Tìm hiểu nghiên cứu hệ industrial IT của ABB tại nhà máy xi măng cosevco sông gianh

Tìm hiểu nghiên cứu hệ industrial IT của ABB tại nhà máy xi măng cosevco sông gianh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

  

BẢN NHẬN XÉT THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Lê Công Thi

Nguyễn Huy Hoàng Ngành: Cao ñẳng Kỹ Thuật ðo & Tin Học Công Nghiệp

Khóa: 03

Cán bộ hướng dẫn: PGS – TS Phạm Thượng Hàn

Tên ñề tài: TÌM HIỂU NGHIÊN CỨU HỆ INDUSTRIALIT CỦA ABB

TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG COSEVCO SÔNG GIANH

Nhận xét của người duyệt:

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Ngày ……tháng……năm 2008

Người duyệt ký

Bộ Giáo Dục Và đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Trường đại Học Bách Khoa Hà Nội độc Lập Ờ Tự Do Ờ Hạnh Phúc

  





- -

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Họ và tên: Lê Công Thi

Nguyễn Huy Hoàng

Ngành: Cao ựẳng Kỹ Thuật đo & Tin Học Công Nghiệp

Khóa: 03

1 Tên ựề tài: Tìm Hiểu Nghiên Cứu Hệ IndustrialIT Của ABB Tại Nhà Máy

Xi Măng Cosevco Sông Gianh

2 Các tài liệu cơ bản:

- Hệ thống thông tin công nghiệp Ờ PGS.TS.Phạm Thượng Hàn

- Technology document of the Song Gianh cement plant

- Automation documents of ABB Group

3 Nội dung thuyết minh:

Chương I: Giới thiệu công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy

Chương II: Tổng quan hệ thống thông tin ựo lường & ựiều khiển trong công

nghiệp Chương III: Giới thiệu về hệ IndustrialIT của ABB tại nhà máy xi măng Cosevco

Sông Gianh Chương IV: Ứng dụng hệ IndustrialIT cho nhà máy xi măng Cosevco Sông Gianh

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế:

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Ngày tháng năm2008

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký,ghi rõ họ tên) (Ký,ghi rõ họ tên)

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN (Ký,ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

  

Trang

BẢN NHẬN XÉT THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 1

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP 2

MỤC LỤC 4

LỜI MỞ ðẦU 7

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 8

I.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY 8

I.1.1 Các công ñoạn 8

I.1.2 Sơ ñồ công nghệ 10

I.1.3 Nguyên liệu sản xuất xi măng 11

I.2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CUNG CẤP ðIỆN CHO NHÀ MÁY 13

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THÔNG TIN ðO LƯỜNG VÀ ðIỀU KHIỂN TRONG CÔNG NGHIỆP 15

II.1 HỆ THỐNG CAMAC (1976 -1986) 15

II.1.1 Sơ ñồ cấu trúc của hệ thống CAMAC 15

II.1.2 Chức năng của hệ thống CAMAC 17

II.1.3 ðặc ñiểm của hệ thống CAMAC 17

II.1.4.Ưu , nhược ñiểm của hệ thống CAMAC 17

II.2 HỆ THỐNG SCADA (1986 – 1992) 18

II.2.1.Khái niệm chung 18

II.2.2.Sơ ñồ cấu trúc của hệ thống SCADA 18

II.2.3.Chức năng của hệ thống SCADA 19

II.2.4.ðặc ñiểm của hệ thống SCADA 20

II.2.5.Ưu nhược ñiểm của hệ thông SCADA 20

II.3 HỆ THỐNG DCS (1992 – 2002) 21

II.3.1 Khái niệm chung 21

II.3.2.Sơ ñồ cấu trúc hệ thống DCS 22

II.3.3 Chức năng của hệ thống DCS 23

II.3.4.ðặc ñiểm của hệ thống DCS 24

II.3.5 Ưu, nhược ñiểm của hệ thống DCS 25

II.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍCH HỢP (2002 – ðẾN NAY) HỆ THỐNG IIS (INTEGATED INFORMATION SYSTEM ) 25

II.4.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THỐNG TIN CÔNG NGHIỆP IIT 27

II.4.1.1.Cấu trúc phần cứng 28

II.4.1.2 Phần mềm trong hệ IIT của ABB 29

CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ HỆ INDUSTRIALIT TẠI NHÀ MÁY 31

XI MĂNG COSECO SÔNG GIANH 31

III.1 CẤU TRÚC CHUNG 31

III.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 31

III.1.2 HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 33

III.1.3 HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN TỐI ƯU CHUYÊN GIA LÒ 36

III.1.4 HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ðỘ VỎ LÒ VÀ MÁY NGHIỀN 37

III.1.5 HỆ THỐNG QUẢN LÝ THÔNG TIN IMS 38

III.1.6 MẠNG TIVI CÔNG NGHIỆP VÀ MẠNG ðIỆN THOẠI CỤC BỘ 39

III.1.7 PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ðỊNH CHẤT LƯỢNG 39

III.1.8 SƠ ðỒ HỆ THỐNG IIT CỦA NHÀ MÁY 40

III.2 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 41

III.2.1 GIỚI THIỆU VỀ CPU AC 800M CỦA HÃNG ABB 41

III.2.1.1 Giới thiệu chung về AC 800M 41

III.2.1.2 Giới thiệu về PM8xx/TP830 Processor Unit 43

III.2.1.3 Giới Thiệu ðơn Vị Bộ Xử Lý PM861/PM864/PM865/TP830 – Redundancy 46

III.2.1.4 AC 800M High Integrity 46

III.2.1.5 Phần Mềm ðiều Khiển - Control Software 47

III.2.1.6 AC 800M Controller – Key Feature 48

III.2.1.7 Các Phiên Bản Sản Phẩm 48

III.2.1.8 LẮP ðẶT – Installation 49

III.2.1.9 CẤU TRÚC (Configuration) 50

III.2.1.10 SỰ HOẠT ðỘNG CỦA AC 800M 55

III.2.2 TÌM HIỂU PHẦN CỨNG MODULE S800 I/O CỦA HÃNG ABB 61

III.2.2.1 LỜI GIỚI THIỆU (Introduction) 61

III.2.2.2 LẮP ðẶT S800 I/O 64

III.2.2.3 SỰ HOẠT ðỘNG (Operation) 64

III.3 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CỦA HỆ INDUSTRIALIT 66

A Giới thiệu một số công cụ phần mềm của ABB 66

1 Control IT For AC800M/C : 67

1.1 Control Builder M 67

1.2 AC800M/C Connect 69

1.3 OPC Server For AC800M : 69

1.4 MMS Server For AC800M/C Connect 70

2 Process Portal A 71

3 Kiến trúc mạng trong hệ IIT của ABB 72

B Làm việc với các công cụ phần mềm của ABB 76

1 Ánh xạ liên kết dữ liệu 77

2 Thiết kế với Control Builder : 79

2.1 Tạo một Project cho chương trình 79

2.2 Tạo các Function Block Và Control Module 80

2.3 Xây dựng ứng dụng ñiều khiển 82

2.4 Xây dựng cấu trúc phần cứng ảo (CPU và các Module) 83

2.5 Kết nối ứng dụng ñến phần cứng 85

2.6 Mô phỏng chương trình 86

3 Thiết kế trong môi trường Process Portal A 87

3.1 Phân tích hệ thống 87

3.2 Lựa chọn cấu trúc 88

3.3 Xây dựng ñối tượng trong Object Type 89

4 Một số tính năng tiện lợi khi làm việc với các sản phẩm phần mềm của ABB 97

4.1 Lập trình hướng ñối tượng và tính thừa kế: 98

4.2 Môi trường tích hợp thông tin: 98

4.3 Tính dễ sử dụng: 99

4.4 Tính giám sát ña năng 99

4.5 Kỹ thuật “nhúng” dùng trong thiết kế giao diện với Process Portal A 100

4.6 Tính bảo mật của ABB 101

CHƯƠNG IV: ỨNG DỤNG HỆ IIT CHO CÔNG ðOẠN NGHIỀN XI MĂNG TẠI NHÀ MÁY XI MĂNG SÔNG GIANH 102

IV.I.Xây dựng chương trình ñiều khiển cho Controller công ñoạn nghiền xi măng 102 IV.I.1 Cấu hình phần cứng ñược xây dựng trong mục Controller 102

IV.I.2 Các Function Block : 104

IV.I.3 Các ứng dụng ñiều khiển : 105

IV.I.4 Thao tác lập trình cấu trúc ñiều khiển 105

IV.II Xây Dựng Giao Diện ðiều Khiển Giám Sát (Process Portal A) 106

IV.II.1 Thiết kế phần không ñộng: 106

IV.II.2 Thiết kế Phần ðộng 107

KẾT LUẬN 112

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114

LỜI MỞ ðẦU

Ngành công nghiệp sản xuất xi măng là một trong những ngành công nghiệp lâu

ñời nhất ở nước ta Ngành sản xuất xi măng ñã phát triển vược bật trong thời gian gần

ñây Và theo ñó, công nghệ sản xuất cũng theo ñà phát triển, từ những công nghệ sản

xuất lò ñứng, lò quay thủ công và giãn ñơn ñến các công nghệ sản xuất lò quay hiện

ñại vào loại hiện ñại nhất thế giới

Hiện nay có 3 phương pháp sản xuất xi măng tại Việt Nam: ướt, khô và bán khô

và có hai công nghệ sản xuất xi măng là lò ñứng và lò quay Mặc dù vậy, cho ñến nay

năng lực sản xuất của các nhà máy xi măng vẫn ở trong tình trạng yếu kém do công

nghệ lạc hậu, thiếu sự hỗ trợ của ngành công nghiệp thiết bị, thiếu vốn ñầu tư vào công

nghệ hiện ñại… Theo số liệu thống kê mới nhất của ngành xi măng, hiện nay ngoài 10

cơ sở sản xuất xi măng lò quay ñược ñầu tư công nghệ hiện ñại cho công suất khoảng

13,9 triệu tấn/năm thì 55 cơ sở sản xuất xi măng lò ñứng vẫn ñang theo công nghệ bán

khô, chủ yếu ñược xây dựng từ giai ñoạn 1993-1997 chỉ cho công suất 3 triệu tấn/năm

