-6 Các công đoạn trong công nghệ

MỞ ĐẦU

Cơ sở lựa chọn đề tài

Ngày nay trên thế giới, sự phát triển không ngừng của công nghệ chế tạo thiết bị tự động hoá và những thành tựu trong kỹ thuật vi mạch, công nghệ thông tin

đã cho phép các chuyên gia tích hợp hệ thống có các giải pháp kỹ thuật linh hoạt, tối ưu, an toàn và hoàn toàn tự động hoá Người sử dụng có khả năng điều hành, quan sát và quản lý toàn bộ dây chuyền sản xuất trong nhà máy bằng các thiết bị gọn nhẹ, làm việc thông minh và có độ tin cậy cao Một trong các giải pháp kỹ thuậttích hợp hệ thống điều khiển hiện đại, mang lại hiệu quả cao cho hệ thống vận hành các dây truyền sản xuất trong công nghiệp đó là hệ điều khiển DCS

Trong những năm gần đây hệ DCS của Yokogawa chiếm thị phần khá lớn trong các ngành công nghiệp của nước ta, một số nhà máy đang sử dụng hệ DCS của hãng này như:( Công ty giấy bãi bằng, Công ty giấy An Hòa, Nhà máy nhiệt điện phả lại, Nhà máy cồn và nhiện liệu sinh học Phú Thọ, Công ty supe phốt phát

và hóa chất Lâm Thao ) Hệ DCS trong các nhà máy trên hầu hết do chuyên gia nước ngoài thiết kế, sau đó chuyển giao công nghệ lại cho Nhà máy

Đề tài về hệ DCS của Yokogawa cũng đã được bước đầu tiếp cận ở một số

đồ án tốt nghiệp, nhưng kết quả nghiên cứu còn nhiều hạn chế và mới chỉ dừng lại ở mức độ tìm hiểu công nghệ, vận hành hệ thống

Hiện tại Công ty supe Lâm Thao đang đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất axít mới công suất 400.000 tấn/năm theo công nghệ của dây chuyền axít cũ công suất 100.000 tấn/năm Và cũng trang bị hệ DCS Yokogawa để vận hành như dây chuyền cũ Trên cơ sở là người đã có kinh nghiệm vận hành tại hệ thống DCS của dây chuyền axít cũ, được làm việc trực tiếp với các chuyên gia DCS của Yokogawa,

do vậy luận văn này mạnh dạn chọn hướng nghiên cứu hệ DCS cho “ Dây chuyền sản xuất Axit và xử lý nước thải” tại Công ty supe Lâm Thao Việc chọn đề tài

“Nghiên cứu và ứng dụng hệ Yokogawa DCS cho công nghệ hóa chất và xử lý môi trường ” là cần thiết

Mục đích nghiên cứu của luận văn

Mặc dù hướng nghiên cứu không phải là mới, nhưng việc làm chủ toàn bộ qui trình thiết kế một dự án kết hợp với việc khảo sát công nghệ sản xuất là rất cần thiết.Bên cạnh đó khâu xử lý nước thải là rất cần thiết khi sản xuất hóa chất Hiện tại các thiết bị trong khâu xử lý nước thải đã cũ, hệ thống chạy bán tự động Do vậy luận văn tập chung thiết kế chương trình điều khiển giám sát cho dây chuyền sản xuất axít và trạm xử lý nước thải

Qua phân tích ở trên mục đích của luận văn bao gồm các nộidung sau:

- Tìm hiểu công nghệ sản xuất axít và xử lý nước thải

- Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật và cấu trúc phần cứng

- Ứng dụng các công cụ trong hệ điều hành của Yokogawa để thiết kế dự án điều khiển giám sát công nghệ

- Chạy mô phỏng và đánh giá kết quả

Đề tài tập chung nghiên cứu:

- Hệ DCS của Yokogawa

- Công nghệ sản xuất axít và công nghệ xử lý nước thải

- Ứng dụng các công cụ trong hệ điều hành của Yokogawa để thiết kế dự án

- Khảo sát thực thực tế công nghệ và tổng hợp cấu hình hệ thống

- Dùng công cụ Testfunction (một công cụ trong phần mềm CS1000 của Yokogawa) để kiểm tra kết quả nghiên cứu

- Quá trình nghiên cứu được thực hiện theo các nội dung dưới đây

Chương 1 Tìm hiểu công nghệ dây chuyền sản xuất axít và xử lý nước thải Chương 2 Tìm hiểu hệ DCS của Yokogawa

Chương 3 Thiết kế hệ thống điều khiển DCS cho công nghệ sản xuất axit và

xử lý nước thải

Kết luận và Ki n ngh ế ị

Em xin chân thành c m thả ơn ầy giáo ướng dẫn TS h Hoàng Sỹ Hồng, các thầy cô trong Viện điện và Viện Sau Đại Học Trường đại học bách khoa Hà Nội, đã tạo điề u kiện giúp trong đỡem suốt quá trình làm lu n ậ văn

Xin cảm ơn các cán bộ và công nhân Công ty cổ phần supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao, đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình tìm hiểu thực tế công nghệ

Xin cảm ơn các chuyên gia về DCS của Yokogawa Việt Nam, Cảm ơn các chuyên gia về DCS của Singapo đã giúp đỡ em trong quá trình thiết kế

Do kiến thứ bản thân còn hạn chế nên luận vănc này không tránh kh ỏi

những thiếu sót Em m g rất on được sự góp ý của các ầ th y cô và các bạn đồngnghiệp, để bản luận văn hoàn thiện hơn.

Hà nội tháng 03 năm 2013

Tác gi , ả Lê Quang Tuyến

CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ DÂY TRUYỀN AXIT VÀ XỬ LÝ

NƯỚC THẢI.

Giới thiệu chương.

Công ty supe Lâm Thao là nhà máy sản xuất sản xuất phân bón và hóa chất trọng điểm của cả nước, trong đó dây chuyền sản xuất axít đóng vai trò khá quan trọng và đóng góp 60% vào doanh thu của đơn vị sản xuất, Sản phẩm axít được sử dụng ngay trong công ty để điều chế supe lân, thau rửa các đường ống công nghệ khi đại tu bảo dưỡng và là nguyên liệu sản xuất cho các đơn vị sản xuất như: Nhà máy Pin-Acquy, Nhà máy hóa dầu, Nhà máy sản xuất phân bón,…

Với nguyên liệu đầu vào là Lưu huỳnh và sản phẩm đầu ra yêu cầu axit 98%, bên cạnh đó yếu tố môi trường cũng phải theo một qui định khá chặt chẽ theo tiêu chuẩn ISO, vì vậy Công ty đã mạnh dạn đầu tư hệ DCS YOKOGAWA CENTUM CS1000 để vận hành dây chuyền sản xuất axit và trạm xử lý nước thải

