CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRẠM QUẠT GIÓ CÔNG TY THAN UÔNG BÍ - TKV Đội nét về công ty than Uông Bí -TKV Công ty Than Uông Bí được thành lập ngày 19/4/1979 tại Quyết địn
TỔNG QUAN TRẠM QUẠT GIÓ 6KV TRÀNG KHÊ TẠI CÔNG
Vị trí lắp đặt và thông số trạm quạt gió 6KV
Trạm quạt gió chính mức +129 khu Tràng Khê được lắp đặt và thiết kế để phục vụ công tác thông gió phục vụ thi công các diện đào lò, khai thác than mức – 150/+30 V18,
V24 khu vực Tràng Khê – mỏ Tràng Bạch, công ty Than Uông Bí – TKV Trạm quạt gió chính gồm 02 quạt gió chính kiểu trục đối lưu đảo chiều phòng nổ mã hiệu FBCDZ-
6-No 20/2x 160 do Trung Quốc thiết kế và sản xuất
Hình 1.1 Sơ đồ mặt bằng vị trí lắp đặt quạt gió FBCDZ-6-No 20/2x 160 (KW) tại mặt bằng mức +129 khu Tràng Khê
Hình 1.2 Bình đồ mặt bằng bố trí thiết bị tại mặt bằng +129 khu Tràng Khê, Mỏ than
Tràng Bạch, công ty Than Uông Bí - TKV
1.1.2 Thông số trạm quạt gió 6kV
Bảng dưới đây mô tả thông số của trạm quạt gió 6kV được thiết kế tính toán trong luận văn:
Bảng 1.1 Bảng thông số thiết bị trong trạm quạt gió chính 6kV
STT Nội dung Đơn vị Thông số kỹ thuật
- Vật liệu làm cánh Hợp kim nhôm
- Lưu lượng gió khu vực hiệu suất cao m 3 /s 55-95
- Áp suất tĩnh tại khu vực có hiệu suất cao Pa
- Kích thước ngoài DxRxC mm 16834x2944x3298
2 Động cơ điện phòng nổ
- Điện áp định mức kV 7.2
- Tốc độ vòng quay V/ph 980
- Các vòng bi động cơ NU326C3,NU6326C3
Mã hiệu KYN28A-12 Điện áp làm việc kV 6 Điện áp điện mức kV 7,2
Tỉ số biến dòng TI 3*200/5
Bộ ngắt mạch cao áp Kiểu chân không
Chức năng bảo vệ Quá áp, sụt áp, đoản mạch, quá tải, dòng điện không cân bằng, thếu pha, chạm đất
Chức năng hiển thị Hiện thị bằng màn hình tinh thể lỏng, hiện thị bằng tiếng việt và tiếng trung Thiết bị đo lường hiển thị A,V Bằng đồng hồ điện tử
Cấp bảo bảo vệ vỏ ngoài
4 Tủ đảo chiều quay Tủ 02
Mã hiệu KYN28A-12 Điện áp kV 6 Điện áp điện mức kV 7,2
Bộ ngắn mạch cao áp Kiểu chân không
Chức năng bảo vệ Quá áp, sụt áp, đoản mạch, quá tải, dòng điện không cân bằng, thếu pha, chạm đất
Cấp bảo vệ vỏ ngoài IP 54
5 Tủ phân đoạn (tủ liên lạc) Tủ 01
Mã hiệu KYN28A-12 Điện áp làm việc kV 6 Điện áp điện mức Kv 7,2
Tỉ số biến dòng TI 3*200/5
Bộ ngắn mạch cao áp Kiểu chân không
Chức năng bảo vệ Quá áp, sụt áp, đoản mạch, quá tải, dòng điện không cân bằng, thếu pha, chạm đất
Chức năng hiển thị Hiện thị bằng màn hình tinh thể lỏng, hiện thị bằng tiếng việt và tiếng trung Thiết bị đo lường hiển thị A,V Bằng đồng hồ điện tử
Cấp bảo bảo vệ vỏ ngoài IP 54
6 Tủ khởi động động cơ (tủ đầu ra) Tủ 04 Điện áp kV 6 Điện áp điện mức Kv 7,2
Tỉ số biến dòng TI 3*200/5
Bộ ngắn mạch cao áp Kiểu chân không
Chức năng bảo vệ Quá áp, sụt áp, đoản mạch, quá tải, dòng điện không cân bằng, thếu pha, chạm đất
Chức năng hiển thị Hiện thị bằng màn hình tinh thể lỏng, hiện thị bằng tiếng việt và tiếng trung Thiết bị đo lường hiển thị A,V Bằng đồng hồ điện tử
Cấp bảo bảo vệ vỏ ngoài IP 54
Mã hiệu KYN28A-12 Điện áp làm việc kV 6
Tỉ số biến dòng điện áp Kiểu 6000/100; công suất00a
Chức năng bảo vệ Quá áp, sụt áp, đoản mạch, quá tải, dòng điện không cân bằng, thếu pha, chạm đất
Thiết bị điều khiển Có Điện áp làm việc kV 6+10%
Tần số làm việc Hz 50
Nguồn điện điều khiển 220V, AC
Cấp bảo vệ vỏ ngoài IP 54
Chức năng bảo vệ Quá áp, sụt áp, đoản mạch, quá tải, dòng điện không cân bằng, thếu pha, chạm đất
9 Động cơ điện điều khiển van cánh bướm đóng mở cửa gió
Công suất kW 0,55 Điện áp KV 0.4
Tốc độ vòng quay V/phút 1400
Các thiết bị trong trạm quạt gió chính 6kV
Trong hệ thống trạm quạt gió chính 6kV có nhiều tủ điện có các chức năng khác nhau Các tủ này được bố trí như hình 1.3 để tiện thao tác và giám sát trong quá trình vận hành cũng như bảo dưỡng và sửa chữa
Hình 1.3 Mặt bằng bố trí lắp đặt máy biến áp và các thiết bị điều khiển cho trạm quạt tại mặt bằng +129 khu Tràng Khê
1.2.1 Tủ khởi động mềm cao áp
Trạm quạt sử dụng khởi động mềm cao áp để khởi động cho các động cơ của quạt gió, phía trước mặt tủ có các đèn hiển thị thực hiện chức năng điều khiển và giám sát các động cơ của quạt gió
Tủ khởi động mềm được điều khiển bởi hệ thống PLC trên khởi động mềm có màn hình hiển thị trạng thái làm việc của hệ thống quạt gió, các tham số cài đặt khởi động và bảo vệ Rơ le kỹ thuật số: tính năng bảo vệ và ghi nhớ quá áp, thiếu áp, mất áp nguồn điện, bảo vệ quá dòng, không cân bằng dòng điện, thiếu pha quá tải, ngắn mạch
1.2.2 Tủ đầu ra, tủ đầu vào, tủ phân đoạn, tủ đảo pha và tủ đo lường
Các đầu vào, đầu ra, tủ phân đoạn, tủ đảo pha, tủ đo lường có chức năng đóng cấp nguồn điện cho hệ thống động cơ quạt gió Phần trước mặt các tủ điều khiển động cơ có bố trí lắp đặt các nút điều khiển và hệ thống đèn tín hiệu, các rơle kỹ thuật số và đồng hồ hiển thị
Chú ý: Đèn LED tại thanh thể hiện trạng thái màu xanh thể hiện trạng thái cắt, màu đỏ thể hiện trạng thái đóng
Chú ý: Đèn LED tại thanh thể hiện trạng thái màu xanh thể hiện trạng thái cắt, màu đỏ thể hiện trạng thái đóng
Hình 1.9 Tủ ra động cơ
1.2.3 Tủ điều khiển đóng mở cửa gió
Tủ điều khiển đóng mở cửa gió được lắp đặt đồng bộ với quạt gió có chức năng đóng, mở cửa gió Phía trước mặt tủ điều khiển có bố trí lắp đặt các nút điều khiển và hệ thống đèn tín hiệu hiển thị trạng thái đóng mở cửa gió.