Ngoài ra còn có 7 cơ sở sản xuất theo công nghệ ướt, công suất khoảng 1,7 triệu

tấn/năm Có nhiều cơ sở ñã ñầu tư nâng cấp thiết bị công nghệ mới nhưng chỉ làm

từng phần, chưa ñồng bộ Kết quả là, cộng với chi phí sản xuất, nguyên liệu ñầu vào

làm cho giá thành xi măng sản xuất ra tăng cao so với các nước trong khu vực, không

có khả năng cạnh tranh một khi Việt Nam gia nhập WTO Hiện nay, ñể ñảm bảo yêu

cầu về năng suất chất lượng xi măng, hầu hết các thiết bị ñiều khiển, tự ñộng hoá trong

ngành xi măng ñều nhằm thực hiện các chức năng: vận hành, ñiều khiển, giám sát dây

chuyền sản xuất tập trung tại phòng ñiều khiển trung tâm; bảo vệ người vận hành, thiết

bị, môi trường

Theo quy hoạch tổng thể của chính phủ về ngành công nghiệp sản xuất xi măng

thì sắp tới sẽ là giai ñoạn phát triển mạnh mẽ của các nhà máy xi măng lớn của Việt

Nam ñể có thể nâng cao năng lực sản xuất từ 18,2 triệu tấn/năm (2002) thì ñến năm

2010 ñạt 43 triệu tấn/năm

Trong bối cảnh nền kinh tế nước ta ñang trên ñà phát triển, vấn ñề về nhu cầu vật

liệu xây dựng ñang tăng nhanh nhưng ñòi hỏi về chất lượng ngày càng khắt khe thì

tổng công ty xây dựng miền Trung COSEVCO ñã mạnh giạn ñầu tư xây dựng nhà

máy xi măng Sông Gianh tại Quảng Bình với dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng

của hãng POLYSIUS (Cộng hoà liên bang ðức) và thiết bị của hãng ABB (Thôy Sỹ)

vào loại hiện ñại nhất hiện nay Khi nhà máy ñi vào vận hành thì có thể cung ứng cho

thị khoảng 1,4 triệu tấn/năm chất lượng cao góp phần vào sự nghiệp công nghiệp hoá

hiện ñại hoá ñất nước

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY

Xi măng ựược sản xuất theo phương pháp khô, hệ thống lò quay, tháp trao ựổi

nhiệt gồm hai nhánh (mỗi nhánh có 5 tầng) Buồng phân hủy ựốt hoàn toàn bằng than

cám 4a Hòn Gai với công suất lò quay 4000 tấn clinker/ngày Xi măng ựạt tiêu chuẩn

PCB30x40 (TCVN6260-1997) và PC50 (TCVN2682-1999) Việc chế tạo thiết bị phù

hợp với khắ hậu Việt Nam Cơ cấu của dây chuyền bao gồm: Thiết bị ựiện của 14 trạm

ựiện, hệ thống chiếu sáng, thiết bị ựiều chỉnh hệ số công suất, các tổ máy phát ựiện dự

phòng, cáp quang, hệ thống dò và cảnh báo cháy, hệ thống ựiều khiển tối ưu, hệ thống

ựiều khiển trung tâm CCR (Centrer Control Room), ựiều khiển cục bộ LCR (Local

Control Room), hệ thống quản lý thông tin IMS, lấy mẩu tự ựộng và thắ nghiệm, các

phụ kiện dự phòng, thay thế và các dịch vụ khác do ABB cung cấp

I.1 QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG CỦA NHÀ MÁY

I.1.1 Các công ựoạn

a) Công ựoạn nghiền liệu

đá vôi và ựất sét ựược khai thác ở mỏ sau khi qua máy ựập xung lực thì ựá có

kắch cỡ dưới 60 mm chiến 90%, ựá vôi này ựược ựưa về kho lưu trữ bằng hệ thống

băng tải Các chất phụ gia cũng ựược xử lý qua máy dập hàm ựược kắch cỡ 0ọ200 mm

Hình I.1: Sơ ựồ dây chuyền sản xuất xi măng khép kắn

Công ựoạn ựóng bao

và máy ñập xung lực có kích cỡ dưới 25 mm chiếm 90%, sau ñó các chất phụ gia cũng

ñược ñưa vào kho lưu trữ chất phụ gia

Nguyên liệu chính và chất phụ gia sau ñó ñược ñưa vào khâu ñịnh lượng nghiền

liệu, qua 4 cân băng ñịnh lượng, các chất trên ñược ñịnh lượng theo tỷ lệ thích hợp,

sau ñó ñưa vào khâu nghiền liệu Tại ñây nguyên liệu ñược nghiền thô ñạt kích thước

≤ 40 mm.Tiếp ñến nó sẽ ñược băng tải ñưa vào hệ thống ñồng nhất và hệ thống cấp

liệu bột (silo phối liệu), tại ñây nguyên liệu chính và chất phụ gia ñược ñồng nhất và

ñưa vào hệ thống cấp bột liệu

b) Công ñoạn lò nung

Bột liệu ñã ñược ñồng nhất sẽ ñược ñưa vào tháp trao ñổi nhiệt và lò quay Khi

bột liệu ñi qua tháp trao ñổi nhiệt 5 tầng sẽ ñược khử ñộ ẩm, khử cacbon bột liệu và

gia tăng nhiệt ñộ sau ñó bột liệu ñược ñưa qua lò quay Tại ñây tiếp tục quá trình khử

cacbonat và ñược gia nhiệt tới lúc clinker hóa, lúc này clinker ñược tạo thành Clinker

ñược tạo thành này chảy qua vùng làm nguội ở cuối lò quay và bắt ñầu kết khối rơi

xuống sàn làm nguội, lúc này nhiệt ñộ khoảng 1300÷1400oC Tại ñây nhờ hệ thống

làm nguội gồm giàn làm nguội và quạt clinker sẽ ñược làm nguội

c) Công ñoạn nghiền xi

Clinker sau khi ñã ñược làm nguội sẽ ñược vận chuyển bằng băng tải ñến silo

clinker (silo chính phẩm và thứ phẩm) Nếu clinker ñạt chất lượng tốt sẽ ñược ñưa vào

silo chính phẩm Clinker ñược ñưa ñến hệ thống ñịnh lượng nghiền xi, cùng với các

chất phụ gia (thạch cao, ñá bazan, ñá ñen) lấy từ kho phụ gia bằng hệ thống băng tải

Tại ñây sẽ ñược ñịnh lượng bằng 4 cân ñịnh lượng ñể ñịnh lượng mỗi loại trước khi

ñưa vào nghiền xi măng nhờ máy nghiền bi Kết thúc của khâu nghiền bi ta thu ñược

sản phẩm chính là xi măng rời

c) Công ñoạn ñóng bao

Xi măng rời sẽ ñược ñưa tới lưu trữ ở 3 silo xi măng Từ các silo xi măng nhờ hệ

thống băng tải mà xi măng này sẽ ñược ñưa ñến bộ phận ñóng bao gồm 3 máy ñóng

bao tự ñộng Xi măng sau khi ñược ñóng bao sẽ ñược vận chuyển bằng băng tải tới

cảng xuất xi măng và ñược vận chuyển bằng ñường thủy ñến nơi tiêu thụ Ngoài ra tại

ñầu vào của khâu ñóng bao còn có hệ thống băng tải vận chuyển xi măng ñến phểu

chứa xi măng rời (60 tấn) và ñược xuất ñi bằng ñường bộ

I.1.2 Sơ ñồ công nghệ

Hình I.2: Sơ ñồ công nghệ

I.1.3 Nguyên liệu sản xuất xi măng

Xi măng ựược sản xuất từ các nguyên liệu cơ bản sau:

đá vôi

đất sét

Các phụ gia gồm hai nhóm:

Ớ Nhón nghiền liệu: cao Silic, quặng Sắt

Ớ Nhóm nghiền xi: Thạch cao, Bazan, đá ựen

Ớ Than ựá: làm nhiên liệu

 đập ựá vôi

Bao gồm một phễu chứa có thể tắch 70m3 chuyển ựá vôi kắch cỡ (0ọ1200 mm) vào

máy ựập búa xung lực nhờ thiết bị cấp liệu tấm (có xắch cào), qua băng rung ựá vôi có

kắch cỡ từ 0ọ80 mm (trong ựó có 90% dưới 60 mm)

 Kho chứa ựá vôi

Dùng ựể chứa ựá vôi, có thể chứa ựược khối lượng 17500 tấn Kho chứa ựá vôi có

các hệ thống cào liệu, cần băng tải rải liệu, hệ thống lọc bụi túi

 đập sét

Bao gồm một phểu chứa có thể tắch 40m3 chuyển ựất sét (0ọ500 mm) vào máy cán trục

kiểu con lăn nhờ thiết bị cấp liệu tấm, ựất sét ra có kắch cỡ dưới 60mm chiếm 90%

 Kho sét

Dùng ựể chứa ựất sét, ựược chia làm hai luồng giống nhau và mỗi luồng chứa

ựược 7000 tấn Bên trong có các thiết bị rải và cào liệu

 ðịnh lượng nghiền liệu

ðịnh lượng các nguyên liệu: ñá vôi, ñất sét, quặng sắt, cao silit nhờ 4 cân ñịnh

lượng gắn dưới 4 bin chứa nguyên liệu ñó

 Nghiền liệu

Là nghiền thô các nguyên liệu trên Hệ thống này bao gồm: máy nghiền liệu, hệ

thống cyclon hiệu suất cao, tháp ñiều hòa…

 Silo phối liệu

Dùng ñể chứa bột liệu

 Tháp trao ñổi nhiệt

Thực hiện quá trình Canxi hóa, gia nhiệt cho cho bột liệu theo nguyên tắc ñối lưu

Tháp trao ñổi nhiệt gồm hai nhánh 5 năm tầng cấp Lò quay: cho ra clinker

 Thiết bị làm nguội

ðể làm nguội clinker, nó bao gồm hệ thống quạt làm nguội, hệ thống giàn làm

nguội, vòi phun nước (chỉ hoạt ñộng trong trường hợp nhiệt ñộ clinker ra quá cao)

 Silo Clinker

Dùng ñể chứa Clinker, gồm hai phần:

Silo chính phẩm

Silo thứ phẩm

 ðịnh lượng nghiền xi:

ðịnh lượng Clinker, thạch cao, ñá ñen, bazan nhờ 4 cân ñịnh lượng ñặt dưới 4 bin

nguyên liệu tương ứng

Thực hiện ñóng bao nhờ các máy ñóng bao tự ñộng

 Xuất xi măng rời

Xuất xi măng rời trực tiếp lên các xe,có cân trọng lượng

• Các loại van: van 2 ngả, van cánh khế, van phân phối

I.2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CUNG CẤP ðIỆN CHO NHÀ MÁY

Hệ thống ñiện của toàn nhà máy ñược cung cấp từ trạm biến áp 110KV gồm hai

máy biến áp: 115/38,5/6,3 KV có công suất: 2x25 MVA

Do yêu cầu của của phụ tải ñiện mà tương ứng với 14 công ñoạn của dây chuyền

công nghệ sản xuất sản phẩm thì có 14 trạm biến áp lấy nguồn từ hai máy biến áp

chính cung cấp ñiện riêng cho từng công ñoạn sau:

 Trạm SS01: Trạm ñập ñá vôi

Cung cấp ñiện trực tiếp (6,3 KV) cho ñộng cơ nghiền ñá vôi có công suất ñịnh

mức P =1000 KW Ngoài ra trạm ñiện trạm còn sử dụng một máy biến áp 6,3/0,4 KV

có Sdm =1000 KVA ñể cung cấp ñiện cho các thiết bị khác phục vụ cho quá trình vận

chuyển ñá vôi (MCC 01)

 Trạm SS02: ðịnh lượng nghiền liệu

Trạm ñược ñặt một máy biến áp 6,3/0,4 KV có Sdm = 1000 KVA cung cấp cho

công ñoạn nghiện liệu, vận chuyển và kho lưu trữ (MCC 03)

 Trạm SS03: Trạm nghiền thô

Cung cấp ñiện trực tíêp (6,3 KV) cho quá trình nghiền thô bao gồm hai ñộng cơ

máy nghiền thô có công suất ñịnh mức 3200 KW và 2800 KW Ngoài ra trạm còn ñặt

một máy biến áp 1600 KW/6,3/0,4 KV ñể cung cấp ñiện cho quá trình vận chuyển

than và các thiết bị ñiện khác (MCC 02)

 Trạm SS04: Lò quay

ðược ñặt 5 máy biến áp cung cấp ñiện cho lò nung bao gồm:hai ñộng cơ công

suất 1000KW, một ñộng cơ công suất 500 KW và một ñộng cơ 1 chiều có công suất

500 KW, còn lại 1 máy biến áp cấp cho MCC (MCC 04)

 Trạm SS05: Cung cấp ñiện cho công ñoạn làm nguội Clinker

Trạm ñược ñặt ba máy biến áp: 800 KVA/6,3/0.69 KV; 200 KVA/6,3/0,4 KV;

1600 KVA/6,3/0,4 KV (MCC 06)

 Trạm SS06: Cung cấp ñiện cho quá trình nghiền và vận chuyển than

Hai ñộng cơ công suất 600 KW và 350 KW sử dụng ñiện áp 6,3 KV Ngoài ra

trạm còn ñược ñặt một máy biến áp ñể cung cấp ñiện cho quá trình vận chuyển vào

kho lưu trữ than và các thiết bị khác (MCC 08)

 Trạm SS07: Cung cấp ñiện cho trạm ñập phụ gia

ðộng cơ trạm ñập phụ gia có công suất 315 KW lấy ñiện 6.3 KV Ngoài ra trạm

còn ñặt một máy biến áp 630 KVA/6,3/0.4 KV ñể cung cấp ñiện cho kho lưu trữ và

các thiết bị khác (MCC 10)

 Trạm SS08: Cung cấp ñiện cho công ñoạn nghiền xi măng

Trạm lấy ñiện trực tiếp 6,3 KV cung cấp cho hai ñộng cơ công suất 7700 KW và

870 KW Ngoài ra trạm còn ñặt một máy biến áp 630 KVA/6,3/0,4 KV cung cấp ñiện

cho kho lưu trữ và các thiết bị ñiện khác (MCC 11)

 Trạm SS09: Cung cấp ñiện cho công ñoạn ñóng bao và silo chứa xi măng

cùng các thiết bị khác (MCC 12)

 Trạm SS10: Cấp ñiện cho ñộng cơ phun nước (MCC 13) và kho dầu (MCC

14) nhờ một máy biến áp công suất 1000 KVA/6,3/0,4

 Trạm SS11: Cung cấp ñiện cho xưởng cơ ñiện của nhà máy nhờ một máy biến

áp công suất 630 KVA/6,3/0,4

 Trạm SS12: Cung cấp ñiện cho trạm ñập sét, kho lưu trữ và quá trình vận

chuyển sét cùng các thiết bị khác nhờ một máy biến áp 630 KVA/6,3/0,4 KV (MCC

09)

 Trạm SS13: Cung cấp ñiện cho trung tâm ñiều khiển sản xuất của nhà máy

nhờ một máy biến áp công suất 630 KVA/6,3/0,4 KV

 Trạm SS14: Cấp ñiện cho cảng xuất sản phẩm và phục vụ vận chuyển ở cảng

(MCC 16)

 Tất cả 14 trạm biến áp trên toàn bộ mặt bằng nhà máy phù hợp cho việc cung

cấp ñiện cho mỗi công ñoạn của quá trình sản xuất

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN HỆ THỐNG THƠNG TIN ðO LƯỜNG VÀ ðIỀU

KHIỂN TRONG CƠNG NGHIỆP

Hệ thống thơng tin đo lường và điều khiển trong cơng nghiệp là hệ thống thực

hiện nhiều chức năng khác nhau.Các chức năng này được tích hợp trong hệ thống

thống nhất nhằm mục đích hổ trợ,phối hợp thơng tin trong tồn hệ thống để đảm bảo

cho quá trình điều khiển và quản lý sản xuất hiệu quả nhất

Hệ thống cĩ các chức năng cơ bản sau:

 Chức năng đo lường các thơng số của đối tượng để nhận biết và điều khiển

đối tượng

 Chức năng kiểm tra các thơng số của đối tượng để đánh giá và cảnh báo hay

điều khiển đối tượng

 Chức năng nhận dạng đối tượng để điều khiển hay phân loại sản phẩm

 Chức năng chẩn đốn kỹ thuật để phất hiện hỏng hĩc đề ra phương án sửa

chữa, hay cảnh báo

 Chức năng điều khiển bao gồm:

+ ðiều khiển hiện trường

+ ðiều khiển giám sát

 Chức năng điều hành sản xuất

+ Tính tốn lập kế hoạch sản xuất theo hướng tối ưu hĩa

 Chức năng truyền thơng từ đối tượng lên máy tính và ngược lại

 Chức năng quản lý sản xuất ,tính tốn kinh tế , lổ lãi , thương mại,v.v

 Chức năng giao tiếp người máy, thơng tin được đưa lên màn hình dưới dạng

các trang màn hình, đồ thị, bảng biểu



Trong các hệ thống hiện đại người ta cịn tích hợp một số chức năng khác nữa

đĩ là: chức năng dự phịng, chức năng thiết kế chức năng bảo mật, lưu trữ v.v

Như vậy một hệ thống thơng tin đo lường và điều khiển trong cơng nghiệp đảm

nhiệm nhiều nhiệm vụ, để thực hiện việc này cần cĩ chương trình tổng thể với kỹ thuật

lập trình hiện đại sử dụng các ngơn ngữ lập trình mạnh

II.1 HỆ THỐNG CAMAC (1976 -1986)

Hệ thống CAMAC (Computer Application for Meaurement And Control),

máy tính phục vụ cho đo lường và điều khiển

II.1.1 Sơ đồ cấu trúc của hệ thống CAMAC

Hệ thống CAMAC do hãng Hewlett Parcard (HP) thiết kế chế tạo vào năm

1976.Và ñược công nhận là một hệ thống tiêu chuẩn quốc tế,ñây là sự tổng hợp ñầu

tiên ñược xây dựng.Thông tin từ ñối tượng công nghiệp (ðTCN) ñược tập trung về

một máy tính Mini PDP-11 qua modul I/O từ các bộ cảm biến (S).Máy tính sẻ xử lý

thông tin ñể ñưa ra màn hình hiển thị (MH),ra máy in (MI),máy ghi từ (băng từ hay ñĩa

từ),thông tin ñưa vào bằng bàn phím (BP) hay băng ñục lỗ

Hệ thống bao gồm các modul chức năng và các khối ñiều khiển có tất cả 7 tầng

mỗi tầng có 24 modul chức năng và 1 khối ñiều khiển có khả năng ghép nối với máy

tính thông qua modul chức năng;việc trao ñổi thông tin giữa các khối modul chức năng

và các khối ñiều khiển ñược thực hiện nhờ 86 thanh cái song song

Hình II.1: Sơ ñồ cấu trúc của hệ thống CAMAC

Kênh dữ kiện ñảm bảo truyền thông tin ñến 24 bit với chu kỳ truyền là 10 6− s

Modul các tầng có thể nối với thiết bị ngoại vi

Trong hệ CAMAC các modul chức năng có thể chia làm 5 nhóm chính:

Nhóm 1: Modul vào ra gồm các bộ ADC,DAC,thiết bị thu thập dữ liệu (dưới

dạng tương tự hay số),bộ ñếm ,bộ ñồng bộ

Nhóm 2: Bao gồm các thiết bị ngoại vi;chỉ thị số ,chỉ thị tương tự ,máy in,màn

hình

Nhóm 3: Các modul ghép nối ,các bộ nhớ từ (băng từ ,ñĩa từ),các máy ñiện báo

Nhóm 4: Các MUX,DEMUX tác ñộng nhanh ,các bộ khuếch ñại,các bộ hạn

MINI COMPUTER PDO-11

MH

MI

Khối ÐK

Modul Chức năng

Modul I/O

BP

ÐTCN

II.1.2 Chức năng của hệ thống CAMAC

Hệ thống CAMAC cĩ thể thực hiện các chức năng cơ bản đĩ là : đo lường các

thơng số từ đối tượng cơng nghiệp ,giám sát quá trình như kiểm tra tự động , nhận

dạng phân loại sản phẩm , tính tốn xử lý thơng tin đo và điều khiển quá trình sản xuất

cơng nghiệp Hệ thống cịn cài đặt cả hệ chuẩn đốn kỹ thuật để phát hiện và xử lý sự

cố hư hỏng hay cảnh báo cho người vận hành biết để xử lý

II.1.3 ðặc điểm của hệ thống CAMAC

CAMAC là hệ thống đo và điều khiển tập trung thơng tin đo lường được truyền

dưới dạng dịng điện 4-20 mA qua A/D (trong I/O)dưới dạng số được truyền lên máy

tính(máy tính Mini PDP – 11)