Công ty đang chuẩn bị xây dựng dây chuyền sản xuất axít mới, có công nghệ

và được trang bị hệ DCS Yokogawa để vận hành như dây chuyền hiện có Trong luận văn này em nghiên cứu cùng các chuyên gia xây dựng hệ DCS cho dây chuyền sản xuất axít mới, thiết kế thêm phần điều khiển vận hành cho trạm xử lý nước thải

Vận hành các thông số kỹ thuật của quá trình công nghệ, Công ty giao cho xí nghiệp axít và Xí nghiệp nước đảm nhiệm, nhưng thiết kế các chế độ vận hành điều khiển thì lại là Xí nghiệp điện Đo lường đảm nhiệm, do vậy trong chương này - này luận văn trình bày hai nội dung chính: - Giới thiệu chung về công ty

- Tìm hiểu công nghệ

1.1 Giới thiệu chung về Công ty [1]

Trải qua quá trình xây dựng và phát triển, Công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao luôn giữ vững vai trò ngọn cờ đầu trong ngành sản xuất kinh doanh phân bón, hóa chất nước ta, cung ứng gần 20 triệu tấn phân bón cho đồng ruộng, sát cánh cùng nông dân cả nước làm nên những vụ mùa bội thu, góp phần đưa nước ta trở thành nước xuất khẩu gạo đứng thứ 2 trên thế giới, đến nay Công ty đã có 10 đơn vị sản xuất và 4000 Cán bộ công nhân Sơ đồ tổ chức Công ty như Hình 1-1

Hình 1-1 Sơ đồ tổ chức Công ty supe Lâm Thao

Trong công ty sản phẩm axít không những phục vụ mục đích kinh doanh mà còn là nguyên liệu đầu vào quan trọng cho dây chuyền điều chế supe lân, supe lân lại là nguyên liệu đầu vào chính cho dây chuyền sản xuất phân bón tổng hợp NPK, có thể nói dây truyền sản xuất axít đóng vai trò huyết mạch trong quá trình sản xuất

Hiện nay công ty supe đang chuẩn bị đầu tư dây chuyền sản xuất axit mới có công suất 400.000 tấn/năm, công nghệ như dây chuyền cũ có công suất 100.000tấn/năm

Dây chuyền sản xuất axít đi từ lưu huỳnh theo công nghệ tiếp xúc kép hấp thụ kép,

cho ra Axit 98,9% có công suất 400.000 tấn/năm và giảm tối thiếu khí thải (SO2:

1000mg/m3, SO3: 35mg/m3) Sơ đồ khối mô tả công nghệ như Hình 1-2

Hình 1-2 Sơ đồ khối mô tả công nghệ dây truyền sản xuất a xít.

SO2

SO2

300 0C SO3: <180

Axit hồi lưu 98%; 500c

Axit t ưới

98%; 400c

Axit hồi lưu 98%; 600c

Không khí

2

50 0C

Lò đốt S

Máy Tiếp xúc 4 lớp

Xú tá V O

Không khí khô: ẩm 0,015%V;

0.005 mg H2SO4/m3

Nhiệt độ: 400 420 ÷ 0C

Hơi bão hoà 25 at; 225 0C Nhiệt độ: 320÷360 0C

Khí sau lớp 3 X3 = 96%

Làm nguội SO3

SO3: <180 0C

SO2 400÷420

Khí sau lớp 4

X3 = 99.7%

Làm nguội SO3

Hóa lỏng

Hơi nước bão hòa 6at, 1580c

Tháp hấp thụ Trung gian

Ống khí thải

Thùng axít H2SO4tháp cuối

Axít hồi lưu 98,5%; 500C

Axít tưới 98,3%; 400C Thùng axít H2SO4 tháp sấy

+ Trung gian

Sản phẩm axít H2SO4 98.3%

Nhiệt độ: 1000÷10500C

Hình 1-3 Sơ đồ công nghệ dây truyền sản xuất Axit

Nguyên liệu đầu vào là lưu huỳnh khi đi qua năm công đoạn (theo Hình 1-3) thu

được axít H2SO4 nồng độ 98,9% và lượng khí thải ra môi trường khá nhỏ (SO2: 1000mg/m3, SO3: 35mg/m3):

- Công ođ ạn hoá g lỏn lưu huỳnh

- Công ođ ạn t đố lưu huỳnh

- Công đoạn ồ ơi nhiệt ừan i h th

- Công ođ ạn tiếp xúc

- Công ođ ạn ấp h th , ụ sấy

Để thu được sản phẩm axít theo tiêu chuẩn ISO thì quá trình vận hành các tham số , công nghệ, trong các công đoạn phải thực hiện khá chặt chẽ theo các giá trị thông số cho trước.

1.2.1 Công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh :

a ) Mô t công ả nghệ :

Lưu huỳnh rắn kho theo b ng cấp vào bể hoá l g hu nh 106,107 B hoá từ ă tải ỏn lưu ỳ ể

l ng m ỏ gồ 6 cụm trao i đổ nhiệt ố ng xo H n c xuắn ơi ướ có áp ất 6Kg/cm2 , nhi ệt độ

1600C đưa vào các cụm trao i đổ nhiệt Lưu huỳn đưa h vào gia nhi nóng ch ệt ảy đến

nh 0iệt độ14 0C ÷1500C và sang thùng lắng108 ,109 v thùng l ng cỏ ắ ũng được trang

b ị các cụm trao i đổ nhiệt , xung quanh thân thùng có áo h ơi để g nhi iữ ệt độ lưuhuỳnh g nhiệt 140lỏn ở độ 0C ÷1500C sau khi l ng ắ cặn ư huỳ l u nh t ch thùng ự ảy từ

108 , sang thùng ch 111 ứa Lưu huỳnh lỏng ừ thùng t 111 được 02 b m M802A , ơM802B b m ơ lưu huỳnh vào vòi phun c a lò t 201 ủ đố

b ) Các ch tiêu k thu liên quan ỉ ỹ ật đến đ lườo ng :

- Nhi ệt độ lưu huỳnh lỏng trong bình hoá lỏng : 140 ÷1500C

- Nhi thùng chệt độ ứa: 140 ÷1450C

- Áp su h ất ơi vàobể hoá l ng: 6 Pa ỏ

- Nhi h vào thùng chệt độ ơi ứa: 1600C

- M c ứ lưu huỳnh l ng trong thùng ch ỏ ứ

- Bình thường: 1,6 m; Th nh 0,5 ấp ất: m; - Cao nh 2,0 ất: m

c ) Các i m đ ể đo và v trí : ị đặt các điểm đo được liệt kê trong Bảng 1 -1 và Bảng 1 -2.