Sơ đồ cung cấp điện
Nguồn điện 6kV cung cấp cho trạm quạt gió chính mức +129 khu Tràng Khê bao gồm hai tuyến đường dây:
- Tuyến 6kV số 1 cấp điện cho trạm quạt gió chính mức +129 khu Tràng Khê lấy điện từ tuyến đường dây không 6kV AC50 Tràng Khê I xuất phát từ cầu dao cách ly cột
T6 - B14-676 cấp điện cho tuyến đường cáp 6kV 3x50 + 1x10, L = 86m đến tủ đầu vào
- Tuyến 6kV số 2 cấp điện cho trạm quạt gió chỉnh mức +129 khu Tràng Khê lấy điện từ tuyến đường dây không tay 6 kV AC 70 Tràng Khê II xuất phát từ cầu dao cách ly cột T15-25-678 cáp điện cho tuyến đường cáp 6kV 3x50 + 1x1, L = 110m đến tủ đầu vào AH10
Nguồn điện cung cấp cho hệ thống chiếu sáng và van đóng mở cửa gió được lấy từ aptomat LG - 100A tại tủ điện hạ thế 0,4kV đặt tại nhà đặt thiết bị điều khiển trạm quạt:
- Tại tủ đầu vào số AH 05 và AH 10 mỗi tủ có 01 biến áp tự dùng 6/220VAC
1000VA cấp điện tự dùng cho các rơle điều khiển qua bộ UBS - 1000VA
Hình 1.11 Sơ đồ nguyên lý cấp điện TBA và trạm quạt gió tại mặt bằng mức +129 khu Tràng Khê
Nguyên lý làm việc của hệ thống trạm quạt 6KV
-Hệ thống quạt gió sử dụng kết cấu cánh quạt hai cấp, hai cấp cánh dẫn động bởi động cơ phòng nổ có kiến tương đương nhau và có hướng quay ngược chiều nhau Khi nhìn từ của hút gió thì cánh quạt cấp 1 quay theo chiều thuận thì cánh quạt cấp 2 quay theo chiều ngược (hoặc ngược lại) Luồng gió đi vào cánh quạt cấp 1 và đi qua cánh quạt cấp 2 rối ra ngoài Cánh quạt cấp 2 kiêm cánh quạt tĩnh trong quạt gió trục đối lưu từ đó đạt hiệu suất và áp lực gió cao mà loại quạt gió thông thường không thể đạt được
Lưu ý: Trước khi vận hành hệ thống trạm quạt gió chính công nhân vận hành cần phải nắm vững quy trình vận hành hệ thống và phải hiểu rõ
1 Sơ đồ nguyên lý cung cấp điện của trạm quạt Theo sơ đồ nguyên lý cung cấp điện bản vẽ hình 1.11
2 Thao tác vận hành phải dứt khoát, chắc chắn
3 Nghiêm cấm tự ý mở lắp các tủ phân phối, điều chỉnh các thông số khi chưa được sự đồng ý của cấp trên
1.4.1 Trình tự đóng điện vận hành quạt gió số 1 động cơ 1A với tuyến đường dây
Bước 1: Mở van cánh bướm ở góc 100% của quạt gió số 1 tại tủ điều khiển van cánh bướm Mở cửa gió tại rãnh gió kiểm tra chắc chắn cửa gió của quạt gió số 01 đã mở hoàn toàn, cửa gió của quạt gió số 2 đóng hoàn toàn
Bước 2: Cắt điện tủ dầu vào AH10 đưa xe dao máy cắt ra vị trí sửa chữa, treo biển
“Cấm đóng điện có người đang làm việc" và cử người gác
Bước 3: Cắt diện tủ phân đoạn AH 07, tủ nối pha AH 08 đưa xe dao máy cắt ra vị trí sửa chữa, treo biển “Cấm đóng điện có người đang làm việc" và cử người gác
Bước 4: Treo biển “Cấm đóng điện có người đang làm việc" tại các tủ: AH 11-:-
Bước 5: Đóng điện tủ đầu vào AH 05 cấp điện cho tủ đo lường AH 06, tủ đảo pha
Bước 6: Đóng điện tủ đảo pha AH04 cấp điện đến đầu vào khởi động mểm AH01
Bước 7: Đóng điện tại tù đầu ra AH02 cấp điện cho cho động cơ 1A của quạt gió số 1 qua khởi động mềm AH01 theo dõi sự hoạt động của các thiết bị
1.4.2 Trình tự đóng điện vận hành quạt gió số 1 động cơ 2A với tuyến đường dây
Bước 1 -:- Bước 6: Thực hiện như mục 1.4.1
Bước 7: Đóng điện tại tủ ddầu ra AH03 cấp điện cho cho động cơ 2A của quạt gió số 1 quạt khởi động mềm AH01 theo dõi sự hoạt động của các thiết bị
1.4.3 Trình tự đóng điện vận hành quạt gió số 2 động cơ 1B với tuyến đường dây
Bước 1: Mở van cánh bướm ở góc 100% của quạt gió số 2 tại tủ điều khiển van cánh bướm Mở cửa gió tại rãnh gió kiểm tra chắc chắn cửa gió của quạt gió số 02 đã mở hoàn toàn, cửa gió của quạt gió số 1 đóng hoàn toàn
Bước 2: Cắt điện từ đầu vào AH 05 đưa xe dao máy cắt ra vị trí sửa chữa, treo biển
"Cấm đóng điện có người đang làm việc" và cử người gác
Bước 3: Cắt điện tủ phân đoạn AH 07, tủ kết nối AH 08 đưa xe dao ra vị trí sửa chữa, treo biển "Cấm đóng điên có người đang làm việc" và cử người gác
Bước 4: Treo biển "Cấm đóng điện có người đang làm việc" tại các tủ AII 01 -
Bước 5: Đóng tủ đầu vào AH 10 cấp cho tủ đo lường AH 09, tủ đảo pha AH 11
Bước 6: Đóng tủ đảo pha AH11 cấp điện cho đầu vào khởi động phần mềm AH14
Bước 7: Đóng điện tại đầu ra AH12 cấp điện cho động cơ 1B của quạt gió qua phần mềm AH14 theo dõi hoạt động của các thiết bị
1.4.4 Trình tự đóng từ điện vận hành quạt gió số 2 đòng cơ 2B với tuyến đường
Bước 1 -: - Bước 6: Thực hiện như mục 1.4 3
Bước 7: Đóng điện tại tủ đầu ra AH13 cấp điện cho động cơ 2B của quạt gió số 2 qua khởi động mềm AH14 theo dõi sư hoạt động của các thiết bị
1.4.5 Trình tự đóng điện vận hành quạt gió số 1 động cơ 1A với tuyến đường Tràng
Bước 1: Mở van cánh ở góc 100% quạt gió số 1 tại tủ điều khiển van cánh Bướm mở cửa gió tại rãnh gió kiểm tra chắc chắn cửa gió số 01 đã mở hoàn toàn, cửa gió của quat gió số 2 đóng hoàn toàn
Bước 2: Cắt điện đầu vào AH05 đưa xe dao máy cắt ra va vị trí sửa chữa, treo biển
"Cấm đóng điện có người đang làm việc" và cử người gác
Bước 3: Cắt điện tủ đảo pha AH11 dưa xe dao máy cắt ra vị trí sửa chữa, treo biển
“Cấm đóng điện có người đang làm việc” và cử người gác
Bước 4: Đóng điện tủ phân đoạn AH 07, tủ nối pha AH 08 cấp đến tủ dảo pha
