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 - LÊ QUANG TUYẾN Học viên: Lê Quang Tuyến ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG HỆ YOKOGAWA DCS CHO CƠNG NGHỆ HĨA CHẤT VÀ XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG VÀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2011-2013 Hà Nội – Năm 2013 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131942561000000 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 CƠNG NGHỆ HĨA CHẤT VÀ XỬ LÝ MƠI TRƯỜNG CHUN 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 Hà Nội – Năm 2013 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình tổng hợp nghiên cứu Trong luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo đưa phần tài liệu tham khảo Tác giả luận văn Lê Quang Tuyến MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU Chương – TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ DÂY CHUYỀN AXIT VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giới thiệu chương 1.1 Giới thiệu chung Cơng ty 1.2 Tìm hiểu cơng nghệ dây chuyền sản xuất axít H2SO4 1.2.1 Cơng đoạn hóa lỏng lưu huỳnh : 1.2.2 Công đoạn đốt lưu huỳnh: 1.2.3 Công đoạn nồi nhiệt thừa : 10 1.2.4 Công đoạn tiếp xúc : 11 1.2.5 Cơng đoạn hấp thụ: 13 1.3 Tìm hiểu cơng nghệ xử lý nước thải Công ty supe phốt phát hóa 16 chất Lâm Thao 1.3.1 Giới thiệu chung 16 1.3.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống 16 1.3.3 Quá trình hoạt động 19 1.3.4 Chức bể thiết bị 19 1.3.5 Các thiết bị đo lường điều khiển 20 1.3.5.1 Điểm đo vị trí đặt: 1.3.5.2 Nguyên lý làm việc thiết bị đo dùng công nghệ 20 21 Kết luận chương 25 CHƯƠNG 2-.TÌM HIỂU HỆ DCS CỦA YOKOGAWA 26 Giới thiệu chương 26 2.1 Khái quát chung hệ điều khiển phân tán DCS 23 2.1.1 Cấu hình 26 2.1.1.1 Trạm điều khiển cục 27 2.1.1.2 Bus trường trạm vào/ từ xa 28 2.1.1.3 Trạm vận hành 29 2.1.1.4 Trạm kỹ thuật công cụ phát triển 31 2.1.1.5 Bus hệ thống 31 2.1.2 Phân loại hệ DCS 33 2.1.2.1 Các hệ DCS truyền thống 33 2.1.2.2 Các hệ DCS PLC 33 2.1.2.3 Các hệ DCS PC 36 2.1.3 Các vấn đề kỹ thuật 2.2 Tổng quan hệ DCS yokogawa CS1000 2.2.1 CẤU TRÚC PHẦN CỨNG HỆ THỐNG DCS 37 38 38 2.2.1.1 Trạm Giao diện - Human Interface Station (HIS) 39 2.2.1.2 Trạm Điều khiển trường – Field Control Station (FCS) 40 2.2.1.3 Các đặc điểm kỹ thuật hệ thống centum CS 1000 45 2.2.2 Mạng truyền thông (Network) 45 2.2.2.1 Vnet 46 2.2.2.2 Ethernet 46 2.2.2.3 Fieldbus 47 2.2.3 CẤU TRÚC PHẦN MỀM 48 2.2.3.1.Cơng cụ System View 49 2.2.3.2 Đặc điểm, tích chất Project (Project’s Attribution utility) 49 2.2.3.3 Cửa sổ Graphic Builder 51 2.2.3.4 Cửa sổ Online Manual 52 2.2.3.5 Cửa sổ liên kết phần tử (Linked-part list Window) 2.2.3.6 Menu FILE 52 52 2.2.3.7 Các bước thiết lập project 53 2.2.4 So sánh ưu nhược điểm hệ DCS thông dụng: CHƯƠNG 3-THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS CHO CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT VÀ XỬ LÝ NƯỚC THẢI 55 57 Giới thiệu chương 57 3.1 Xây dựng cấu hình phần cứng cho hệ thống 58 3.1.1 Xây