Bảng 1 -1 Dòng tải các động cơ trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Dòng tải các động cơ công đoạn hoá lỏng l ưu huỳnh

Điể đm o M – 104 M – 801A,B M - 802A M-802 B M - 112 M-114

Thùng ch ứa S lỏng 111

TI-107 ( 0 C )

LI-107 (mm)

TI-108 ( 0 C )

LI-108 (mm)

TI-111 ( 0 C )

LI-111 (mm)

Nhiệt

lỏng thùng

Mức

S lỏngthùng 107

Nhiệt

lỏng thùng

Mức

S lỏngthùng 108

Nhiệt

lỏng thùng

Mức S lỏng thùng 111

ở nhiệt độ này lưu huỳnh tự cháy thành khí SO2 và phát sinh nhiệt

Nhiệt độ hỗ n hợp khí SO2 ra k i hỏ lò đốt có nhiệt độ 900 ÷ 10250C , hàm lượng SO2

từ 9 ÷ 10 sang i h thu nh 208 % nồ ơi iệt

b ) Các thông s k thu liên quan : ố ỹ ật

- Nhiệt độ lớp gạch v lò ỏ đốt : 700 ÷ 8000C

- Nhiệt độ hỗ n h khí ra lò t ợp đố : 900 ÷ 10250C

- Lưu ượ l ng lưu huỳnh vào vòi phun : 2,9 ÷ 3,3 m3/h

c ) Các i m đ ể đo và v trí : ị đặt Các điểm đo được liệt kê trong Bảng 1 -3.

Bảng 1 -3 Các điểm đo trong công đoạn lò đốt

S tới lò

Nhiệt độhơi ra hồihơi

lò đốt

Nhiệt

độ không khí khô

Lưu lượng không khí khô tới

Áp su ất

S l g ỏntới lò

đốt

1.2 3 Công đoạn nồi hơi nhiệt thừa :

a ) Mô t công ả nghệ :

Nước m m a ến h kề đư đ bìn hử khí vàđược hâm nóng ở nhiệt 105độ 0C được cấp vào

n i h làm nồ ơi để guộ ỗi h n h khí t 900 ợp ừ ÷ 10250C x ng cònuố 445 ÷4550C

Dung d Naịch 3PO4 t thùng ch ừ ứa được bơ m vào ồ ơi cùng với ước ề để n i h n m m duy trì trong nđộ PH ước ấp c i h 9 nồ ơi từ ÷ 9,5

H n h khí ỗ ợp SO2 ra t lò đố có nhiệt độ 445 ÷4550C trước khi vào thiết ị ọ b l c gió nóng 201 ( có tác ụn ọ bụ các thành ần tạp ất ơ họ ị ữ lạid g l c i , ph ch c c b gi ) Sau khi qua thiết ị ọ b l c gió nóng h n h khí ỗ ợp có nhiệt độ420 ÷ 4300C

Hơinước ừ nồ ơi t i h su 2,5 Mpa có áp ất và nhiệt độ 2250C i qua b g m đ ộ iả

áp và làm l nh ạ xuống còn 0,6 Mpa i vào ng chung c a nhà máy đ mạ ủ

b ) Các thông s k thu liên quan ố ỹ ật đến đ lườo ng :

- Nhi khí sau n i h : ệt độ ồ ơi 420 ÷ 4300C

- N g ồn độ SO2 tr c khi vào ti xúc ướ ếp : 9 ÷ 10 %

c ) Các i m đ ể đo và v trí : ị đặt Các điểm đo được liệt kê trong Bả ng 1-4.

Bảng 1 -4 Các điểm đo trong công đoạn nồi hơi

suất hơitrong nồi

Điềukhiển mức nướctrong nồihơi

Điềukhiển ápsuất trongbình khử khí

Lưulượng nước mềm cấp nồi hơi

1.2 4 Công đoạn tiếp xúc :

a ) Mô t công ả nghệ :

H n h khí SOỗ ợp 2 có n g ồn độ 9 ÷ 10 sau l c gió nóng 201 % ọ có nhiệt độ

420 ÷ 4300C i theo đ các đườ ố và các thiết ị điều hỉng ng b c nh vào lớp tiếp xúc 1 c a ủ

th áp tiếp xúc 204 T ại lớp tiếp xúc 1 khí SO2 được chuyển hoá thành SO3 , n h hỗ ợpkhí ra kh i 1 m c chuy hoá 72.0 và iỏ lớp đạt ứ ển % nh ệt 575độ 0C được đưa sang trao

đổ nhiệti 209 , qua b ộ điều ikh ển nh TIC-204B iệt độ để đạt nhi 470ệt độ 0C đưa v ào

qua lớp sành i sứ rồ đưa vào ti p xúc 2 Do nhi c a ph lớp ế ệt độ ủ ản ứngliên tụ , hỗc n

h khí ra ợp khỏ ớp tiếpi l xúc 2 nh t 535có iệ độ 0C , m c uy hoá 93ứ ch ển % rồ đưai vào trao i đổ nhiệt 203 Sau trao i đổ nhiệt 5 n h khí có 30 hỗ ợp nhiệt độ 4920C được đưa

v ào lớp tiếp xúc 3 T ại đây ph ản ứng chuyển hoá tiếp ụ từ t c SO2 thành SO3

Sau lớp 3 mứ chu ểnc y hoá 97,3 , nhi 492đạt % ệt độ 0C đượ đư đc a i làm ngu i xuộ ốngcòn 4260C nh trao i nhi ngoài 210 , sau ó cho ờ đổ ệt đ vào lớp tiếp xúc 4 Sau khi qua

l ớp tiếp c 4 , nhi 440xú ệt độ 0C đưa vào làm nguộ ở ội b trao i nh ( đổ iệt 205A, 211) ,

rồ lại đi ưa qua b ộlàm nguộ SOi 3 và đưa tới tháp hấp th ôlêumụ

các t ng trao i hệ hố đổ nhiệt 205A,B và ệ ố ( ) h th ng làm ngu i SOộ 3 sử dụng h t ng ệ hố

qu t làm ngu i nh các q t 206A,B,Cạ ộ ờ uạ

b ) Các thông s liên quan ố đến o ng : đ lườ

Các thông số kỹ thuật được tổng hợp lại như Bảng 1 -5

Bảng 1 -5 Các thông số nhiệt trong công đoạn tiếp xúcLớp xúc tác Nhiệt độ khí vào ( 0C ) Nhi khí raệt độ ( 0C ) M c chuyứ ển hoá (%)

- Nhiệt độ khí vào : 420 ÷ 4300C

c) Các i m đ ể đo và v trí ặt : ị đ

Các điểm đo, vị trí đặt trong công đoạn này được liệt kê trong B ảng 1 6, Bảng 1 - -7.