Bước 5: Đóng tủ đảo pha AH04 cấp điện đầu vào khởi động mềm AHO1
Bước 6: Đóng điện tại tủ đầu ra AH02 cấp cho động cơ 1A của quạt gió số 1 qua khởi động mềm AH01 theo dõi hoạt động của các thiết bị
1.4.6 Trình tự đóng điện quạt gió số 1 động cơ 2A với tuyến đường dây Tràng Khê
Bước 1 -: - Bước 5: Thực hiện như mục 1.4 5
Bước 6: Đóng điện tại tủ đầu ra AH03 cấp cho động cơ 2A của quạt gió số 1 qua khởi động mềm AH01 theo dõi hoạt động của các thiết bị
1.4.7 Trình tự đóng điện vận hành quạt gió số 2 động cơ 1B với tuyến đường dây
Bước 1: mở van cánh bướm ở góc 100% của quạt gió số 2 tại tủ điều khiển cánh bướm Mở cửa gió tại rãnh gió kiếm tra chắc chắn cửa gió của quạt gió số 02 đã mở hoàn toàn cửa gió của quạt gió số 1 đóng hoàn toàn
Bước 2: cắt điện tủ đầu vào AH10 đưa xe dao máy cắt ra vị trí sửa chữa, treo biển
“Cấm đóng điện có người đang làm việc” và cử người gác
Bước 3: Cắt điện tủ đảo pha AH04 đưa máy cắt ra vị trí sửa chữa, treo biển "cấm đóng điện có người đang làm việc" và cử người gác,
Bước 4: đóng điện tủ phân đoạn AH 07, tủ nối pha AH 08 cấp điện đến tủ đảo pha
Bước 5: Đóng điện tủ đảo pha AH 11 cấp điện đến đầu vào khởi động mềm AH14,
Bước 6: Đóng điện lại đầu ra AHI2 cấp độ khởi động 1B của quạt gió số 2 qua khởi động phần mềm AH14 theo dõi sư hoạt động của các thiết bị
1.4.8 Trình tự đóng điện vận hành quạt gió số 2 động cơ 2B với tuyến đường dây
Bước 1 -: - Bước 5: Thực hiện như mục 1.4.7
Bước 6: Đóng điện tại tủ đầu ra AH13 cấp điện cho động cơ 2B của gió số 2 khởi động mềm AH14 theo dõi hoạt động của các thiết bị
Chú ý: Thời gian khởi động cơ số 1 đến động cơ số 2 là 5 phút, khi khởi động cơ số 1 xong, đèn báo tín hiệu số 3 tại phần mềm khởi động sáng (màu xanh) thì hãy thực hiện vận hành cơ số 2.
Kết luận
Trong phần chương 1, tác giả đã đưa ra đặc điểm cụ thể của trạm biến áp và trạm quạt gió chính 6kV Trong đó có mô tả chi tiết các thông số của các tủ điều khiển trong trạm quạt gió chính 6kV cũng như nguyên lý làm việc của trạm quạt 6kV Đây là cơ sở để tác giả đưa hệ thống giám sát và điều khiển cho trạm quạt ở chương 2 và 3.
HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TRẠM QUẠT GIÓ CÔNG TY THAN UÔNG BÍ - TKV
Giới thiệu về thực trạng hiện nay của hệ thống trạm quạt gió 6KV
2.1.1 Thực trạng hệ thống trạm quạt thông gió chính trong hầm lò
Qua tìm hiểu, khảo sát quá trình vận hành cũng như thiết bị thuộc trạm quạt thông gió chính đang được lắp đặt và vận hành tại một số công ty khai thác than hầm lò tại mỏ than Quảng Ninh thì thấy các trạm quạt thông gió chính được thiết kế cấu trúc hợp lý, vận hành dễ, không gian lắp đặt thiết bị rộng rãi Tuy nhiên, bên cạnh đó, có một số vấn đề còn hạn chế, như:
- Do trạm quạt được trang bị các loại thiết bị thế hệ cũ nên sau thời gian sử dụng đã bộc lộ tình trạng xuống cấp dẫn đến hệ thống trạm quạt thông gió hoạt động bị giảm độ tin cậy
- Ngoài ra, trạm quạt chưa được trang bị hệ thống giám sát nên tồn tại một số vấn đề như sau:
+ Phòng điều hành trung tâm mỏ không kịp thời theo dõi và phán đoán tình trạng hoạt động của động cơ nên nếu gặp sự cố sẽ khó khăn đưa ra các biện pháp xử lý kịp thời, làm giảm tuổi thọ và hiệu suất của trạm quạt thông gió chính
+ Toàn bộ công tác giám sát, thống kê và lưu trữ các thông số vận hành như: thời gian chạy/dừng của các thiết bị, giá trị lưu lượng, tốc độ gió, độ chênh áp,… được thực hiện thủ công, độ chính xác chưa cao và tốn nhiều nhân công
Hình 2.1 Hệ thống điều khiển trạm quạt thông gió trong mỏ hầm lò của HUAFEI
❖ Chức năng chính của hệ thống: Hệ thống có thể giám sát được các thông số khác nhau của trạm quạt gió chính như: nhiệt độ cuộn dây stato, nhiệt độ vòng bi, lưu lượng gió, hạ áp và cũng được thiết lập ngưỡng để báo động khi vượt quá Với chức năng truyền thông dữ liệu theo thời gian thực dựa vào Ethernet công nghiệp để điều khiển từ xa các trạm quạt trực tuyến tại phòng điều khiển trung tâm và hỗ trợ chẩn đoán lỗi
❖ Cấu hình hệ thống : Hệ thống bao gồm: máy tính kiểm soát hệ thống trên trung tâm, kết nối với tủ điều khiển tự động thông qua mạng LAN công nghiệp; tủ điều khiển bằng
PLC kiểm tra tự động và giám sát kiểm soát trạm quạt gió; hai tủ biến tần để bảo vệ an toàn cho trạm quạt gió không xảy ra quá áp, quá dòng, ngắn mạch, quá nhiệt,…; nguồn cấp cho các thiết bị được thông qua một tủ chuyển đổi điện áp; hai quạt gió (một quạt chính và một dự phòng); các cảm biến theo dõi các thông số cần thiết b Hệ thống giám sát trạm quạt thông gió dựa trên PLC NANDA của Trung Quốc:
Hình 2.2 Hệ thống giám sát trạm quạt thông gió dựa trên PLC NANDA
❖ Chức năng hệ thống: Hệ thống cung cấp đầy đủ chức năng giám sát, chẩn đoán trạm quạt thông gió chính, giúp nâng cao độ tin cậy của thiết bị, điều chỉnh dễ dàng lưu lượng gió cung cấp không khí sạch trong hầm lò
❖ Cấu hình hệ thống: Hệ thống gồm: 01 bộ cung cấp nguồn cao áp và hạ áp; 02 tủ biến tần (điều khiển quạt), 01 tủ điều khiển PLC; máy tính cài đặt phần mềm giám sát; hệ thống cảm biến (áp suất, lưu lượnggió, nhiệt độ,…), sơ đồ khối hệ thống giám sát trạm quạt thông gió dựa trên PLC được thể hiện như trên hình Trong đó:
- Hệ thống phân phối điện áp: Nguồn điện cung cấp cho tử PLC, biến tần và các cảm biến
- PLC điều khiển hệ thống: Hệ thống điều khiển PLC sử dụng của hãng NANDA model
NA400 Truyền thông bằng Profibus giữa trạm điều khiển PLC và biến tần để điều khiển và các nhiệm vụ giám sát trạng thái hoạt động của biến tần
- Máy tính kiểm soát trung tâm: Trong hệ thống điều khiển tập trung người sử dụng có thể thực hiện giám sát các trạm quạt thông gió chính, thiết bị điện trong thời gian thực một cách trực quan, người dùng cũng có thể thực hiện các thao tác trực tiếp trên màn hình giao diện của máy tính chủ c Hệ thống điều khiển và giám sát thông minh thông gió mỏ của ABB-Thụy Sĩ:
❖ Chức năng hệ thống: Hệ thống thông gió trong mỏ hầm lò thông minh của ABB không những điều khiển và giám sát quạt thông gió chính mà tích hợp bao gồm cả cửa gió và cửa thông gió Tất cả không khí, gió trong môi trường làm việc dưới hầm lò được theo dõi và kiểm soát bằng ABB 800xA cùng với hệ thống cảm biến và thiết bị đo các thông số cần thiết sau đó truyền về phòng điều hành trung tâm thông qua cáp quang
Dựa vào kết quả thu được hệ thống sẽ thực hiện cung cấp không khí tại những nơi cần thiết hay tối ưu hóa trực tiếp tại quạt thông gió chính Tất cả với mục đích giảm thiểu chi phí cũng như năng lượng mà còn nâng cao được độ an toàn
❖ Cấu hình hệ thống: Hệ thống điều khiển và giám sát thông gió mỏ thông minh của
ABB là hệ thống mở, tùy thuộc vào mục đích mà có những cấu trúc khác nhau
Hình 2.3 Cấu trúc hệ thống giám sát và điều khiển trạm thông gió chính của ABB
Cấu trúc của hệ thống điều khiển và giám sát trạm quạt thông gió chính thông minh của ABB, bao gồm:
- Phần mềm quản lý theo dõi SmartAir TM
- Các tủ kiểm soát và giám soát thông gió
- Tủ điều khiển thông gió tập trung
- Thiết bị đo: Cảm biến lưu lượng gió, độ ẩm: cảm biến siêu âm tại các quạt và ống dẫn; cảm biến áp suất: Áp suất chênh lệch trên quạt, cửa, ; cảm biến khí; cảm biến nhiệt độ của động cơ; cảm biến rung động cơ, d Nhận xét:
Ngoài những hệ thống đã nêu trên thế giới còn nhiều hệ thống khác nữa với những tính năng mới, nhưng nhìn chung các hệ thống tự động giám sát trạm quạt gió chính dùng trong khai thác hầm lò có những ưu, nhược điểm nhất định
- Ưu điểm: các hệ thống đều đã giải quyết được vấn đề theo dõi hầu hết các thông số của trạm quạt thông gió như: nhiệt độ, độ rung, dòng điện và điện áp để từ đó chẩn đoán tình trạng vận hành của các động cơ cũng như lưu lượng, tốc độ gió hay độ chênh áp trong môi trường mỏ để từ đó đưa lệnh điều khiển thông qua PLC hay từ xa tại phòng điều khiển trung tâm bằng máy tính cho phù hợp Các hệ thống đã đưa ra các giải pháp tối ưu hóa năng lượng cung cấp cho hệ thống thông gió mỏ
Quy mô của hệ thống giám sát điều khiển trạm quạt gió 6KV …
2.2.1 Yêu cầu của hệ thống
Ngoài nhiệm vụ khắc phục các nhược điểm của hệ thống trạm quạt thông gió chính vận hành bằng tay, hệ thống tự động giám sát trạm quạt thông gió chính trong khai thác than hầm lò còn phải đáp ứng được các yêu cầu sau:
- Tính hiện đại: Hệ thống phải có cấu trúc tiên tiến, công nghệ hiện đại
- Tính tin cậy: Các thiết bị của hệ thống phải thích ứng với khả năng làm việc
24/24h trong điều kiện khắc nghiệt của môi trường mỏ (bụi, ẩm, chấn động cơ học, điện áp nguồn không ổn định) Hệ thống cần có tính năng dự phòng nóng
- Tính thực tế: Hệ thống vận hành dễ dàng, không đòi hỏi người vận hành có trình độ cao, thuận tiện trong quá trình bảo dưỡng, sửa chữa, thay thế và hiện đại hóa
- Tính mở: Hệ thống phải có tính mở, có thể phát triển mở rộng tính năng, phạm vi giám sát và điều khiển mới theo qui mô phát triển của mỏ, có thể tích hợp vào hệ thống điều khiển, giám sát tập trung phục vụ giám sát và điều hành sản xuất cho toàn mỏ
2.2.2 Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển trạm quạt 6kV
Hệ thống tự động giám sát trạm quạt thông gió chính có cấu trúc tập trung sử dụng mạng Ethernet cáp quang công nghiệp phục vụ cho việc giám sát và chẩn đoán tình trạng trạm quạt thông gió chính tại chỗ và từ xa tại phòng điều hành trung tâm của mỏ
- Hệ thống giám sát liên tục các thông số về động cơ: nhiệt độ ổ trục động cơ điện, nhiệt độ cuộn dây stator, độ rung động cơ, thông số điện áp và dòng điện ba pha của động cơ; thông số về thông gió: hạ áp, tốc độ gió, lưu lượng gió, hiệu suất quạt gió Tất cả các thông số hiện thị tại chỗ và được truyền lên phòng điều hành trung tâm thông qua mạng Ethernet cáp quang
- Thông qua mô hình toán học của hệ thống, các quy chuẩn thông gió mỏ tính toán tỷ lệ thay đổi các thông số, từ đó chẩn đoán sự cố về động cơ cũng như lưu lượng gió cấp cho khu khai thác than hầm lò Hệ thống sẽ đồng thời phát ra tín hiệu cảnh báo tại trạm quạt và trên phần mềm tại phòng điều hành trung tâm trong trường hợp vượt ngưỡng an toàn cho phép
- Ngoài ra, các thông số được thống kê theo dạng số liệu, dạng bảng hay đồ thị để xây dựng cơ sở dữ liệu hỗ trợ mỏ trong việc điều hành sản xuất, bảo trì hệ thống.