Ta cĩ thể thấy ngay rằng các Sensor và Actuator chưa được thơng minh hĩa

Hệ thống theo hướng cấu trúc song song do đĩ mà phức tạp và cồng kềnh

II.1.4.Ưu , nhược điểm của hệ thống CAMAC

 Ưu điểm:

+Cấu trúc gọn gàng;

+Ghép nối với một số lượng lớn các kênh đo;

+Cĩ thể đưa tín hiệu ra ngồi ;

+Cĩ thể liên hệ với tất cả các modul của hệ thống và cùng một lúc cĩ thể

thực hiện nhiều kênh;

+Khơng phụ thuộc vào loại máy tính,cĩ thể lập trình phổ biến ,khơng phụ

thuộc vào nhiệm vụ cụ thể

 Nhược điểm:

+Sử dụng các Sensor khơng thơng minh;

+Khơng quản lý được hệ thống lớn, phức tạp, vì thơng tin tập trung về một

máy tính rất dẻ bị quá tải;

+Hạn chế về số lượng các đầu vào và đầu ra;

+Tính ổn định của hệ thống kém;

+Các Actuator cũng chưa được thơng minh hĩa;

+Cấu trúc phức tập cồng kềnh;

II.2 HỆ THỐNG SCADA (1986 – 1992)

II.2.1.Khái niệm chung

SCADA (Supervisory Control Data Acquisition): Hệ thống tự ñộng ñiều khiển

giám sát và thu thập quản lý số liệu Các hệ SCADA ñược thực hiện trên sự phát triển

ứng dụng máy tính , vi ñiều khiển vào ñiều khiển và truyền tin, kết hợp với kỹ thuật ño

lường và các Sensor thông minh trong công nghiệp

SCADA là một công cụ tự ñộng hóa trong công nghiệp dung kỹ thuật vi tính

PLC – RTU ñể trợ giúp việc ñiều hành kỹ thuật ở cấp trực ban của sản xuất công

nghiệp từ cấp phân xưởng, xí nghiệp cho tới cấp cao nhất của một công ty

Tùy theo trọng tâm của một nhiệm vụ mà một hệ thống SCADA có những thành

phần khác nhau, nhưng thông thường có ñủ những thành phần sau :

- Giao diện : người – máy (sơ ñồ công nghệ, ñồ thị, phím thao tác )

- Cơ sở hạ tầng truyền thông công nghiệp

- Phần mềm kết nối với các nguồn dữ liệu (Driver cho các PLC, các modul vào

ra, các hệ thống Bus trường)

- Cơ sở dữ liệu quá trình

- Các công nghệ hổ trợ trao ñổi tin tức (Messaging), quản lý sự cố (Alarm), hổ

trợ và lập báo cáo (Reporting)

Một hệ thống SCADA có thể thực hiên các công việc sau:

- Giám sát và phân tích hoạt ñộng của hệ thống

- Quản lý quá trình sản xuất

- Giám sát lỗi ñể ñảm bảo chất lượng sản xuất của hệ thống

II.2.2.Sơ ñồ cấu trúc của hệ thống SCADA

Từ 1986 khi các PLC (Programable Logic Controler, bộ vi ñiều khiển lập trình)

xuất hiện thì lập tức ñược ứng dụng ñể chế tạo các hệ thống SCADA Từ ñối tượng

các Sensor (S) thu thập các tín hiệu ño ñưa vào các Modul I/O ñể vào PLC, các PLC

có nhiệm vụ xử lý sơ bộ thông tin ño sau ñó truyền lên máy tính chủ thông qua hệ

thống Profi Bus và từ máy tính chủ thông tin lại ñược truyền về Actuator (A)

ðể thực hiện nhiệm vụ ñiều khiển các ñối tượng công nghiệp.Ở trung tâm bố trí

hai máy tính dự phòng cho nhau ñều ñược nối với ProfiBus Việc truyền thông tin

ñược thực hiện bằng chuẩn RS 485, giữa các máy tính là RS 232 Hệ thống ñược thiết

kế sao cho từ máy tính chủ người vận hành có thể can thiệp ñến bất kỳ ñiểm nào trên

hiện trường

Hình II.2: Sơ ñồ cấu trúc hệ thống SCADA II.2.3.Chức năng của hệ thống SCADA

Hệ SCADA là hệ thống ñiều khiển tập trung, trong ñó chức năng chính là thu

thập dữ liệu và giám sát, chỉ thực hiện một phần chức năng ñiều khiển Thu thập từ xa

(qua ñường truyền số liệu ) các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu trữ trong nhiều

loại cơ sở dữ liệu (số liệu lịch sử về sản xuất, sự kiện thao tác về báo ñộng, …) Dùng

các cơ sở dữ liệu ñó ñể cung cấp những dịch vụ ñiều khiển - giám sát sản xuất

 Hiện thị báo cáo tổng kết và quá trình sản xuất

 ðiều khiển từ xa quá trình sản xuất

 Thực hiện các dịch vụ truyền số liệu trong hệ và ra ngoài

 Khả năng phát triển Driver cho các phần cứng: Thông thường các nhà cung

cấp công cụ phát triển hệ SCADA ñều ñã xây dựng sẵn các Driver cho các PLC thông

dụng

Nghĩa là hệ SCADA ñảm nhân hầu hết các chức năng cơ bản của một hệ thống

thông tin ño lường và ñiều khiển trong công nghiệp ñó là: Chức năng ño lường, hiển

thị, lưu giữ số liệu đo; chức năng kiểm tra tự động, giám sát; chức năng nhận dạng

phân loại sản phẩm ; chức năng chẩn đốn kỹ thuật; chức năng điều khiển quá trình

Ngồi ra hệ cịn cĩ thể truyền số liệu ra ngồi thơng qua Ethenet

Về chức năng dự phịng chỉ cĩ các máy chủ được dự phịng cịn các PLC,T/O

Modul đều khơng cĩ dự phịng do đĩ mà giảm độ tin cậy của hệ thống

II.2.4.ðặc điểm của hệ thống SCADA

Hệ thống SCADA cho phép biểu diễn hệ thống thực hiên trên máy tính để quan

sát trạng thái hiện thời và ghi lại các thơng tin về hoạt động của hệ thống, nhờ đĩ mà

người vận hành cĩ thể xác định được vị trí xảy ra sự cố Khơng những thế các hệ

SCADA hiện đại cịn cĩ khả năng chẩn đốn sự cố và cĩ cách khắc phục trên cơ sở

các số liệu thu thập được

Từ đĩ, hệ thống SCADA cĩ một số đặc điểm sau:

 Cơng nghệ SCADA cho phép thu thập dữ liệu từ nhiều thiết bị khác nhau từ

xa và đưa một số lệnh điều khiển cho các thiết bị từ xa đĩ

 Về giao thức: Hệ SCADA là hệ điều khiển giám sát cĩ giao thức truyền

thơng mở, Modbus hoặc tự định nghĩa giao thức truyền thơng với các PLC

 Tính linh hoạt: Hệ SCADA là một hệ thống cĩ độ linh hoạt cao Cho phép

kết nối nhiều server với các bộ điều khiển khác nhau mỗi Data server cĩ thể cĩ một

cấu trúc cơ sở dữ liệu khác nhau và cĩ nhiệm vụ giám sát với một số biến nhất dịnh

 Khả năng dự phịng: Do nhiệm vụ chính của SCADA ko phải là điều khiển

tồn hệ thống mà chỉ tập trung giám sát, nên yêu cầu về khả năng dự phịng là khơng

cao, thơng thường chỉ cĩ dự phịng ở cấp trên cùng – máy tính chủ PC

 Hiển thị cảnh báo: Hiển thị các giá trị, tín hiệu cảnh báo, báo động ðây

chính là tín hiệu về giá trị giới hạn và các trạng thái của thiết bị

ðặc điểm nổi bật nhất của hệ thống SCADA là hệ thống tập trung, vì vậy khả

năng quản lý hệ thống lớn là rất hạn chế, chỉ phù hợp với các đối tượng vừa và nhỏ

trong cơng nghiệp

II.2.5.Ưu nhược điểm của hệ thơng SCADA

 Ưu điểm:

+ Cấu trúc phần cứng của hệ SCADA đơn giản, giá thành rẻ

+ Các thiết bị phần cứng cĩ thể được cung cấp từ nhiều nhà cung cấp khác

nhau

+ Cĩ thể vận hành hệ thống từ máy điều khiển trung tâm

+ Quản lý được hệ thống vừa và nhỏ (nhỏ hơn 100 điểm)

+ Sử dụng các sensor thơng minh trong cơng nghiệp

 Nhược ñiểm:

+ Hệ SCADA là hệ thống tập trung nên không quản lý ñược những hệ

thống lớn, phức tạp vì quá tải

+ Không có phần mềm chuyên dụng phục vụ cho dự phòng

+ Khả năng cho phép mở rộng các ñiểm ño và ñiều khiển là rất khó khăn

+ Tính ổn ñịnh của hệ thống không cao

+ Chỉ quản lý ñược những hệ thống nhỏ (dưới 100 ñiểm ño)

Tuy nhiên ngày nay trong công nghiệp có những hệ thống ñòi hỏi mức ñộ tập

trung cao

II.3 HỆ THỐNG DCS (1992 – 2002)

II.3.1 Khái niệm chung

Hệ thống ñiều khiển phân tán ñược hiểu như là hệ thống dựa trên các phần cứng

và phần mềm ñiều khiển và thu thập dữ liệu trên cơ sở một ñường truyền thông tin tốc