dựng cấu hình phần cứng 58 3.1.1.1 Lựa chọn thiết bị phần cứng hệ thống 58 3.1.1.2 Sơ đồ kết nối thiết bị: 62 3.1.1.3 Thiết bị phần cứng dây truyền sản xuất 62 3.2 Xây dựng cấu trúc phần mềm 64 3.2.1 Thiết kế giao diện người dùng 64 3.2.2 Sơ đồ thuật toán 67 3.2.21 Thuật toán điểm đo 68 3.2.2.2 Thuật toán điểm điều khiển 70 3.2.3 Quá trình thiết kế 71 3.2.3.1 Gán địa tín hiệu vào/ra 71 3.2.3.2 Các thuật tốn 77 3.2.3.3 Các trang cơng nghệ 79 3.2.3.4 Tạo đồ thị theo dõi thông số 81 3.3 Ví dụ thiết kế điểm đo trang hình cơng nghệ 82 3.4 Chạy mơ đánh giá kết 85 3.4.1 Chạy mơ chương trình 85 3.4.2 Đánh giá kết 87 Kết luận chương 88 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Danh mục hình vẽ Hình 1-1 Sơ đồ tổ chức Cơng ty supe Lâm Thao Hình 1-2 Sơ đồ khối mô tả công nghệ dây Chuyền sản xuất axít Hình 1-3 Sơ đồ cơng nghệ dây truyền sản xuất axít Hình 1-4 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống xử lý nước thải Hình 1-5 Cấu tạo cảm biến đo nồng độ điện cực phát oxy Hình 2-1 Cấu hình hệ thống điều khiển phân tán Hình 2-2 Một số hình ảnh tủ điều khiển DCS Hình 2-3 Bố trí trạm vận hành hệ thống Hình 2-4 Cấu hình hệ thống điều khiển phân tán đại Hình 2-5 Các thành phần chức PLC Hình 2-6 Cấu hình phần cứng hệ DCS CENTUM CS1000 Hình 2-7 Bàn phím vận hành Hình 2-8 Trạm điều khiển FCS lắp hồn chỉnh Hình 2-9 Mạng Vnet mạng Ethernet hệ thống Hình 2-10 Mở rộng mạng Vnet Hình 2-11 Cấu hình hệ thống Fieldbus Hình 2-12 Sơ đồ khối cấu trúc phần mềm hệ DCS Yokogawa Hình 2-13 Cửa sổ System View Hình 2-14 Cấu trúc Project Hình 2-15 Quá trình thực tạo Project Hình 3-1 Cấu hình phần cứng tổng quát DCS CS 1000 Hình 3-2 Sơ đồ kết nối thiết bị phần cứng Hình 3-3 Giao diện người dùng Hình 3-4 Lưu đồ thuật tốn lập trình điểm đo Hình 3-5 Hình 3-6 Lưu đồ thuật tốn lập trình điểm đo điều khiển Các địa vào/ra note - module AMN11- FCS0111 Hình 3-7 Các địa vào/ra note –slot1- module AMN11-FCS0111 Hình 3-8 Các địa vào/ra note – slot1 - module AMN11-FCS0111 Hình 3-9 Các địa vào/ra note –slot1- module AMM42T-FCS0111 Hình 3-10 Các địa vào/ra note –slot1- module AMM42T-FCS0112 Hình 3-11 Các địa vào/ra note –slot1- module AMM42T-FCS0112 Hình 3-12 Các địa vào/ra note –slot1- module ADM112C-FCS0112 Hình 3-13 Các địa vào/ra note –slot2- module ADM52C-FCS0112 Hình3-14 Các địa vào/ra note –slot1- module ADM25C-FCS0112 Hình 3-15 Các địa vào/ra note –slot3- module AMM25C-FCS0112 Hình 3-16 Các địa vào/ra note –slot1- module AMN11-FCS0113 Hình 3-17 Các địa vào/ra note –slot1- module AMM42T-FCS0113 Hình 3-18 Thuật tốn gán địa điều khiển động Hình -19 Thuật toán hiển thị giá trị đo từ cảm biến Hình 3-20 Thuật tốn điều khiển van Hình - 21 Cơng đoạn hóa lỏng lưu huỳnh Hình 3-22 Cơng đoạn lị đốt nồi Hình 3-23 Cơng đoạn tiếp xúc Hình -24 Cơng đoạn hấp thụ Hình 3-25 Cơng đoạn xử lý nước thải Hình 3-26 Gán đồ thị điểm đo Hình 3-27 Gán địa cảm biến Hình 3-28 Gán nhãn modul thuật tốn thị Hình 3-30 Cấu trúc trang hình cơng nghệ hệ điều hành Hình 3-31 Xử lý tín hiệu