Các chức năng của hệ thống điều khiển và giám sát
Cấu trúc tổng thể cho hệ thống tự động giám sát trạm quạt thông gió gồm hai thành phần chính: phần trạm quạt gió và phòng điều hành trung tâm, cấu trúc Phòng điều hành trung tâm gồm một máy tính cài đặt phần mềm giám sát toàn bộ các thông số của trạm quạt, kết nối với Tủ giám sát điều khiển đặt tại trạm quạt gió thông qua cáp quang
Ethernet Ngoài ra, còn các hệ thống cảm biến theo dõi các thông số:
+ Cảm biến nhiệt độ: nhiệt độ vòng bi, nhiệt độ cuộn dây stator của động cơ quạt
+ Cảm biến áp suất: độ chênh áp, lưu lượng gió của ống gió trạm quạt
+ Cảm biến độ rung: độ rung của của mỗi động cơ gồm: rung dọc và rung ngang
Tủ giám sát và điều khiển cần có chức năng:
- Giám sát các thông số để theo dõi tình trạng hoạt động của trạm quạt, bao gồm: nhiệt độ ổ trục động cơ điện, nhiệt độ cuộn dây stator, hạ áp, tốc độ gió, lưu lượng gió, độ rung động cơ, thông số điện áp và dòng điện ba pha của động cơ, hiệu suất quạt gió
Sau đó hiển thị trực tiếp tại chỗ giá trị lên màn hình và từ xa lên máy tính đặt tại phòng điều hành trung tâm
- Cảnh báo bằng đèn và còi khi các thông số vượt ngưỡng theo quy phạm về thông gió của mỏ
Các tính năng chính của phần mềm giám sát từ xa gồm:
+ Giám sát, hiển thị và lưu trữ toàn bộ các thông tin về giá trị các thông số của động cơ: độ rung của động cơ, điện áp và dòng điện ba pha, nhiệt độ ổ trục bi và cuộn dây stator Các thông số về thông gió, như: áp suất hạ áp, lượng lượng gió, tốc độ gió, trạng thái quạt, hiệu suất quạt
+ Cảnh báo trên phần mềm khi các thông số vượt ngưỡng cho phép, hay cảnh báo về tình trạng chẩn đoán động cơ trạm quạt gió
+ Xây dựng cơ sở dữ liệu hỗ trợ mỏ trong việc điều hành sản xuất, bảo trì hệ thống trạm quạt.
Hệ thống giám sát Scada
Hệ thống SCADA hay còn được gọi là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu dựa trên nền tảng máy tính (SCADA - Supervisory Control And Data
Acquisition) được phát triển từ mô hình đơn lẻ, điều hành phân tán đến kiến trúc mạng giúp truyền thông nhanh, linh động, chính xác và khoảng cách xa SCADA - quá trình thu thập dữ liệu thời gian thực từ các đối tượng để xử lý, biểu diển, lưu trữ, phân tích và có khả năng điều khiển những đối tượng này
Hơn nữa, SCADA đã chuyển từ độc quyền sang tiêu chuẩn hóa về phần cứng và phần mềm, sự thay đổi này giúp giảm chi phí nâng cấp, vận hành và bảo trì cũng như cung cấp quản lý với thông tin thời gian thực, hỗ trợ cho việc lập kế hoạch, giám sát và ra quyết định Các hệ thống SCADA là thành phần rất quan trọng trong nhiều lĩnh vực như: phát điện, truyền tải và phân phối điện năng; lọc ga, dầu và hệ thống quản lý đường ống; hệ thống lọc và phân phối nước; hệ thống sản xuất và xử lý hóa chất; hệ thống giao thông vận tải
Mặc dù SCADA được dùng phổ biến nhất ở các mạng tự động lớn như các công ty tiện ích công cộng, SCADA còn có thể được dùng trong hầu hết các tiến trình điều khiển tự động Các công ty sử dụng dây chuyền lắp ráp, như nhà máy đóng chai, cũng có thể sử dụng các tiện lợi từ SCADA Toàn bộ các nhà máy có thể được tự động hóa giúp cho việc sản xuất hiệu quả và tin cậy
Trong những hệ thống SCADA dù ít hay nhiều cũng được thực hiện những nguyên tắc như: làm việc với thời gian thực, sử dụng một khối lượng tương đối lớn thông tin thừa (tần số cập nhật dữ liệu cao), cấu trúc mạng, nguyên tắc hệ thống và môdun mở, có thiết bị dự trữ để làm việc trong trạng thái “dự trữ nóng”, …
2.4.1 Thiết bị đầu cuối từ xa (RTU – Remote Termainal Unit)
RTU là một đơn vị thu thập dữ liệu và điều khiển đứng độc lập, thông thường dựa trên vi xử lý RTU giám sát và điều khiển một vị trí từ xa Nhiệm vụ chính của RTU là điều khiển và thu thập dữ liệu từ các thiết bị tiến trình (như cảm biến, bơm, PLC ) ở vị trí cục bộ và chuyển dữ liệu này về một trạm trung tâm (MTU hoặc SubMTU) Thông thường, RTU còn có tiện ích là cấu hình và chương trình điều khiển có thể được tự động tải về từ một vài trạm trung tâm
Các khối phần cứng tiêu biểu của một RTU bao gồm: Đơn vị điều khiển trung tâm
(CPU), khối ngõ vào tương tự, khối ngõ ra tương tự, khối bộ đếm vào, khối ngõ vào số, khối ngõ ra số, giao tiếp truyền thông, bộ nguồn, khối nguồn, đế cắm RTU và các phụ kiện
Hình 2.11 Cấu trúc một RTU tiêu biểu
2.4.2 Thiết bị điều khiển logic lập trình PLC
Một PLC (Programmable Logic Controller) là một máy tính dựa trên máy trạng thái thống nhất dùng cho điều khiển các thiết bị công nghiệp và quá trình PLC ban đầu được thiết kế để thực hiện chức năng luận lý (logic) được thực hiện bởi các rơ-le (relay), công tắc và các bộ định thời, bộ đếm cơ khí Điều khiển tương tự hiện nay đa phần là tiêu chuẩn hoá của các loại PLC
Lợi thế của PLC so với các RTU có trên thị trường là nó được dùng cho các vai trò chung và có thể dễ dàng được cài đặt cho nhiều dạng các chức năng khác nhau
PLC còn nhỏ gọn về vật lý và chiếm ít không gian so với các giải pháp khác Tuy nhiên PLC có thể không thích hợp cho những yêu cầu đặc biệt như các ứng dụng đo lường từ xa dùng vô tuyến