ñộ cao, các module ñược phân tán và tổ chức theo một cấu trúc nhất ñịnh với một chức

năng nhiệm vụ riêng Các thiết bị giao tiếp trên ñường truyền tốc ñộ cao này cho phép

ghép nối dễ dàng với các thiết bị ngoại vi khác như PLC, các máy tính ñiều khiển giám

sát

Giống như tên gọi về hệ thống ñiều khiển phân tán - Distributed Control

System, các chức năng ñiều khiển ñược phân bố khắp hệ thống ñể thay cho việc xử lý

tập trung trên một máy tính ñơn lẻ Một hệ thống DCS tiêu biểu có các trạm ñiều khiển

hoạt ñộng ñộc lập và ñiều khiển từng bộ phận chuyên dụng của nhà máy Hơn nữa,

trong hệ thống có một vài trạm ñiều hành ñể giám sát các dữ liệu trong các trạm ñiều

khiển, cung cấp các giao diện ñồ họa và cho phép người vận hành thực hiện các thay

ñổi một cách dễ dàng

ðây là một mô tả mở rộng về một hệ thống DCS nhưng mô tả này cũng phù

hợp với một hệ thống gồm các PLC và các PC với các phần mềm giám sát vận hành

ðiều này dẫn ta tới một ñịnh nghĩa quan trọng thứ hai của hệ thống DCS Một hệ

thống DCS là một hệ thống tích hợp ñầy ñủ với một hệ cơ sở dữ liệu toàn cục Không

giống như các hệ thống dựa trên PLC, ta không thể sử dụng các bộ ñiều khiển khác

nhau và các trạm ñiều hành từ những nhà cung cấp khác nhau rồi kết hợp chúng lại với

nhau Một hệ thống DCS là một hệ thống hoàn chỉnh, trong ñó việc truyền thông, trao

ñổi dữ liệu giữa các bộ phận của hệ sẽ không ñược thể hiện ñối với người dùng Ngoài

ra, nếu một ñiểm (hoặc khối chức năng) ñược tạo ra trong một bộ ñiều khiển thì sau

ñó, toàn bộ hệ thống sẽ nhận biết nó Tức là không cần phải tạo một cơ sở dữ liệu

riêng trong trạm ñiều hành ñể phù hợp với dữ liệu trong các bộ ñiều khiển vì thông tin

ñã ñược tự ñộng tạo ra trong toàn bộ hệ thống

II.3.2.Sơ ñồ cấu trúc hệ thống DCS

Hình II.3: Sơ ñồ cấu trúc hệ thống DCS

Trong sơ ñồ bao gồm :

 Trạm vận hành trung tâm ICS (Information and Command Station): Gồm

máy tính (PC) và các thiết bị phụ trợ khác, có chức năng hiện thị các thông tin về dây

chuyền, cho phép ñiều khiển dây chuyền từ máy tính này Trong ñó, giao thức người –

máy HIS (Human Interface Station) ñược sử dụng chủ yếu cho việc vận hành và giám

sát: Theo dõi sự thay ñổi các thông số của quá trình, các giá trị ñiều khiển và ñưa ra

các báo cáo khi cần thiết ñể người vận hành có thể nhanh chóng nắm bắt trạng thái vận

hành của quá trình sản xuất

 Trạm ñiều khiển hiện trường FCS (Field Control Station), gồm hai CPU

(trong ñó có một bộ ñể dự phòng ) và các modul vào ra Các trạm ñiều khiển hiện

trường là trung tâm của hệ thống ñiều khiển, là thiết bị cần thiết cho nhà máy làm việc

liên tục do FCS xử lý các chức năng ñiều khiển quá trình liên tục hay theo nhóm trong

hệ thống Các trạm FCS sử dụng các giao diện truyền thông ñể kết nối hệ thống với

các thiết bị như hệ thu thập dữ liệu (DAQ) hay các Sensor và Atuator Về chế ñộ dự

FCS 1 CPU

s s

Hiện trường công ñoạn 1

PC HIS1

M1

BP

ICS

PC HIS2

M1

BP

FCS n

phịng, mỗi CPU cùng thực hiện một quá trình tính tốn và kết quả sẽ so sánh với nhau

qua bộ so sánh Nếu kết quả tính tốn giống nhau thì bản mạch sẽ hoạt động bình

thường, kết quả sẽ được gủi tới bộ nhớ và card giao diện Bus Bộ nhớ chính: sử dụng

mã sửa sai để thay đổi nhanh chĩng các bit bị sai trong quá trình truyền dữ liệu Nếu

kết quả tính tốn khác nhau, bộ so sánh sẽ đặt card CPU bị bất thường và chuyển sang

card CPU dự phịng

Như vậy, bộ dự phịng sẽ thực hiện một quá trình tính tốn tương tự như trong

bộ hiện hành và khi được chuyển sang trạng thai làm việc thì kết quả tính tốn sẽ được

truyền tới bộ nhớ và card giao diện bus mà khơng cĩ sự gián đoạn trong điều khiển

Nếu một lỗi trong trong CPU bất thường được phát hiện thì hệ chẩn đốn kỹ thuật sẽ

kiểm tra phần cứng CPU Nếu khơng cĩ lỗi phần cứng thì lỗi này được coi là lỗi tức

thời và card CPU sẽ được chuyển từ trạng thái bất thường sang dự phịng

Các modul vào/ra nhận tín hiệu trực tiếp từ hiện trường và đưa ra quyết định

điều khiển Các modul vào chuyển đổi tín hiệu vào thành các dạng dữ liệu số qua A/D

trong FCS Các modul ra chuyển đổi các dạng tín hiệu này thành các tín hiệu tương tự

qua D/A hoặc tín hiệu relay Các modul truyền thơng (cĩ cổng COM nối RS 485 ) sẽ

ghép nối mạng với các thiết bị cĩ ghép nối với RS 485 như UT (Unit Transmiter) mà

các thiết bị này chỉ cĩ chức năng hiển thị thơng tin hoặc DAQ

 Thiết bị tại hiện trường gồm các sensor đo lường, các cơ cấu chấp hành

(Actuator), các bộ chỉ thị cảnh báo, điều khiển, các bộ chuyển đổi chuẩn hĩa

(Transduser), hay một hệ thống thu thập dữ liệu DAQ

Như vậy trong hệ thống DCS luơn cĩ dự phịng, các thiết bị dự phịng bao

gồm: máy tính chủ (PC),máy tính cơng nghiệp CPU, các Modul vào/ra (I/O modul), và

các bộ nguồn, đảm bảo cho hệ thống luơn làm việc ổn địnhkhơng phải dừng máy khi

hỏng hĩc nhờ vậy mà tăng được năng suất và chất lượng sản phẩm đầu ra

II.3.3 Chức năng của hệ thống DCS

Cũng như hệ thống SCADA, hệ thống DCS cũng cĩ những chức năng cơ bản

và các chức năng phát triển đĩ là:

- Chức năng đo lường các thơng số của đối tượng cơng nghiệp, hiện thị và lưu

trữ số số liệu đo

- Chức năng điều khiển bao gồm:

+ ðiều khiển quá trình;

+ ðiều khiển logic (logic rõ và logic mờ);

+ ðiều khiển trình tự

- Chức năng nhận dạng để điều khiển và để phân loại sản phẩm

- Chức năng chẩn đốn kỹ thuật để phát hiện hỏng hĩc, phục vụ cho dự phịng

và sủa chữa thay thế (xử lý sự cố)

- Chức năng dự phòng (cẩ phần cứng à phần mềm)

- Chức năng bảo toàn hệ thống (System Safety)

- Chức năng tổ chức theo hướng tối ưu hóa (tốn ít nguyên liệu, nhiên liệu nhất),

lập kế hoạch sản xuất v.v…

Hệ thống có chứa các trạm kỹ thuật (EWS – Engineering Work Station)thực

hiện các chức năng nhưi thiết kế, ñịnh nghĩa các thiết bị kết nối trong hệ thống EWS

thực hiện chức năng phân vùng quản lý hệ thống Máy tính thực hiện chức năng của

EWS có thể dung chung với trạm vận hành Thực chất khi cần mở rộng hệ thống thì

trạm EWS chính là công cụ ñắc lực ñể thực hiện

- Chức năng giao diện người – máy (HMI – Human Interface Station) Chức

năng này do trạm vận hành (OS – Operating Station) thực hiện bao gồm máy tính cá

nhân PC, màn hình, bàn phím chuyên dụng, có khả năng hiển thị các thông tin của hệ

thống dưới dạng các trang màn hình

- Thế mạnh của hệ DCS là khả năng xử lý dữ liệu tương tự và thực hiện các

trình tự phức tạp (ñiều khiển trình tự) và tối ưu hóa các quá trình (ñiều khiển quá

trình)

II.3.4.ðặc ñiểm của hệ thống DCS

Hệ thống DCS có cấu trúc phân tán nên có các ñặc ñiểm sau:

 Hiện trường ñược tách nhiều công ñoạn mỗi công ñoạn do một CPU ñảm

nhận.Các CPU này hoạt ñộng ñộc lập nhau, kết quả ñược báo cáo lên máy tính chủ

(PC) do ñó mà hạn chế ñược việc tắc nghẽn thông tin cũng như xung ñột thông tin như

 DCS cho phép biểu diển toàn bộ quá trình, thiết bị trong nhà máy thông qua

các ñối tượng ñồ họa và các giao thức ñiều khiển

 DCS có tính mở:

+ Hệ DCS ñược thiết kế theo tiêu chuẩn quốc tế (theo chuẩn mực của hệ thống

mở OSI) cho nên có thể thay thế thiết bị của bất kỳ hãng nào khi cần thiết

+ Có khả năng mở rộng khi có ñầu tư mà không cần thay ñổi cấu trúc ñã thiết

kế trước ñó (cả phần cứng lẩn phần mềm)

+ Có thể kết nối với các hệ khác như : SubDCS, SCADA hay Ethenet và

Internet v.v… ñể trao ñổi thông tin, kinh nghiệm vận hành khi cần thiết

II.3.5 Ưu, nhược ñiểm của hệ thống DCS

 Ưu ñiểm:

+ Giao diện tiện lợi Các chức năng dự phòng linh hoạt

+ Có khả năng ñáp ứng nhanh, tốc ñộ truyền thông tin cao

+ Có thể kết nối với Ethenet, Internet và dễ kết nối với các hệ thống khác như

+ Có chương trình chuyên dụng cho vận hành

+ Giao diện rõ ràng, dễ hiểu, tiện lợi cho người vận hành

+ Thích hợp cho các hệ thống lớn, phức tạp (các dây chuyền sản xuấtlớn)

+ Có khả năng mở và tích hợp cao: Có thể thay thế thiết bị của bất kỳ hãng nào

hoặc mở rộng, nâng cấp khi có ñiều kiện, kết nối với mạng máy tính toàn cầu…

+ Truy cập dữ liệu sử dụng các tagname: Tagname là một tên gọi bất kỳ ñược

dịnh nghĩa bởi người sử dụng, ñược áp dụng cho các khối chức năng và các ñiểm

I/Otrong trạm ñiều khiển Do vậy người vận hành theo dõi hệ thống có thể truy cập tới

bất kỳ một ñối tượng nào trong hệ thống thông qua các tagname

 Nhược ñiểm:

+ Chưa có quản lý sản xuất và quản lý kinh tế hoàn chỉnh

+ Kết cấu của hệ thống phức tạp

+ Hệ DCS chỉ thích hợp cho các hệ thống lớn

+ Không phù hợp với các hệ thống vừa và nhỏ, vì giá thành quá cao

II.4 HỆ THỐNG THÔNG TIN TÍCH HỢP (2002 – ðẾN NAY) HỆ THỐNG IIS

(INTEGATED INFORMATION SYSTEM )

Vào năm 1998, tại hội nghị khoa học thế giới về tự ñộng hóa tổ chức tại Nhật

Bản ñã ñua ra ý tưởng xây dựng một hệ thống tích hợp thông tin.Trong hệ thống này

sẽ tích hợp tất cả các loại thông tin bao gồm:

 Thông tin ño lường ñiều khiển các ñối tượng trong công nghiệp

 Thông tin về hoạt ñộng của các dây chuyền công nghiệp

 Thông tin về quá trình ñiều hành sản xuất

 Thông tin về kinh tế

 Thông tin về năng lực của nhà máy

 Thông tin về giao dich thương mại v.v…

ðến năm 2002, một hệ thống như vậy ñã ra ñời, hệ IIT (Industrial Information

Technogy) của hãng ABB ðến năm 2005 nó nhận ñược giải thưởng quốc tế do những

tính năng nổi trội của nó

 Về mặt cấu trúc của hệ thống không khác mấy so với hệ DCS, cũng có

những ñặc ñiểm như hệ phân tán, tính năng mở cho các CPU mạnh (Ví dụ như AC

800)

 Về mặt chức năng: Ngoài chức năng ñiều khiển (ñiều khiển quá trình, ñiều

khiển logic, ñiều khiển trình tự), chức năng giám sát như hệ DCS, hệ thống còn ñảm

nhận chức năng ñiều hành sản xuất ñó là:

+ Quản lý kinh tế cấp công ty: theo dõi ñánh giá kết quả sản xuất trong toàn

công ty

+ Lập kế hoạch sản xuất dựa vào tình trạng thiết bị, ñầu vào, ñầu ra sản phẩm

+ Tính toán tổ chức theo hướng tối ưu hóa

+ Tính toán kinh tế:

* Thống kê số liệu về sản xuất kinh doanh, tổng chi phí, nguyên liệu, nhiên

liệu, chí phí tiền lương công nhân, các chi phí khác

* Tính toán giá thành sản phẩm ñầu ra

* Tính toán lỗ lãi cho từng ngày

* Xử lý ñơn ñặt hang, giao dịch thương mại

* Quản lý kho tàng

+ Hoạch ñịnh tài nguyên của công ty về :

* Tài chính

* Nhân lực sản xuất

* Vật tư nguyên liệu v.v…

+ Dự báo về sự phát triển hay suy thoái của sản xuất ñể ñua ra những chiến

lược thích ứng cho từng tháng, từng quý hay từng năm v.v…

Phải nói rằng hệ thống IIS là hệ thống hoàn chỉnh, ngày càng ñóng vai trò quan

trọng trong sản xuất và kinh doanh trong các xí nghiệp công nghiệp

Như vậy hệ IIS là hệ thống ñiều khiển tích hợp có tính năng vượt trội so với

các hệ khác, nó ñược phát triển dựa trên sự kế thừa của hệ DCS, khắc phục ñược

những nhược ñiểm của hệ DCS về quản lý sản xuất và kinh tế Tuy nhiên, nó là hệ

thống có giá thành cao

Dưới ñây ta sẽ khảo sát kỹ hơn về hệ thống IIS, ñó là hệ IIT của hãng ABB

ñược thiết kế theo hướng này

II.4.1 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG THỐNG TIN CÔNG NGHIỆP IIT

(INDUSTRIAL INFORMATION TECHNOLOGY)

IIT Ờ Industrial Information Technology, một quan ựiểm mới của hãng ABB

ựưa ra khi xây dựng mạng máy tắnh công nghiệp đó là hệ thống thông tin tắch hợp IIS

(Integrated Information System )

IIT là một giải pháp do ABB ựưa ra nhằm ựưa công nghệ thông tin vào sâu

trong lĩnh vực tự ựộng hóa, ựo lường và ựiều khiển, nơi mà từ trước ựến nay vẫn là

mảnh ựất ựộc quyền của các chuẩn công nghiệp

IIT là một giải pháp mang tắnh tổng thể về nhiều khắa cạnh: tắch hợp thông tin,

sự tiện lợi cho người sử dụng, an toàn hệ thống, vận hành có dự phòng Ầ Cũng như

các hệ thống công nghiệp khác, IIT ựược chia thành 4 cấp: cấp hiện trường, cấp ựiều

khiển, cấp mạng công ty và cấp liên mạng giữa các chi nhánh thông qua mạng Intranet

hoặc Internet

Hình II.5: Sơ ựồ tổng thể chung của IIT

II.4.1.1.Cấu trúc phần cứng

Cấp hiện trường – Các thiết bị vào/ra phân tán

Các thiết bị vào/ra phân tán bao gồm các thiết bị như Sensor, Actuator… nằm

tại hiện trường Chúng thực hiện chức năng của các thiết bị ở cấp chấp hành Trong

các hệ thống mạng ngày nay, các thiết bị ở hiện trường phần lớn là các thiết bị thơng

minh cĩ khả năng giao tiếp theo các giao thức cơng nghiệp, tức là tuân theo các hệ

thống Bus trường (Fieldbus),khi xây dựng hệ thống fieldbus cho giải pháp IIT, ABB

đã đặt ra các yêu cầu sau :

 Hệ thống phải dễ sử dụng, tích hợp mềm dẻo

 Là hệ thống mở, tức là phải hổ trợ các giao thức cơng nghiệp được chấp

nhận như: Profibus, Foundation Fieldbus, …

 Thay đổi cấu hình khơng ảnh hưởng đến các thành phần đang chạy và hệ

thống cĩ dự phịng ở những nơi cần thiết

 Tích hợp thơng tin tốt, cĩ thể truy cập vào mọi loại thơng tin ở bất cứ đâu và

dữ liệu phải được thể hiện ở dạng gần gủi với người sử dụng

 Rõ ràng các thiết bị hiện trường tham gia trong mạng truyền thơng đều là

các thiết bị cĩ cài đặt vi xử lý hoặc vi điều khiển nhằm sử dụng các giao thức truyền

thơng, thơng minh hĩa thiết bị đo và nhiều chức năng khác nữa

Kiến trúc Fieldbus làm biến mất dần các I/O vào ra, các thiết bị thơng minh

hơn, cĩ thể nối thẳng với đường bus, từ bộ điều khiển đến tất cả các Sensor; thiết bị

chấp hành chỉ cần một đường bus, thuận lợi cho điều khiển phân tán, giảm được lượng

dây, cĩ thể truy xuất dữ liệu quá trình, cấu hình và chẩn đốn trạng thai từ xa

Fieldbus của IIT hổ trợ tất cả các tính năng cho thiết bị HART, bên cạnh đĩ

Fieldbus cịn quản lý thiết bị bằng Process Portal A (phần mềm) thơng qua các thơng

điệp chẩn đốn và bổ sung các giá trị đo

Khơng những thế, để đảm bảo hệ thống vận hành tin cậy IIT thiết kế dự phịng

ở tất cả các cấp của Fieldbus

Ta cĩ thể thấy từ trạm vận hành, giám sát đã cĩ sự dự phịng, cho nên các

đường bus và các thiết bị chấp hành Riêng bộ điều khiển ta chỉ thể hiện một bộ vì bản

thân trong bộ điều khiển đĩ đã thiết kế hai CPU trong đĩ một CPU luơn chạy và một

CPU ở trạng thai chờ, sẵn sang hoạt động khi CPU kia cĩ sự cố

Khơng những được thiết kế cĩ dự phịng mà Fieldbus của IIT được thiết kế

ngay từ đầu đã mang tính mở ðiều đĩ thể hiện ở chổ: ta cĩ thể sử dụng cả Profibus,

Foundation Fieldbus và trực tiếp cả các thiết bị HART

ðây là một trong những tính năng đặc biệt mà các hệ thống khác khơng cĩ

được

Một tính năng mà ABB Fieldbus cung cấp cho các tiến trình cơng nghiệp dung

mạng máy tính cơng nghiệp:

 Tính tích hợp thơng tin: Ta cĩ thể truy cập vào các thiết bị trường để cấu

hình hoặc chẩn đốn,… từ trạm vận hành (Operator Workplace).Từ đĩ ta cĩ thể tăng

tốc độ định vị lỗi và giảm thiểu thời gian chết khi cĩ sự cố

 Quản lý kinh tế cao: Quản lý tài nguyên, thiết bị một cách tối ưu, cung cấp

đầy đủ các tính năng cho phù hợp nhất với thiết bị

 Tính tốn kinh tế, lỗ lãi, thương mại điện tử, lập kế hoạch sản xuất …

 Hệ thống cĩ tính năng mở: Cĩ thể áp dụng cho từng vùng, từng ứng dụng

với các đặc thù khác nhau

+ Cĩ thể thay thế thiết bị của các hang khi cần thiết

+ Cĩ thể mở rộng hệ thống khi cĩ đầu tư

+ Cĩ thể nối mạng với các hệ thống khác và Internet để trao đổi thơng tin

Cấp điều khiển, điều khiển giám sát và liên mạng cơng ty

Trong các cấp cao hơn này, IIT sử dụng bộ giao thức TCP/IP nhằm tận dụng

tối đa khả năng của nĩ Như vậy cĩ thể thấy rỏ cấu trúc của họ giao thức TCP/IP cĩ

vai trị quan trọng như thế nào trong mạng máy tính cơng nghiệp

Client/Server Network: Mơ hình Client/Server là phần quan trọng của hệ thống

tự động hĩa và được ABB trang bị cho tổ chức mạng của mình Mạng nội bộ nhà máy

là mạng mà do người dung cĩ thể tự do lựa chọn Cũng cĩ thể hiểu Client/Server

Network nằm dưới quyền quản lý của những người nắm bắt được hệ thống tự động

hĩa trong khi mạng nội bộ nhà máy nằm dưới quyền điều khiển của phịng tích hợp

ðiểm nổi bật mang tích then chốt của Client/Server Network và mạng nội bộ

nhà máy là các Nodes (PCs) trên nĩ cĩ khả năng truy cập đến tất cả các dịch vụ trong

hệ thống Mơ hình Client/Server Network là mạng mà chúng ta mong muốn tất cả các

người sử dụng cuối ở Workplaces được đặt chổ

II.4.1.2 Phần mềm trong hệ IIT của ABB

IIT được xây dựng trên cơ sở mong muốn mang lại hiệu quả và lợi ích tối đa

cho người dùng ðể thỏa mãn điều này, kiến trúc của mạng IIT cho phép người dung

cĩ thể truy cập thơng tin cần thiêt ở bất cứ đâu, bất cứ lúc nào

Ở một cấp độ quản lý cao hơn, người sủ dụng cần cĩ một cơng cụ nào đĩ để giữ

lại tất cả thơng tin về các mẫu của đối tượng và thực thể khác nhau Ví dụ như các quá

trình mơ phỏng, quá trình điều khiển, bảo dưởng, chi phí vận hành, trạng thái chất

lượng của thiết bị, Object từ các đối tượng thực Aspect Object như một đối tượng ảo

nhưng mang đầy đủ tính năng của một đối tượng thực và tham chiếu đến đối tượng

thực Nhờ có các Aspect mà ta có thể thống nhất phương pháp tiếp cận ñối tượng ñể

xem và lưu trữ dữ liệu không phụ thuộc vào thiết bị ñó thuộc hãng nào Cũng nhờ có

Aspect Ọbject mà ta có thể tích hợp rất nhiều công cụ ñể hổ trợ mô phỏng, lập báo

cáo,vẽ biểu ñồ, …

Và thực tế Aspect ñược thực hiện bằng cách tạo thư viện và do ñó ta có thể xây

dựng các thiết bị giống nhau một cách rất nhanh chóng ðặc biệt khi nhân bản có gì

cần ñiều chỉnh, ta không nhất thiết phải ñiều chỉnh ở tất cả các ñối tượng, mà chỉ cần

ñiều chỉnh ở ñối tượng góc (lưu trong thư viện) Những thay ñổi ñó sẽ ñược cập nhật

cho tất cả các ñối tượng

 Cấu trúc phần mềm: Hai gói phần mềm chính ñược sử dụng là Process

Portal và Control IT.Ta sẽ xét hai gói phần mềm này:

+ Process Portal: ðược dùng ñể thiết kế trên các máy tính ñiều khiển giám sát

với chức năng thu thập, xử lý thông tin, lưu trữ, quản lý và thực hiện chức năng giao

diện người/máy…

Process Portal là một giao diện (HSI) Human – System với ñầy ñủ các ñặc

trưng, ñược thiết kế nhằm tạo ñiều kiện và trợ giúp việc ñiều khiển, giám sát, sửa chữa

và hổ trợ các quy trình và việc quản lý xí nghiệp Process Portal ñược thiết kế ñể chạy

trên nền Windows 2000 kết nối với công nghệ web browser sử dụng Microsoft

Internet Explorer và Active X Controls

Process Portal với cơ sở thiết kế dựa trên công nghệ tiêu chuẩn cung cấp một

thông tin giao diện thống nhất với Windows từ một vị trí cài ñặt Nơi làm việc hổ trợ

cho người sử dụng, sự ñiều hướng nhạy cảm về trực giác với các chương trình ñơn

giúp họ có thể tập trung vào các chức năng quản lý và hoạt ñộng hiên thời, theo các

luồng thông tin qua hệ thống, thiết bị, hệ thống ñiều khiển quá trình và toàn bộ xí

nghiệp

Process Portal cung cấp một giao diện ñồ họa cho người sử dụng công cụ phân

tích, lựa chọn dữ liệu xử lý và cất giữ, một hệ thống quản lý cảnh báo tiên tiến và

Historian toàn diện

+ Control IT: ðược dùng ñể xây dựng phần mềm trên các bộ ñiều khiển, chúng

thực hiện các chức năng như: ñiều khiển logic, ñiều khiển cơ sở, tổng hợp dữ liệu …

Phần mềm ñiều khiển bao gồm một thư viện lớn các thiết bị ñiều khiển, từ các

cổng AND tới các bộ PID Các khối chức năng ñiều khiển như các ñộng cơ, các van

… Ta cũng có thể ñịnh nghĩa các khối ñiều khiển của riêng mình Phần mềm ñiều

khiển này cung cấp các công cụ thiết kế kỹ thuật bao gồm năm ngôn ngữ lập trình theo

chuẩn IEC 61131 – 3 (sơ ñồ khối chức năng, Text cấu trúc, sơ ñồ hình thang, ñồ thị

chức năng tuần tự SFC và danh sách cấu trúc), cộng với ngôn ngữ module ñiều khiển

sức mạnh của ABB

CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU VỀ HỆ INDUSTRIALIT TẠI NHÀ MÁY

XI MĂNG COSECO SÔNG GIANH

III.1 CẤU TRÚC CHUNG

III.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG

Với kinh nghiệm của ABB trong nghành công nghiệp xi măng từ năm 1975,

và với danh tiếng là nhà cung cấp hàng ñầu về công nghệ và giải pháp tự ñộng, ABB

với công nghệ IT trong công nghiệp cung cấp nhu yếu phẩm cơ sở ñể thoả mãn ñòi hỏi

khắt khe của các quy trình trong các dây chuyền ñang sử dụng, các nhà máy ñang xây

dựng và thế giới thương mại

Hệ thống máy tính với nền tảng thương mại và các truy vấn thường xuyên của

PLC ñối với DCS, ñã ñược tích hợp thành một khối thống nhất với công nghệ IT công

nghiệp của ABB Hệ thống này ñã vượt qua biên giới của truyền thống và kết hợp các

chức năng thời gian thực với các chức năng thương mại giao dịch Sự kết hợp các dây

chuyền sản xuất chính chủ với các sản phẩm của nhà cung cấp thứ ba, sự tương thích

của cấu trúc thông tin ñối với thành phần có thực của hệ thống, sự kết hợp các luồng

thông tin và sử dụng công nghệ thông tin là một thách thức ñối với các nhà cung cấp

hệ thống tự ñộng Tuy nhiên thách thức này ñã giải quyết với công nghệ của ABB và

nó mở ra một cái nhìn mới trong lĩnh vực tự ñộng

Sự kết hợp hoàn toàn với IIT cho phép truy cập với ñiều khiển bất kì một thiết

bị nào trong quá trình sản xuất bao gồm các trạm phân xưởng, quá trình phân phối

năng lượng, các tủ MCC, máy phát ñiện, hệ thống truyền ñộng, hệ thống các thông tin,

hệ thống giám sát, các hệ thống phụ thuộc của các nhà cung cấp phụ, hệ thống chất

lượng, hệ thống quản lý sản xuất, hệ thống chuyên gia, hệ thống tối ưu, hệ thống kinh

doanh, thương mại Nó còn hỗ trợ và tích hợp hoàn hảo với các công nghệ tiêu chuẩn

công nghiệp như TCP/IT, OPC, Profibus

Nền tảng của hệ tự ñộng của Xi măng Sông Gianh là một mạng ñiều khiển sử

dụng giao thức TCP/IP dự phòng và một mạng nhà máy TCP/IP dự phòng, sử dụng

các bộ ñiều khiển AC800M và hệ thống S800 I/O Các ñơn vị I/O ñược ñặt trong các

trung tâm thiết bị ngoại vi ở xa, ñược nối thông qua các hệ thống Profibus quang và

ñiện Mạng nhà máy dự phòng ñược nối với hệ thống ABB IMS có sẵn (hệ thống quản

lý thông tin xi măng), tới các server ñấu nối kép cũng như là các server cục bộ dự

phòng Kiến trúc mạng hoàn chỉnh ñược ABB thiết kế, sử dụng các bộ chuyển mạch

Fast Ethernet với ñường tên là cáp FX

Với hệ thống ñiều khiển phân tán mới, nhà máy ñã ñược trang bị một nền tảng

mà nó có thể cho phép hệ thống vận hành và bảo dưỡng một cách tối ưu IIT gọi ñó là

công nghệ ñối tượng và aspect (diện mạo) trong thực tiễn

ABB cùng với IIT cung cấp một bộ hoàn chỉnh các Aspects (Diện mao) với mỗi

ðối tượng (objects) trong nhà máy, có thể là một bộ cảm biến, vòng ñiều khiển, ñộng

cơ, bộ truyền ñộng, máy biến áp và các trạm phân xưởng Mỗi ñối tượng trong nhà

máy ñược phản ánh bằng một ngân hàng dữ liệu và ñược ñịnh nghĩa với một ñối tượng