Bảng 1 -6 Dòng tải các động cơ trong công đoạn tiếp xúc

Động cơ máy nén

số 3

Bảng 1 -7 Các điểm đo trong công đoạn tiếp xúc

Tháp tiếp xúc 204Điểm

đo

TI 115-1A

TI 204A

TI -116A,B

SO2 ra lớptiếp xúc 1

SO2 tronglớp tiếp xúc1

SO2 vào lớptiếp xúc 2

SO2 vào lớptiếp xúc 2

Điều khiển nhiệt độ

SO2 vàolớp tiếpTI-119-1 TI

204C1,2,3

Nhiệt độ

SO2 vào lớptiếp xúc 3

Nhiệt độ

SO2 ra lớptiếp xúc 3

Nhiệt độ

SO2 vào lớp tiếp xúc 4 NhiệtSO2 ra lớp tiếp xúc độ 4

1.2 5 Công đoạn hấp thụ:

H n h khí ỗ ợp SO3 từ tháp tiếp xúc nhicó ệt >400độ 0C đượ đưac v tháp làm ngu i ào ộ

h nhi x ng <180ạ ệt độ uố 0C , khí sau khi được làm nguộ được đưa vàoi tháp ôlêum

301 , hỗn hợp khí (SO3 + SO3) đi từ dưới tháp lên, còn axít 98,3% đượccác bơ đẩym lên phân ph i ố vào các dàn làm lạ ốnh ng chùm sau ó đ được ướ t i vào tháp qua các ệh

thốn đĩg a phân p i hố từ đỉnh tháp xu ng ố Sau khi ti xúc v l p m n nếp ới ớ đệ yê gựa axit

có nồn độg 98,6% hồ lưu ềi v thùng tuần hoàn H n h ỗ ợpsau khi hấp thụ(chủ yếu là

SO2) được đưa vòng lại qua lớp 4 của tháp tiếp xúc để chuyển hóa thành SO3 sau đó

đi vào tháp 310 để hấp thụ lại lần 2 Mức độ hấp th sau tháp mônô đạt 99,8% ụNồng độ axit trong thùng chứa được điều chỉnh bằng lượng axit sấy và nước sạch

bổ xung vào , lưu l ng được ượ điều chỉnh t động ự bằn bộ điều khiển ồn độg n g

∗ Công đoạn không khí : sấy

Không khí trước khi đưa vào lò đốt phải đảm bảo thật khô, có nghĩa là phải sạch hơi nước, do axit đặc có tính chất hút ẩm nên ta sử dụng để sấy khô không khí

Quá trình sấy như sau:

Không khí ngoài tr qua máy nén không khí ời được hổ t i vào tháp sấy 3 có

nồn độg axit 98, % , trong tháp sấy đường axit được chảy từ đỉnh tháp 3xuống, còn không khí đư ợc thổi từ đáy tháo thổi lên, không khí thu được sau tháp là không khí nóng và khô

Trong tháp s quá trình h th h nẩyra ấp ụ ơi ước , không khí sau tháp h thấp ụ

có độ ẩm < 0,015 % đi sang bộ phận lò t hu nh đố lưu ỳ

b) Các i m đ ể đo và v trí : ị đặt

Các điểm đo, vị trí đặt được liệt kê ở Bảng 1 8, Bảng 1 9, Bảng 1 10, Bảng 1 - - - -11

Bảng 1 -8 Các điểm đo trong công đoạn hấp thụ

Nồng độaxit tướivào tháphấp thụ

Nhiệt độaxit tướivào tháphấp thụ

PH của nướclàm lạnh axit

Nhiệt độ khí thải ra ống khói

Nhiệt độ sau

thiết bị làm

lạnh

Nồng độ Axittưới vào tháphấp thụ

axit tuần hoàn 2

Động cơ bơm axittuần hoàn 3

Bảng 1 -10 Các điểm đo trong công đoạn sấy khí

Công đoạn sấy khí

Bảng 1 -11 Dòng tải động cơ trong bộ phận sấy khí

Dòng tải động cơ

Vị trí ođ Độn cơ bơm axitg

tuần hoàn 1

axit tuần hoàn 2

Độn cơ bơm axitg tuần hoàn 3

Động cơ hútkhí vào tháp

1.3 Tìm hiểu công nghệ xử lý nước thải trong Công ty supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao.

Hiện trạng trong công ty có một trạm xử lý nước thải công suất 160m3/h theo phương pháp sinh học đây là công nghệ xử lý tiên tiến, nhưng lại dùng hệ SCADA ,

để vận hành do vậy việc theo dõi, điều khiển, báo cáo rất khó khăn Để quản lý quá

trình sản xuất được tốt hơn, Công ty có phương án đưa Công đoạn Xử lý nước thải vào một trang màn hình công nghệ trên hệ DCS của dây truyền sản xuất axít mới,

1.3.1 Giới thiệu chung [4]

Hệ thống xử lý nước thải cũng là một trong các tiêu chuẩn để đánh giá tiêu chuẩn ISO của công ty, Hệ thống xử lý nước thải cũng thu hồi lại 160m3/h nước tái sử dụng cho các quá trình sản xuất của công ty Có rất nhiều phương pháp xử lý nước , thải như (phương pháp hóa lý, phương pháp hóa học, phương pháp sinh học) Sau khi nghiên cứu thấy rằng phương pháp sinh học khá kinh tế, vận hành hệ thống đơn giản, thân thiện với môi trường nên Công ty đã chọn công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học:

Đây quá trình sử dụng các vi sinh vật có trong nước thải để oxi hóa (xử lý) các tạp chất gây ô nhiễm có trong nước thải như: COD, BOD, N, P…quá trình xử lý sinh học được chia thành 3 phương pháp chính như sau:

a Phương pháp hi u khí ế

Là quá trình xử lý nước thải xử dụng các vi sinh vật hiếu khí, có trong nước thải để

xử lý các tạp chất gây ô nhiễm có trong nước thải

b Phương pháp yếm khí:

Là quá trình xử lý nước thải xử dụng các vi sinh vật yếm khí có trong nước thải, để

xử lý các tạp chất gây ô nhiễm có trong nước thải

c Phương pháp yếm hiếu khí:–

Là phương pháp sử dụng cả vi sinh vật hiếu khí và yếm khí có trong nước thải, để

xử lý các tạp chất gây ô nhiễm có trong nước thải

1.3 2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống [3]

Hệ thống xử lý nước thải trong công ty supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao

sử dụng phương pháp sinh học Là quá trình xử lý hiếu khí sử dụng các vi sinh vật

có trong nước thải, để xử lý các tạp chất gây ô nhiễm trong nguồn nước thải của công ty, theo công nghệ thông khí kéo dài (không khí được cung cấp liên tục trong quá trình xử lý lượng oxy hòa tan trong nước đủ cung cấp cho quá trình hoạt động , của vi sinh vật, có tác dụng khuấy trộn trong bể xử lý làm tăng khả năng tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất gây ô nhiễm)

Hệ thống xử lý bao gồm 1 bể gom, 2 bể aroten, 2 bể lắng, 1 bể khử trùng, 2

bể phân hủy bùn Qui trình công nghệ được thể hiện qua bản vẽ công nghệ được trình bày như Hình 1-4 ở trang bên.