Các họ PLC cỡ vừa và lớn thông thường có cấu trúc gồm các khối (module) và được cắm lên đế cắm CPU (đế cắm có khối CPU) hoặc đế cắm mở rộng (đế cắm dùng cho I/O) Hình sau minh họa cấu trúc một PLC tiêu biểu (hình 2.11)
Với sự phát triển mạnh mẽ của PLC, hiện nay các nhà cung cấp PLC sản xuất hàng loạt các loại khối mở rộng (Expansion Module) bao gồm: Khối vào/ra cơ bản (Basic I/O
Unit), khối vào/ra đặc biệt (Special I/O Unit) và các khối truyền thông (Communication
Hình 2.12 Cấu hình tiêu biểu của một PLC
2.4.3 Trạm chủ MS (MTU - Master Terminal Unit)
Tương đương với khối chủ trong kiến trúc Chủ/Tớ (Master/Slave), MTU thể hiện dữ liệu cho người vận hành thông qua HMI, thu thập dữ liệu và truyền tín hiệu điều khiển với các thiết bị và nhà máy từ xa
Hình 2.13 Kiến trúc một MTU tiêu biểu
Chức năng cơ bản của MTU như sau:
- Thiết lập truyền thông, bao gồm thiết lập mỗi RTU, khởi tạo RTU với các thông
- Vận hành các kết nối truyền thông, bao gồm hỏi vòng dữ liệu RTU và chuyển dữ liệu xuống RTU trong sự sắp xếp chủ/tớ, ghi báo động và sự kiện vào ổ cứng (cho người vận hành xem khi cần thiết), cũng như liên kết đến các ngõ vào và ra ở các RTU khác nhau một cách tự động
- Chuẩn đoán, bao gồm chuẩn đoán chính xác thông tin lỗi của RTU và các vấn đề có thể, cũng như chuẩn đoán các vấn đề tiềm tàng có thể như tràn dữ liệu…
2.4.4 Thiết bị giao tiếp người và máy HMI
Hiển thị dữ liệu cho người vận hành và cho phép nhập lệnh điều khiển qua nhiều dạng: Hình ảnh, sơ đồ, cửa sổ, menu, màn hình cảm ứng, …
HMI có thể là màn hình GOT (Graphic Operation Terminal) của Mitsubishi, màn hình NT của Omron, hoặc một PC chạy phần mềm SoftGOT của Mitsubishi, …
Hình 2.14 Hình minh họa các thành phần của màn hình HMI
Các chức năng cơ bản của HMI như sau:
- Chức năng Recipe (Recipe Function):
Phần mềm mô phỏng giám sát điều khiển Scada
Phần mềm SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là phần mềm giám sát cài đặt trên máy tính dùng để giám sát điều khiển các quá trình có số đầu vào ra lớn từ vài trăm trở lên trong các nhà máy phát điện, công nghiệp dầu khí, hoá chất, nước, xử lý nước thải, thép…Các quá trình được điều khiển phân bố sử dụng PLC và thiết bị đo lường điều khiển ghép theo mạng Hiểu theo nghĩa rộng, hệ thống SCADA bao gồm phần mềm giám sát, điều khiển và toàn bộ thiết bị phần cứng, phần mềm bảo đảm hoạt động của quá trình Các thiết bị có thể đặt gần nhau kết nối qua mạng công nghiệp, hoặc đặt rải rác, kết nối qua đường truyền vô tuyến vi ba, đường tải điện PLC Phòng điều khiển trung tâm gồm hệ thống máy tính nối mạng LAN có màn hình lớn trình bày hoạt động của quá trình sản xuất, kết nối với các bộ điều khiển ở dưới qua đường truyền vô tuyến, cáp quang, cáp đồng trục hay cáp đôi theo mạng Ethernet
SCADA cung cấp giao diện đồ họa giữa người và quá trình sản xuất Các giá trị của quá trình được trình bày dưới dạng đèn báo, chữ số, đồ thị và được lưu trữ Chức năng cảnh báo giúp thông báo cho người điều hành các sự cố Chức năng tường trình tạo các báo cáo cho cấp trên Hệ thống được phân cấp quản lý theo người dùng với mật hành NT hay Windows XP, liên kết với các bộ điều khiển quá trình thông qua các driver truyền thông Các phần mềm SCADA đều phải có bản quyền, nếu không chỉ chạy ở chế độ demo Hệ thống SCADA có thể thực hiện theo chế độ một người dùng hay nhiều người dùng Chế độ nhiều người dùng (multi- user) gồm nhiều máy tính client nối mạng với máy server Phần mềm SCADA được thiết kế để có thể liên kết với các ứng dụng khác thông qua OCX, Active X, OLE (Object Linking and Embedding), OPC (OLE for
Process Control), DDE (Dynamic Data Exchange), DCOM (Distrubuted Component
Object Module), liên kết với cơ sở dữ liệu thông qua SQL (Structured querry Language),
Có nhiều phần mềm SCADA được sử dụng rộng rãi, có thể kể đến FIX của
Intellution, WinCC (Siemens), RSView (Allen Bradley), Intouch (Wonderware), Think
WinCC (Windows Control Center - Trung tâm điều khiển trên nền Windows), cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như Windows NT và Windows 2000 Trong dòng các sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận hành và giám sát
Một trong những đặc điểm của WinCC là đặc tính mở Nó có thể sử dụng một cách dễ dàng với các phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng, tạo nên giao diện người - máy đáp ứng nhu cầu thực tế một cách chính xác Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống
WinCC là sản phẩm kết hợp các bí quyết của hãng Siemens - công ty hàng đầu trong tự động hoá quá trình và Microsoft - công ty hàng đầu trong việc phát triển phần mềm cho PC
Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có quy mô toàn công ty như: việc tích hợp với những hệ thống cấp cao MES (Manufacturing Excution System - hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resource Planning)
WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của
Siemens có mặt khắp nơi trên thế giới.