thị Hình 3-32 Thuật tốn gán cửa sổ theo dõi giá trị thị Hình 3-33 Thuật tốn gán đồ thị thời gian thực Hình 3-34 Thực Test function FCS0113 HIS0122 Hình 3-35 Trang thiết kế tổng quan Hình 3-36 Gọi cửa sổ hiển thị giá trị đo vị trí cơng nghệ Hình 3-37 Hình 3-38 Hình 3-39 Gọi cửa sổ điều khiển van Kiểm tra đồ thị điểm đo từ vị trí cơng nghệ Các bước thiết kế dự án vận hành dây truyền công nghệ Danh mục bảng Bảng 1-1 Dịng tải động cơng đoạn hóa lỏng lưu huỳnh Bảng 1-2 Các điểm đo cơng đoạn hóa lỏng lưu huỳnh Bảng 1-3 Các điểm đo cơng đoạn lị đốt Bảng 1-4 Các điểm đo công đoạn nồi Bảng 1-5 Các thông số nhiệt công đoạn tiếp xúc Bảng 1-6 Dịng tải động cơng đoạn tiếp xúc Bảng 1-7 Các điểm đo công đoạn tiếp xúc Bảng 1-8 Các điểm đo công đoạn hấp thụ Bảng 1-9 Dịng tải động cơng đoạn hấp thụ Bảng 1-10 Các điểm đo công đoạn sấy khí Bảng 1-11 Dịng tải động phận sấy khí Bảng 1-12 Các điểm đo cơng đoạn xử lý nước thải Bảng 1-13 Các điểm đo dịng tải động cơng đoạn xử lý nước thải Bảng 1-14 Các điểm đo công đoạn xử lý nước thải Bảng 1-15 Tổng hợp số lượng điểm đo điểm điều khiển Bảng 2-1 Tổng hợp ưu nhược điểm hệ DCS Bảng 3-1 Các thiết bị bên FCU Bảng 3-2 Chú thích trạng thái đặt miền trạm FCS Bảng 3-3 Bảng liệt kê modul DCS CS1000 Bảng 3-4 Khả giao tiếp phần cứng DCS Yokogawa Bảng 3-5 Các hệ điều hành môi trường Window Bảng 3-6 Các công đoạn công nghệ MỞ ĐẦU Cơ sở lựa chọn đề tài Ngày giới, phát triển không ngừng công nghệ chế tạo thiết bị tự động hoá thành tựu kỹ thuật vi mạch, công nghệ thông tin cho phép chuyên gia tích hợp hệ thống có giải pháp kỹ thuật linh hoạt, tối ưu, an toàn hoàn toàn tự động hố Người sử dụng có khả điều hành, quan sát quản lý toàn dây chuyền sản xuất nhà máy thiết bị gọn nhẹ, làm việc thơng minh có độ tin cậy cao Một giải pháp kỹ thuật tích hợp hệ thống điều khiển đại, mang lại hiệu cao cho hệ thống vận hành dây truyền sản xuất cơng nghiệp hệ điều khiển DCS Trong năm gần hệ DCS Yokogawa chiếm thị phần lớn ngành công nghiệp nước ta, số nhà máy sử dụng hệ DCS hãng như:( Công ty giấy bãi bằng, Công ty giấy An Hòa, Nhà máy nhiệt điện phả lại, Nhà máy cồn nhiện liệu sinh học Phú Thọ, Cơng ty supe phốt phát hóa chất Lâm Thao ) Hệ DCS nhà máy hầu hết chun gia nước ngồi thiết kế, sau chuyển giao công nghệ lại cho Nhà máy Đề tài hệ DCS Yokogawa bước đầu tiếp cận số đồ án tốt nghiệp, kết nghiên cứu nhiều hạn chế dừng lại mức độ tìm hiểu cơng nghệ, vận hành hệ thống Hiện Công ty supe Lâm Thao đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất axít công suất 400.000 tấn/năm theo công nghệ dây chuyền axít cũ cơng suất 100.000 tấn/năm Và trang bị hệ DCS Yokogawa để vận hành dây chuyền cũ Trên sở người có kinh nghiệm vận hành hệ thống DCS dây chuyền axít cũ, làm việc trực tiếp với chuyên gia DCS Yokogawa, luận văn mạnh dạn chọn hướng nghiên cứu hệ DCS cho “ Dây chuyền sản xuất Axit xử lý nước thải” Công ty supe Lâm Thao Việc chọn đề tài “Nghiên cứu ứng dụng hệ Yokogawa DCS cho cơng nghệ hóa chất xử lý môi trường” cần thiết