1.3.3 Quá trình hoạt động

Nước thải được thu gom vào trạm tròn (bể 2), sau đó được bơm nước thải từ bể gom trong trạm tròn bơm vào bể ĐIỀU HÒA (bể 3), nước thải từ bể điều hòa được bơm phân phối sang bể AROTEN

Tại bể AROTEN nước thải được cung cấp thêm oxy, và khuấy trộn đều cùng với vi sinh vật có trong bể bởi hệ thống phân phối khí lắp ở đáy bể, đảm bảo cho nhu cầu oxy, điều kiện tiếp xúc giữa vi sinh vật và chất ô nhiễm trong dòng thải (đây là quá trình xử lý chính của hệ thống) Tại bể AROTEN có thiết bị đo PH của nước thải trong bể Giá trị PH của hệ thống đạt tối ưu trong khoảng từ 6,5÷7,5

Nước sau khi xử lý chảy qua BỂ LẮNG ( ở đây lượng bùn hoạt tính trong nước được tách ra) Nước trong được đưa sang BỂ KHỬ TRÙNG, tại đây được bổ xung thêm hóa chất khử trùng là nước JAVEN để loại bỏ nốt các vi trùng có trong nước , thải để đưa nước ra hệ thống thoát nước Bùn lắng ở đáy bể một phần được BƠM HỒI LƯU bơm về bể AROTEN, một phần được bơm qua BỂ PHÂN HỦY BÙN(gồm 2 bể nối tiếp)

Tại BỂ PHÂN HỦY BÙN, lắp đặt hệ thống phân phối khí để phân hủy nốt lượng bùn có thể tự phân hủy được, nước trong phía trên được BƠM HÚT NƯỚCTRONG hút quay về bể AROTEN, phần bùn đặc còn lại dưới đáy bể được BƠM TRỤC VÍT bơm sang máy ép bùn nhằm làm khô và giảm thiểu thể tích bùn thải bỏ

1.3.4 C hức năng các bể và các thiết bị.

1 Bể điều hòa

Có chức năng thu gom và điều hòa lưu lượng, nồng độ chất ô nhiễm của dòng thải,

hệ thống cống thải của công ty trước khi đi vào hệ thống xử lý

2 Bơm nước thải bể gom bể điều hòa–

- Chức năng bơm nước thải từ bể gom sang bể điều hòa.–

- Chế độ hoạt động

Hai bơm luân phiên hoạt động trong trường hợp nước tràn (qua mức HH) hai bơm cùng chạy Bơm được vận hành tự động hoặc bằng tay từ trung tâm điều khiển DCS

3 Bể aroten

Chức năng xử lý các chất ô nhiễm có trong nước thải (ở đây diễn ra quá trình oxy hóa các chất gây ô nhiễm có trong nước thải)

4 Bể lắng

Chức năng là tách riêng bùn nước (tách sinh vật ra khỏi nước trước khi nước thải –

đã được xử lý thải ra ngoài môi trường)

5 Bơm bùn hồi lưu

- Chức năng vận chuyển bùn từ bể lắng về bể aroten để đảm bảo lượng vi sinh vật trong bể aroten và bùn thải sang bể phân hủy bùn

- Chế độ hoạt động

Hoạt động tự động hoặc bằng tay sử dụng khí nén từ máy thổi

6 Bơm cặn nổi

- Chức năng Hút cặn nổi trên bề mặt bể lắng về bể gom điều hòa: -

- Hoạt động tự động hoặc bằng tay sử dụng khí nén từ máy thổi

7 Bể phân hủy bùn

Chức năng : Phân hủy giảm thiểu lượng bùn thải bỏ ra khỏi hệ thống

8 Bơm nước trong

- Chức năng: bơm nước ở phần trên của bể phân hủy bùn Sang bể điều hòa

- Chế độ hoạt động: Hoạt động tự động hoặc bằng tay sử dụng khí nén

10 Bơm định lượng hóa chất

Chức năng cung cấp hóa chất cho hệ thống Hoạt động tự động theo các tín hiệu điều khiển từ bộ điều khiển hoặc vận hành bắng tay

1.3 5 Các thiết bị đo lường điều khiển [5]

1.3.5.1 Điểm đo và vị trí đặt:

Các điểm đo trong công đoạn này liệt kê trong Bảng 1 12, Bảng 1 13, Bảng 1 - - -14.

Bảng 1 - 12 Các điểm đo trong công đoạn xử lý nước thải

Công đoạn xử lý nước thải

Vị trí đo

Mức nước bể khửtrùng

Báo dòng động cơ bơm

số 1 bể khử trùng

Báo dòng động cơ bơm

số 2 bể khử trùng

Bảng 1 - 13 Các điểm đo và dòng tải động cơ trong công đoạn xử lý nước thải

Công đoạn xử lý nước thải

Báo dòng động cơ bơm số 2 của bể gom

Lưu lượng nước thải vào xử lý

Nồng độ oxy hòa tan

bể aroten 1

Nồng độoxy hòa

aroten 2

Bảng 1 - 14 Các điểm đo trong công đoạn xử lý nước thải

Công đoạn xử lý nước thảiĐiểm

Báo dòng động cơ bơm số 2 của bể điều hòa

Báo dòng động cơ bơm số 3 của bể điều hòa

Báo dòng động cơ bơm số 4 của bể điều hòa

1.3.5.2 Nguyên lý làm việc các th iết bị đo dùng trong công nghệ

a Đo lưu lượng.

Dùng để kiểm soát lưu lượng từ bể điều hòa sang các bể aroten Hệ thống sử dụng

đo lưu lượng b g ằn phương pháp chênh áp:

Nguyên lý:

Dùng m t m ch tấ ấ ắn lỗ uch ẩn ( Diaphram ) thắt dòng ch làm t c ảy ố độ

dòng ch t ng nên chênh ảy ă tạo sự áp trước và dòng Khi ó ch l ng và ch khí sau đ ất ỏ ất

đi qua tiết diện S0 b th , t c dòng ch nhanh h vì m t ị ắt lại ố độ ảy ơn ộ phần ế ă th n ng b iếnthành ng n ng độ ă

∗ Ứng dụn ủ oạ đồn ồ đg c a l i g h o :

B bi truộ ến yền đo chênh áp : EJA - 1151 DP

Tín hiệura : 4 ÷ 20 mA

Đi kèm i các thi b ngu n phân p i vớ ết ị ồ hố chuyển đổi : SDBS - 140 A ;

S901D v ới nguồn cung c 24 VDC ấp

b Đo mức :

Thiết bị đo mức được dung để kiểm soát mức nước ở các bể và điều khiển các bơm

Hệ thống sử dụng thiết bị đo mức kiểu phao

Nguyên lý:

Đo ứ m c băng phao được so sánh qu ảđối tr g g v h th ng ọn ắn ới lắp ệ ố tiếp

đ ể điệni m

M t phao chìm ộ được c t b m t hình tr ấu ạo ởi ộ ụ được ả th chìm trong chất lỏng , độ cao

c a phao b ng ủ ằ độ cao ự đạ ủ c c i c a ch l ng trong bình ất ỏ có Van ch đượ ắn ởiìm c g b

m t c m bi n o c u tác ộ ả ế đ lực hị động c a m t ph ủ ộ lực ụthuộc vào chiều cao H c a chủ ất

bpm hóa chất

Nguyên lý:

Chuyển đổ i hoá điện là n ng chuyển đổi dựa trên các hiện t ợng hoá hữ ư điện, xảy ra

do quá trình ôxi kh ửcác điện ự c c

Hiện ư t ợng phân li xảy ra khi hoà tan dung d ch vào nước , ph ị ân c a các chất n tử ủ ày

sẽ phân ly thành các ion i n đ ệ tích dương ( cation ) và các ion điện tích âm ( anion ) tạo thành dung d ịch dẫn điện

Chuyển đổi Ganvanic dùng r ng rãi o ho ộ để đ độ ạt động c a ủ các ion hi rođ

H2O = H+ + OH

-Đo độ PH ⇔ lg ( H+)

Đầu đ o PH c m ấu tạo gồ có 2 diện ự c c :

+ i c so sánh Đ ện cự : là ộm t bình thu tinh thành m ng ( ch Nỷ có ỏ ứa a ) Khi nhúng vào dung dịch đ ó , các iôn ừ t bình thuỷ ti i vào dung d nh đ ịch , còn các iôn H+ từdung dịch chiếm vào chỗ chúng

Để lấy i n th bên trong iện c c thu tinh còn đ ệ ế ở đ ự ỷ cóđiện ự c c Ag2Cl2 và dung d ịch

PH mẫu

+ i c o Đ ện cự đ : là mộ ốt ng thu tinh ch dung ỷ có ứa dịch bão hoà khó tan Hg2Cl2 Dung dịch bão hoà KCl ( hoá điện ly ) g m để iả điện ế th khuyếch tán

Do trên dung dịch KCl điện ế th khuy tán nh ếch có trị số ỏ sức điện động

được sinh ra ở 2 đầu ự đ c c o : điện ực đ c o và điện cực so sánh

N g iôn Hồn độ + có hpạt tính làm thay i đổ sức đ iện động c a ủ điện ực đ c ó

được xác định nh thay ờ sự đổi sức điện động c a hai ủ điện c c o lên c o ự đ ầu đ

d Đo nồng độ oxy hòa tan DO:

Kiểm soat nồng độ oxy hòa tan trong hai bể aroten, và điều khiển hoạt động của máy thổi kh Cảm biến phân tích khí Oxy là màng phẳng bằng ZrOí 2 ổn định Không khí tiếp xúc với điện cực ngoài nhận được bằng lớp phủ Plantin và khí cần , phân tích dẫn đến điện cực đo nhờ một ống nhôm Sức điện động của cảm biến được đo ở sợi Plantin nối với điện cực chuẩn Nguyên lý cấu tạo điện cực được

trình bày trong Hình 1-5.

Hình 1-5 Cấu tạo cảm biến đo nồng độ và điện cực phát hiện oxy

Kết luận chương:

Trong chương này, giới thiệu công nghệ dây chuyền sản xuất axit và trạm xử

lý nước thải, vai trò của dây truyền sản xuất axit và trạm xử lý nước thải

Trên cơ sở bản vẽ công nghệ đã phân tích rõ số lượng các công đoạn , và các thông số kỹ thuật ở các vị trí công nghệ trong mỗi công đoạn

Thống kê các điểm đo và điểm cần điều khiển để phụ vụ cho việc nghiên cứu, , và thiết kế mới trang màn hình công nghệ và chế độ điều khiển Số lượng các điểm đo

và điểm điều khiển được trình bày trong Bảng 1 -15

Bảng 1 -15 Tổng hợp số lượng các điểm đo và điểm điều khiển

CHƯƠNG 2 TÌM HI U H DCS C A YOKOGAWA Ể Ệ Ủ

Gi i thi ớ ệu chương.

Trong chương này sẽ tìm hi u các n i dung sau: ể ộ

- C u trúc h u khi n DCS ấ ệ điề ể

- Cấu trúc phần cứng của hệ DCS Yokogawa như: Cấu trúc trạm FCS, sốlượng, ch ng lo i các modul vào/ra, m ng truy n th ng ủ ạ ạ ề ố

- Các công cụ trong hệ điều hành của hệ DCS yokogawa để xây dựng giao ,

di n vệ ận hành, điều khi n các tham s c a công ngh ể ố ủ ệ

2.1 Khái quát chung v h ề ệ điề u khiển phân tán DCS [6]

2.1.1.1 Tr ạ m đi ề u khiển cục bộ

Thông th ng, ườ các trạm đ ềi u khi n c c ể ụ b ộ được xây d ng theo ự c u ấ trúc

module Các thành ph n chính bao g m: B ầ ồ ộcung cấp nguồn, khối xử lý trung tâm (CPU), giao di n v i bus h th ngệ ớ ệ ố , giao diện với bus trường nếu sử ụ d ng cấu trúc vào/ra phân tán, các module vào/ra s ố cũng như tương tự

Trong c u trúc vào/ra t p trung, ấ ậ các module vào/ra được ố ớ CPU n i v i thông qua bus n i b ng ộ ộ đằ sau giá (backplane-bus) Chính vì v y, c modul ày đỡ ậ ác e ncũng ph i nhà sả do ản xu t cung c p kèm theo CPU ấ ấ

Trong các ệ ố đ ề h th ng i u khi n quá trình, m t ể ộ trạm đ ềi u khi n c c ể ụ b ộ cũng thường được c ài đặt giao di n HART và c module ghép n i ệ ác ố ph ụ ki n khác ệCác thi t b này ế ị được lắp đặ trong t i u khi n cùng v i t ủ đ ề ể ớ các linh ki n h tr ệ ỗ ợkhác nh hàng k p u dây, c b chuy n i tín hi u (ư ẹ đấ ác ộ ể đổ ệ transducers), các

kh i ố đầu cu i (ố terminal blocka), C t i u khi n th ng ác ủ đ ề ể ườ đượ đặc t trong phòng i u khi n/phòng i n bên c nh phòng i u khi n u đ ề ể đ ệ ở ạ đ ề ể tr ng tâm ho c r i ặ ảrác g n ầ khu v c hi n ự ệ trường

Các ch c ứ năng do trạm đ ềi u khi n c c ể ụ b ộ đảm nhi m b ệ ao gồm:

Điều khi n quá trình (ể process control), Điều khi n ể các m ch ạ vòng kín

(nhi t , ệ độ áp su t, ấ l u l ng, pH, ư ượ độ độ đậm c, ) H u h t đặ ầ ế các mạch vòng

đơn đượ đ ềc i u khi n trên cơ s lu t ể ở ậ PID, giải quy t b toán i u khi n u ế ài đ ề ể điềchỉnh, i u khi n t l , i u khi n tđ ề ể ỉ ệ đ ề ể ầng Các h th ng hi n ệ ố ệ đại cho ph i u ép đ ềkhi n m , i u khi n d a mô hình , i u khi n thích nghi, ể ờ đ ề ể ự đ ề ể

Chính vì đây là thành ph n quan tr ng nh t trong h th ng, ầ ọ ấ ệ ố đại đa s c tr m i ố ác ạ đ ều khi n ể c c ụ b tính ộ có năng ki m tra và s a l i (ể ử ỗ error checking and correcting, ECC), cũng như cho phép l a ch n c u ự ọ ấ hình d phòng M t i u ự ộ đ ề quan ọng là tr một trạm đ ềi u ikh n c c ể ụ b ộ ph i ả có kh ả năng đả m b o ả ti p ế t c ụ th c hi n c ự ệ ác

ch c ứ năng nói trên trong tr ng h p ườ ợ trạm v n hành hoặc đườậ ng uytr ền bus h ệ

th ng s ố có ự cố

Các máy tính i u khi n th là máy tính đ ề ể có ể đặc ch ng c a ủ ủ nhà cung ấp c(vendor-specific controller), PLC ho c ặ máy tính nhân công nghi p D a cá ệ ựtrên cơ sở n th phân ày có ể lo i ạ c h th ng i u khi n phân t có ác ệ ố đ ề ể án m t ặ

hi n nay trên ệ thị tr ng thành ườ các ệ ác ệ tr ề h c h uy n th ng (sau ố đây ọ g i là

DCS uy n th ngtr ề ố ), các h trên n n ệ ề PLC PL ( C-based DCS) và các ệ h trên n n ề

PC (PC-based DCS)

B t ấ k ể chủng lo i ạ t t b o hiế ị nà được ử ụ , s d ng các yêu c u ầ qu tr ng an ọnhất về m t ặ k ỹ thu t ậ được đặt ra cho m t ộ trạm đ ềi u khi n c c ể ụ b là:ộ Tính năng thời th c, đ tin c y và tính sẵn sàng, lậự ộ ậ p trình thu n ti n, cho phép ậ ệ

s dử ụng/cài đặt các thuật toán cao ấ , k ả năng điều khiển lai (liên tục, c p h trình tự và logic)

2.1.1.2 Bus trườ ng và các tr m vào/ ra t ạ ừ xa.

Khi s d ng ử ụ c u ấ trúc vào/ra phân tán, các trạm đ ềi u khi n c c ể ụ b s ộ ẽ được bổ sung các module giao d ệi n bus n i v i để ố ớ các trạm vào/ra t ừ xa (remote I/O station) và m t s thi t b ộ ố ế ị trường thông minh Các u yê c u ầ chu ng đặt ra v i ớbus tr ng là tính ườ năng th i gian th m c ờ ực, ứ độ đơn giản và giá thành thấp Bên cạnh đó đố ớ, i v i môi tr ng d ch nườ ễ áy còn các y ổ êu c u ầ k ỹ thu t c ậ đặ biệt khác v ề chu n ẩ truy n ề d ẫn, tính năng đ ệi n h c c a ọ ủ các linh ki n m ngệ ạ , cáptruy n, C ề ác lo ại bus tr ng ườ đươc hỗ trợ mạnh nhất là Profibus-D P,Foundation Fieldbus, DeviceNet và AS-I Trong môi trường òi h i toàn đ ỏ ancháy n thì Profibus-PA và Foundation Fieldbus H1 là hai h ổ ệ được s dử ụng

ph bi n ổ ế nhất

M t ộ trạm vào/ra t xa ừ thự ch t c ấ có c u ấ trúc không khác l m ắ so v i m t ớ ộ

tr m iạ đ ều khiể c c n ụ b , duy ch thi u kh i x lý trung tâm c ch c ộ ỉ ế ố ử ho ứ năng

đ ềi u khi n Thông th ng, ể ườ các trạm vào/ra t xa ừ được đặ ấ ầt r t g n v i quá ớtrình k ỹ thu ật, vì th ti t ki m nhi u cáp uy n và n ế ế ệ ề tr ề đơ giản hóa c u ấ trúc h ệ

th ng ố Tr m ạ vào/ra t xa ừ cũng th có ể đặt cùng v trí v i ị ớ tr m ạ đ ềi u khi n c c ể ụ

b , tuy nhiên ộ như v y ậ không lợi d ng ụ đượ ư đ ểc u i m c a c u ủ ấ trúc này

Khác v i ớ c u ấ trúc vào/ra t p ậ trung, c u ấ trúc vào/ra phân tán c phép s ho ử

d ng các ụ tr m ạ vào/ra t xa ừ c a ủ các nhà ng c p cu ấ khác v i i u ki n ớ đ ề ệ có hỗ trợ

lo i ạ bus tr ng qui nh Tuy nhiên, th khai thác t i a ườ đị để có ể ố đ khả ă n ng các công c ph n m m tích h p và ụ ầ ề ợ đảm b o t ng thích ho toàn gi a các thành ả ươ àn ữ

ph n ầ trong m t h DC vi c dùng tr n ộ ệ S, ệ ọ s n ph m c a ả ẩ ủ m t hãng ộ v n ẫ là gi i ả

pháp toàn nh t an ấ

Bên cạnh phương ph ghép n i thi t b áp ố ế ị điều khi n v i quá trình k ể ớ ỹ thu t ậthông qua các module vào/ra, ta th s d ng các có ể ử ụ c m ả bi n ế ho c ặ cơ c u ấchấp hành giao di n bus tr ng Qua ó có th có ệ ườ đ ể đơn giản hóa c u ấ trúc h ệ

th ng ố hơn ữ n a, t i ết ki m ti t ki m ch trong t i u khi n và nâng ệ ế ệ ỗ ủ đ ề ể cao tính năng th i gian th c ờ ự c a hủ ệ th ng ố do t n dậ ụng được kh ả năng x lý ông ử th tin

c a ủ c thi t b ác ế ị trường

Trên Hình 2-2. là hình ảnh m t s t i u khi n ộ ố ủ đ ề ể DCS Hình bên tr là m t ái ộ

tr m ạ PCS7 (Siemens) v i b i u khi n ớ ộ đ ề ể l p t ắ đặ cù c ng ác module vào/ra phân tán Hình giữa minh h a m t ọ ộ tr m ạ vào/ra t xa ừ l p ắ độc l p T ậ ủ đ ềi u khi n bên ể

ph i ả minh họa tr m ạ đ ềi u khi n c c ể ụ b DeltaV (Fisher-Rosermount) s d ng ộ ử ụgiải pháp Foundation Fieldbus (không c n ầ c module vào/ra) ác các