Kết luận
Trong nội dung chương 2, tác giả đã đánh giá qua về hệ thống trạm quạt, các yêu cầu cần thiết kế điều khiển và giám sát trạm quạt Đồng thời cũng đã giới thiệu qua về hệ thống giám sát điều khiển Scada, đây là cơ sở để tác giả kết hợp với hệ thống trạm quạt được giới thiệu ở chương 1 đưa ra đề suất thiết kế ở chương 3.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN TRẠM QUẠT THÔNG GIÓ 6KV TRÀNG KHÊ TẠI CÔNG TY THAN UÔNG BÍ – TKV
lựa chọn thiết bị sử dụng trong hệ thống
Trong hệ thống tự động giám sát trạm quạt gió thì hệ thống cảm biến và các thiết bị đo là một phần rất quan trọng Trong phạm vi của đề tài, hệ thống theo dõi các thông số:
- Nhiệt độ: nhiệt độ cuộn dây stato, nhiệt độ ổ trục vòng bi
- Hạ áp trong đường ống gió
- Độ rung: độ rung dọc, độ rung ngang của động cơ
- Tốc độ gió trong đường ống gió cung cấp cho khai thác dưới lò
- Lưu lượng gió cung cấp (được tính toán dựa vào tốc độ gió)
3.2.1 Lựa chọn cảm biến và thiết bị đo
Theo khảo sát các trạm quạt đang được sử dụng tại các mỏ khai thác than, nhiệt độ ổ trục vòng bi thường giao động từ 40°C ÷ 75°C còn nhiệt độ cuộn dây stato thường khoảng 50°C ÷ 75°C Tùy thuộc vào từng hãng sản xuất khác nhau các nhiệt độ này có ngưỡng theo thực tế thì với nhiệt độ ổ bi tham số cắt tối đa là 80°C, nhiệt độ cuộn dây
Stato được cài đặt cảnh báo là 90°C
Nhóm đề tài lựa chọn cảm biến PT100 để đo các thông số nhiệt độ của động cơ trạm quạt gió
Hình 3.2 Cảm biến nhiệt độ
Dựa vào các yêu cầu của hệ thống, những giá trị khảo sát thực tế hay các khuyến nghị của nhà sản xuất Giá trị độ rung của trạm quạt, yêu cầu không được lớn 5mm/s
Nhóm thực hiện đã lựa chọn cảm biến rung KH-HZD-B-2-I2
Hình 3.3 Cảm biến độ rung
Với các thông số kỹ thuật như sau:
Thiết bị đã được kiểm tra hiệu chuẩn tại cơ quan chức năng, các giấy tờ liên quan được trình bài tại phụ lục I
❖ Thiết bị đo tốc độ gió
Như đã phân tích ở trên, thiết bị đo tốc độ gió sẽ được lắp đặt trong đường lò hay cạnh cửa lò do đó yêu cầu thiết bị cần được kiểm định và đảm bảo an toàn theo tiêu chuẩn của an toàn mỏ, với yêu cầu đo được tốc độ gió với giá trị trong khoảng (0÷20)m/s
Nhóm thực hiện đề tài lựa chọn, kế thừa thiết bị đo tốc độ gió của Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học, Tự động hóa đã thiết kế chế tạo và được kiểm định, hiệu chuẩn tại trung tâm an toàn mỏ Thông số kỹ thuật của thiết bị như sau:
Cấp bảo vệ vỏ: IP54
❖ Thiết bị đo điện Đa số các mỏ dùng động cơ điện 3 pha 6KV công suất dưới 1000KW vì vậy nhóm tác giả lựa chọn sử dụng bộ đo điện MFM 384 R-C để theo dõi thông số dòng điện và điện áp bap ha của động của động cơ quạt
Bộ đo điện MFM 384 R-C là thiết bị đo các thông số điện như: điện áp, dòng điện, tần số, hệ số công suất Có thể cài đặt tỷ số phần sơ/thứ cấp của biến dòng (CT) và phần sơ/thứ cấp của biến áp (PT) Bộ đo điện MFM 384 R-C có thể kết nối với Module CPU thông qua cổng truyền thông RS485 Với các thông số kỹ thuật:
- Hiển thị 3 hàng, bằng LCD có đèn nền
- Số hiển thị:1 hàng x 4 số, 2 hàng x 7 số hoặc 3 hàng x 7 số
- Cài đặt hệ số CT: 5A- 10.000A
- Mạng kết nối: 3 pha 4 dây, 3 pha 3 dây, 1 pha- 2 dây
- Ngõ ra: xung áp/dòng 24 VDC/dòng 100mA
- Độ chính xác: cấp 1 (dànhchođiệnnăng)
- Cài đặt hệ số PT Sơ cấp: 100V- 500kV
- Cài đặt hệ số PT Thứ cấp: 100- 500VAC(L-L)
Hình 3.4 Bộ đo điện MFM 384 R-C
3.2.2 Lựa chọn PLC điều khiển a, Tổng quan về PLC S7 1200
Bộ điều khiển PLC S7 - 1200 được sử dụng với sự linh động và khả năng mở rộng phù hợp đối với hệ thống tự động hóa nhỏ và vừa tương ứng với người dùng cần Thiết kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh đã làm cho PLC S7 - 1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều khiển, chọn lựa phù hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau
CPU của PLC S7- 1200 được kết hợp với một vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các tín hiệu đầu vào/ra, thiết kế theo nên tảng Profinet, các bộ đếm/phát xung tốc độ cao tích hợp trên thân, điều khiến vị trí (motion control), và ngõ vào Analog dã làm cho PLC S7
- 1200 trở thành bộ điều khiến nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ Sau khi download chương trình xuống CPU vẫn lưu giữ những logic cần thiết để theo dõi và kiểm soát các thiết bị/thông tin trong ứng dụng của người lập trình CPU giám sát ngõ vào và những thay đổi của ngõ ra theo logic trong chương trình người dùng có thể bao gồm các phép toán logic của đại số Boolean, những bộ đếm, bộ định thì, các phép toán phức tạp, và những giao tiếp truyền thông với những thiết bị thông minh khác
PLC S7 - 1200 dược tích hợp sần 1 cổng Profinet để truyền thông mạng Profinet
Ngoài ra, PLC S7 - 1200 có thể truyền thông Profibus, GPRS, RS485 hoặc RS232 thông qua các module mở rộng
Hình 3.5 Vị trí của các PLC S7 sắp xếp theo ứng dụng b, Modul phần cứng của PLC S7 1200 Để tìm hiểu kỹ hơn về PLC S7 - 1200 chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết hơn về những module phần cứng mà PLC S7 - 1200 hỗ trợ trong quá trình lập trình
Module xử lý trung tâm CPU chứa vi xử lý, hệ diều hành, bộ nhớ, các bộ định thi, bộ đếm, cổng truyền thông Profinet Module lưu trữ chương trình người dùng trong bộ nhớ của nó Ngoài ra, module CPU có thể tích hợp một vài cổng vào/ra số, analog tùy thuộc vào mã hàng (order number)
CPU S7 - 1200 hỗ trợ các protocol như TCP/IP, ISO-on-TCP, S7 communication Đồng thời, CPU tích hợp những tập lệnh hỗ trợ cho truyền thông như: USS, Modbus
RTU, S7 communication "T- Send/T-Receive" hay Freeport
Cổng profinet tích hợp cho phép CPU có thể kết nối với HMI, máy tính lập trình, hay những PLC S7 thông qua profinet
Module AI: module đọc analog với các loại tín hiệu khác nhau như dòng 4 - 20TA
(theo cách dấu 2 dây và 4 dây), đọc tín hiệu áp 0 - 10VDC, đọc tín hiệu RTD, TC
Module AI/AO: module vừa đọc/xuất analog
Module AO: module xuất tín hiệu analog
Module DI: module đọc tín hiệu digital
Module DO: module xuất tín hiệu digital
Modul DI/DO: module vừa đọc/xuất tín hiệu digital
• Module xử lý truyền thông
Module truyền thông được gắn bên trái CPU và được ký hiệu là CM 1241 hoặc CP
124x Tối đa chỉ có thể gắn dược 3 module mở rộng về truyền thông
Module truyền thông CM 1241 hỗ trợ các protocol theo các tiêu chuẩn như:
• Truyền thông ASCII: được sử dụng để giao tiếp với những hệ thống của bên thứ
3 (third - party systems) dể truyền những giao thức protocol dơn giản như kiểm tra các ký tự đầu và cuối hoặc kiểm tra các thông số của khối dữ liệu
• Truyền thông Modbus: dược sử dụng truyền thông theo tiêu chuẩn Modbus RTU o Modbus Master: có thể giao thức với PLC S7 là Master o Modbus Slave: có thể giao thức với PLC S7 là Slave; và không cho phép trao dối dữ liệu giữa slave với slave trong truyền thông
• Truyền thông USS Drive: lệnh cho phép kết nối USS với Drive Các Drive có thể trao đổi dữ liệu theo chuẩn RS485, trong truyền thông cho phép điều khiến Drive cũng như đọc và ghi các thông số cần thiết
lập trình và mô phỏng hệ thống giám sát điều khiển
Mô hình giám sát trạm quạt thông gió chính được thiết kế dựa trên cấu hình hệ thống thông gió 6kV tại Tràng Khê của Công ty Than Uông Bí Hệ thống bao gồm 02 quạt gió được lắp trên 2 đường ống để hút gió trên đường thông gió chính Tại một thời điểm chỉ vận hành một quạt gió Các thông số được tủ điều khiển gửi lên bao gồm:
- Dòng điện, điện áp 3 pha của động cơ quạt gió
- Nhiệt độ cuộn dây của 02 động cơ quạt gió
- Nhiệt độ ổ bi của 02 động cơ quạt gió
- Độ rung động cơ: gồm độ rung dọc và độ rung ngang
- Các thông số chung: Tốc độ gió; lưu lượng gió và áp suất trong đường ống thông gió mỏ
Hình 3.6 Lưu đồ thuật toán điều khiển và khởi động quạt gió thứ nhất
Hình 3.7 Lưu đồ thuật toán điều khiển và khởi động quạt gió thứ hai
Hình 3.8 Các đầu ra và đầu vào trong lập trình PLC S7 1200 của hệ thống quạt gió
Hình 3.9 Lập trình điều khiển hệ thống quạt trên PLC S7 1200
Hình 3.10 Mô hình giám sát điều khiển hệ thống quạt trên Wincc
kết luận
Bằng lập trình sử dụng PLC S7 1200 và mô phỏng hệ thống giám sát điều khiển trên Wincc giúp tác giả có thể đưa ra được các đánh giá sau:
- Thông qua PLC S7 1200, tác giả đã lập trình hoàn thiện hệ thống điều khiển các quạt gió chính theo lưu đồ thuật toán đã được mô tả trong chương 3, giúp cho người sử dụng dễ dàng hơn trong việc vận hành quạt gió chính Việc sử dụng PLC S7 1200 là một trong những PLC được đánh giá có khả năng kết nối với nhiều hệ thống giao diện hiện đại nhất hiện nay, giúp công ty có thể linh hoạt trong việc tích hợp với các hệ thống điều khiển khác trong mỏ khai thác lộ thiên;
- Thông qua phần mềm Wincc, tác giả cũng đưa ra được giao diện mô phỏng điều khiển giám sát cụ thể và hiển thị từng trạng thái của hệ thống quạt gió giúp cho người sử dụng và vận hành dễ dàng hơn trong quá trình giám sát và điều khiển
- Các kết quả trong chương 3 là cơ sở tiền đề để công ty có cơ sở để đánh giá cũng như nghiên cứu để áp dụng hệ thống giám sát điều khiển tiên tiến trong hệ thống quạt
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Em đã nghiên cứu mô phỏng hệ thống giám sát thành công hệ thống tự động giám sát trạm quạt thông gió chính là một hệ thống có vai trò đặc biệt quan trọng trong khai thác than hầm mỏ Với các ưu việt khi áp dụng như sau:
- Các vấn đề còn hạn chế khi giám sát trạm quạt gió bằng tay đã được giải quyết hoàn toàn
- Thống kê, lưu trữ các thông số về động cơ, lưu lượng, tốc độ gió và thông tin hoạt động của toàn bộ hệ thống trạm quạt thông gió chính hỗ trợ công tác lập báo cáo, thống kê và tra cứu thông tin
- Giám sát liên tục các thông số vận hành của động cơ trạm quạt, chất lượng gió mà trạm quạt cung cấp Với chức năng phát hiện và cảnh báo tại chỗ hay tại phòng điều hành trung tâm khi vượt ngưỡng quy định, giúp phát hiện kịp thời cung cấp lượng gió sạch cần thiết cũng như hạn chế những hư hỏng và làm tăng tuổi thọ của động cơ trạm quạt
- Không cần thiết phải có người trực liên tục tại trạm quạt, bởi các thao tác giám sát, điều khiển có thể thực hiện từ xa tại phòng điều hành trung tâm, giảm bớt phần nào về nhân công, chi phí điện năng, nâng cao hiệu quả và lợi ích kinh tế
- Những giải pháp kỹ thuật dựa trên công nghệ hiện đại, hệ thống hoàn toàn đáp ứng được tính mở rộng trong tương lai của trạm quạt tại các mỏ khai thác than hầm lò Định hướng phát triển tiếp theo là mở rộng và tích hợp thành hệ thống tự động điều khiển, giám sát trạm quạt thông gió chính trong khai thác than hầm lò, để có thể tự động hóa hoàn toàn
Do thời gian thực hiện luận văn còn hạn chế, những khó khăn khách quan ảnh hưởng đến khả năng thực nghiệm, đo đạc, chưa có kinh nghiệm làm nghiên cứu thực nghiệm nên trong đề tài có thể mắc phải những nhầm lẫn, thiết sót Rất mong nhận được sự góp ý đánh giá từ phía Hội đồng để luận văn được hoàn thiện
Em xin chân thành cảm ơn!