Hình 2-2 M t s hình nh t u khiộ ố ả ủ điề ển DCS

2.1.1.3 Tr ạ m vận hành

Tr m v n ạ ậ hành và trạm k ỹ thu t ậ đượ đặ ạc t t i phòng i u khi n trung tâm đ ề ể

Các trạm v n hành th ậ có ể ho t ạ động song song, c l p độ ậ v i nhau ti n ớ Để ệ cho

vi c v n hành h th ng, ng i ta th ng ệ ậ ệ ố ườ ườ s p ắ x p m i ế ỗ trạm v n hành tậ ương

ứng v i một phân đ ạớ o n ho c m t ph x ng Tuy nhiên, ặ ộ ân ưở các phần m m ề chạy trên t t c ấ ả các trạm hoàn toàn gi ng nhau, vì th trong tr ng h p ố ế ườ ợ c n ầ thi t ế

m i ỗ trạm đều có th thay thế ể chứ năng c a c ủ các trạm khác Các chức năng tiêu biểu c a mủ ột trạm vận hành gồm có: Hiển th các hình ị ảnh, hỗ ợ vận hành hệ trthống qua các công cụthao tác o và qu n lý các công th, tạ ả ức điều khiển, x ửlý các

s ựkiện và sự cố, chẩn đoán hệ thống, hỗ trợ ngườ ậi v n hành và bảo trì hệ thống Khác v i các trớ ạm điều khiển, h u hầ ết các hệ DCS hi n đạ ềệ i đ u sử ụ d ng các s n ả

ph m ẩ thương m i ạ thông d ng nhụ ư máy tính cá nhân (công nghi ệp) chạy trên

n n WindowsNT/2000, ề hoặc các máy tính tr m ạ chạ trên n n UNIX Cùng v i y ề ớcác màn hình màu l n (th ng là 19inch) v i ph ớ ườ ớ độ ân giải cao theo dõi đểquá trình s nả xu t, ấ m t ộ trạm v n hành hi n ậ ệ đại bao gi ờ cũng có c ác

thi t b thao tác chu n ế ị ẩ như bàn phím và chu t M t ộ ộ trạm v n hành th ậ có ể

b trí theo ki u m t ng i s d ng ố ể ộ ườ ử ụ (mộ ho c t ặ nhi u màn hình), ề hoặc nhi u ềngườ ử ụi s d ng v i v i nhi u Terminals ớ ớ ề

Các tr m vạ ận hành được bố trí như Hình 2-3.

Hình 2-3 B ốtrí trạm v n hành trong h th ng ậ ệ ố

Đặc i m tiêu bi u c a đ ể ể ủ các trạm v n hành hi n ậ ệ đại, là s d ng k ử ụ ỹ thu t ậgiao di n ng i-máy ki u a c a s v i ệ ườ ể đ ử ổ ớ các ph n ầ t giao di n chu nử ệ ẩ Tuy

nhiên, việc thi t k các ế ế màn hình giao di n công nghi p ệ ệ khác vớ cáci giao di n ệ

ứng dụng văn phòng, òi h i ki n th c t ng h p v quá trình công ngh , m đ ỏ ế ứ ổ ợ ề ệ ỹthu t ậ công nghiệp, tâm lý h c công nghi p và công nọ ệ ghệ ph n ầ m m ề

2.1.1.4 Tr ạ m kỹ thuậ t và các công c phát tri n ụ ể

Tr m ạ k ỹ thu t ậ là nơi cài đặt c công c phát tri n, cho phép ác ụ ể đặt c u hình ấcho hệ th ng, ố t o ạ và theo dõi các chương trình ng d ng i u khi n và ao ứ ụ đ ề ể gi

di n ệ người máy, đặ ất c u hình và tham s hóa c thi t b tr ng Vi c ố ác ế ị ườ ệ tạo ứng

dụng điều khiể h u n ầ h t ế được th c hi n theo phự ệ ương ph khai báo, áp đặt tham s và ghép n i ố ố các ố kh i ch c ứ n ng ă có s n ẵ trong thư vi n ệ Cũng nh c ư áctrạm v n hành, thi t b s d ng ông th ng là ậ ế ị ử ụ th ườ các máy tính nhân (công cánghi p) ệ ch y ạ trên nền Windows95/98/NT/2000 hoặc UNIX

M t s ộ ố đặc tính tiêu bi u ể c a ủ cá ông c phát tri n trên c c ụ ể trạm k ỹ thu t ậ là:

• Các công c phát tri n ụ ể được tích h p ợ s n ẵ trong h ệ thống

• Công vi c phát tri n không y ệ ể êu c u ầ có ph n ầ c ng DCS t i ứ ạ chỗ

• Các ngôn ng ữ l p ậ trình thông d ng là s kh i hàm (FBD-ụ ơ đồ ố Function Block Diagram, ho c ặ CFC-Contin us Function Chartuo ) và bi u ti n ể đồ ếtrình (SFC-Sequential Function Chart), tương ự t IEC61131-3 FBD

• M t d án có th do nhi u ng i cùng ph i h p phát tri n song songộ ự ể ề ườ ố ợ ể

• Giao di n v i h th ng ệ ớ các ệ ố c p ấ trên (CAD/CAM, MES, S, ERP, )PP

Để vi c ph triệ át ển h th ng ph n ệ ố ầ m m ề được thu n l i, ậ ợ các nhà s n xu t ả ấcung c p ấ c tác hư ệ vi n kh i hàm chuyên d ngố ụ Bên cạnh đó, nhi u nhà s n ề ả

xu t ấ cũng cung c p ph n ấ ầ m m mô ph ng ng i phát tri n h th ng th ề ỏ để ườ ể ệ ố có ể

t o ạ các u đầ và rao/ mô ph ng, giúp cho vi c ph tri n ỏ ệ át ể ph n ầ m m ề được chắc chắn, an toàn hơn

2.1.1.5 Bus h ệ thống.

Bus h th ng ch c ệ ố có ứ năng n i ố mạng các tr m ạ đ ềi u khi n c c ể ụ b v i nhau ộ ớ

và với các trạm v n hành và tr m ậ ạ k ỹ thu ật Trong a s đ ố các ệ h th ng ng ố ứ

d ngụ , người ta l a ch n ự ọ c u ấ hình d phòng cho bus h th n Tcó ự ệ ố g hêm ữa, để n

c i ả thi n tính ệ năng th i gian th nhi u khi m t ờ ực, ề ộ mạng riêng bi t (có th ệ ể có c ả