ảo mà ñối tượng này có thể ñược truy cập từ rất nhiều các aspect ảo ðiều ñó có nghĩa

chỉ cần một hoạt ñộng ấn nút ñơn giản, người sử dụng có thể truy cập các aspect ñiều

khiển truyền thông như là ñồ hoạ quá trình, các chương trình ñiều khiển, dữ liệu mô

phỏng, sơ ñồ vòng lặp cũng như nhiều aspect khác mà khách hàng muốn gắn vào

trong ñối tượng như các chỉ dẫn, thuộc tính hệ thống, hồ sơ bảo dưỡng, ñịa chỉ

internet, dữ liệu nhà cung cấp và các ñặc tính kỹ thuật, danh sách các bộ phận Danh

sách này có thể lên tới vô hạn

Có thể dễ dàng thấy rằng, trong trường hợp sự cố, người vận hành hay ñội bảo

dưỡng có thể nhanh chóng lần ra dấu vết hỏng hóc, tìm thấy các vấn ñề cụ thể liên

quan, liên lạc với tài liệu chỉ dẫn bảo dưỡng của nhà sản xuất hoặc ñặt hàng trực tuyến

từng phần và do ñó giải quyết vấn ñề một cách hiệu quả

Ngoài ra, IIT và các Object (ñối tượng) và các Aspect, không chỉ tích hợp thông

tin trong hệ thống hoặc trong phạm vi cung cấp của ABB, mà còn tích hợp các ứng

dụng của các nhà cung cấp phụ, cung cấp một bệ phóng cho các hệ thống phần mềm

ñộc lập ngoại vi

Khi một số lượng lớn dữ liệu ñược sử dụng và biểu thị cho người sử dụng, công

việc tìm kiếm trở thành một vấn ñề quan trọng Công cụ tìm kiếm rõ ràng và hiệu quả

trong hệ thống ñược cung cấp bởi ABB’s IIT Plant Explorer Tiện ích mạnh này, rất

giống với Microsoft Windows ExplorerTM, biểu thị cho người sử dụng rât nhiều ñối

tượng và aspect của nó trong một cấu trúc hình cây Cấu trúc hình cây có thể ñược

biểu thị trong nhiều cấp như là cấu trúc chức năng, có các chức năng quá trình theo

sau, hoặc cây aspect khác cho cấu trúc vị trí, nhóm các ñối tượng bằng vị trí ñịa lý

cũng như là các cây aspect cho cấu trúc ñiều khiển, nhóm theo thứ tự của chương trình

ứng dụng

Toàn bộ quá trình sản xuất của nhà máy ñược thực hiện tự ñộng hoá ở mức ñộ cao và

ñiều khiển tập trung CCR (central control room) ñể kiểm soát toàn bộ hoạt ñộng của

nhà máy, ñồng thời cho phép ñiều chỉnh kịp thời các thông số khi chất lượng của sản

phẩm thay ñổi hoặc khi có sự cố bất thường xãy ra

Hình III.1: Một góc làm việc của phòng ñiều khiển trung tâm CCR

III.1.2 HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH

Trang bị hai Connectivity Server, ba Aspcet Server Tất cả hai nhóm này ñược

thiết kế như một hệ thống kép có cấu trúc dự phòng nóng

Hình III.2: Hệ thống có dự phòng cho Connectivity Server và Aspect Server

Tầng trên cùng là: Năm trạm vận hành (Operator Station): OS1, OS2, OS3, OS4,

OS5 ñể ñiều khiển và giám sát các công ñoạn sau: Chứa và vận chuyển nguyên liệu;

ñồng nhất bột liệu và cung cấp cho lò nung clinker; làm nguội clinker, kho chứa xuất

clinker và các bộ phận dịch vụ; nghiền xi măng; nghiền than các trạm ñập ñá vôi, ñá

sét; vận chuyển và chứa phụ gia; ñóng bao, xuất xi măng bao và xi măng rời; cảng nhà

máy; các trạm ñiện của toàn nhà máy Hệ thống thiết kế sao cho mỗi trạm vận hành

(OS) có thể kiểm tra và giám sát từ hai công ñoạn trở lên

 Các máy in báo ñộng, cảnh báo, báo cáo, máy hardcopy màu

 Trạm kỹ thuật ES (Engineer Station) sử dụng cho việc biên soạn lưu chương

trình và ñào tạo kỹ thuật

 Trạm kiểm tra hệ thống (Test System) dùng ñể kiểm tra hệ thống ñịnh kỳ trong

quá trình bảo dưỡng và nâng cấp

Tất cả ñược kết nối như một mạng LAN theo chuẩn Ethernet (TCP/IP)

Các trạm PCS (Processor Control Station) là các CPU AC800M, một số ñược ñặt

các trạm ñiện của nhà máy các khu vực quan trọng ñều ñược trang bị hai

Processer/CPU Các trạm ñiều khiển quá trình này ñược nối với tuyến cáp dữ liệu kép

ñể ñưa về hệ thống hai Connectivity Server Thông tin giữa các server với các trạm

vận hành và ñiều khiển quá trình liên hệ với nhau bằng hệ thống cáp quang kép loại

sợi thuỷ tinh chuẩn Ethernet (TCP/IP) Mạng này gọi là Cleint/Server Network

Hình III.3: Hệ thống có dự phòng cho PLC AC 800M Các tủ phân tán RPC (Remote Periphery Centrer) chứa các module phân tán

S800, tủ ñiều khiển ñộng cơ trung tâm MCC (Motor Control Centrer) chứa các bộ biến

tần, các tủ máy cắt ñược lắp ñặt tại các phòng ñiện của các khu vực sản xuất Số I/O

phù hợp với từng cụm thiết bị, ngoài ra còn có 20% dự phòng Tất cả ñều ñưa về các

CPU AC 800M thông qua tuyến cáp quang tiêu chuẩn Profibus DP Các khu vực dễ

xẩy ra cháy nổ như khu vực lò nung, trạm nghiền tất cả ñều làm việc theo chuẩn

Profibus PA Từ AC 800M kết nối với các Server qua mạng Ethernet (TCP/IP) còn gọi

là Control Network

Control Network: là

mạng cục bộ (LAN) việc tối

ưu hoá về thời gian ñược

thực hiện ở mức cao và

ñáng tin cậy Thời gian của

các phản hồi có thể biết

trước thiết bị của mạng ñiều

khiển và Server ñược kết

nối qua mạng Control

Network Các thiết bị như:

Các controller, robots,

variable speed drives

Hình III.4: Cấu trúc của một Control Network

Chức năng của hai Connectivity server ( Redandunt ):

 Connectivity Component: Cung cấp các dịch vụ truy cập dữ liệu trong thời

gian thực, nhật ký vận hành, các cảnh báo và sự kiện từ các thiết bị lưu trữ khác trong

mạng

 Connectivity product: Chức năng up-load, hổ trợ cho việc thiết lập cấu hình,

các ñồ hoạ cơ bản, ñóng gói dữ liệu hổ trợ ñường truyền cho hệ thống AC800M ñến

kho lưu trữ

 Server: Cung cấp các dịch vụ truy cập ñến các Controller theo thời gian thực

Trên Connectivity chạy các dịch vụ OPC/DA, APC/AE, OPC/HAD và SysMsg

Trong gói phần mềm OPC Server cho AC 800M/C là cần thiết cho việc ñọc các

dữ liệu, cảnh báo, sự kiện theo thời gian thực từ bộ ñiều khiển Gói phần mềm này

ñược cài ñặt trong Connectivity Server Nó bao gồm những phần sau:

 OPC Data Access Server: Có nhiệm vụ chuyển dữ liệu từ bộ ñiều khiển lập

trình ñến Control Builder Software (Phần mềm lập trình và quản lý cho hệ thống AC

800M) thông qua gói phần mềm OPC Data Access 2.0 và 1.0A

 OPC Alarm and Event Server: có nhiệm vụ tạo ra luồng thông tin, hầu hết

các sự kiện là ñược ñịnh nghĩa trước các sự kiện và cảnh báo ñó trên các clients do gói

phần mềm Alarm and Event 1.02 Standard hỗ trợ

Quá trình truyền thông ñối với cấp có mức ưu tiên thấp hơn, chu kì vòng quét ñối

với các Controller phải thấp hơn 60%, tốt nhất là từ 30 ÷40% thời gian của chu kì

vòng quét

Hình III.5: Hệ thống truyền thông qua OPC package

Phần mềm Control Builder (cho AC800M/C), Graphics Builder (cho việc giảm sát

và ñiều khiển quá trình), AutoCAD (cho Mechanical Aspect) … Tại các Server này sẽ

thực hiện việc phân chia quyền sử dụng cho các WorkSpace, tạo giao diện người máy

HMI, cảnh báo, ñồ thị, báo cáo …Sự làm việc của các Server này ñòi tính ñáp ứng thời

gian thực rất cao

Hình III.6: Mô hình làm việc của hệ thống Aspect Tính thời gian thực là khả năng ñáp ứng kịp thời và chính xác Hệ thống phải ñáp

ứng kịp thời với các sự kiện không thể dự báo trước và phải xử lý nhiều sự kiện xảy ra

cùng một lúc Ngoài ra hệ thống còn dự báo trước ñược thời gian tiêu biểu của các

quá trình phản ứng ðể làm ñược ñiều này, hệ thống các Server mạng trong hệ IIT

phải có các phần mềm thời gian thực tương ứng Nó có chức năng quản lý, phân chia

quá trình tính toán cho các hệ vi xử lý theo từng cấp tuỳ theo phạm vi chức năng Phân

theo thời gian ñể thực hiện xen kẻ nhiều nhiệm vụ khác nhau theo mức ưu tiên và theo

phương pháp lập lịch

III.1.3 HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN TỐI ƯU CHUYÊN GIA LÒ

ðể tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, tối ưu hoá năng lượng tiêu thụ của lò Một hệ

thống ñiều khiển tối ưu chuyên gia lò sẽ ñược cung cấp Hệ thống cho phép:

 Không can thiệp của người vận hành nhờ tối ưu hoá các ñiều kiện vận

hành dựa trên các thông số vận hành

 ðảm bảo vận hành lò ổn ñịnh, ñồng ñều theo ñường ñặc tính nung nhờ

ñiều khiển lượng nhiên liệu cấp cho lò, tốc ñộ lưu lượng các quạt làm nguội, nước làm

ngưội nhờ một hàm làm nguội cung cấp cho lò và chất lượng của clinker Những nhiễu

loạn xuất hiện trong lò sẽ ñược phát hiện nhờ các bộ sensor theo thời gian thực cũng

ñưa vào tính toán ñể ñiều khiển lò

 ðể ñảm bảo vận hành an toàn theo ñường ñặc tính nung bằng việc ñiều

chỉnh các thông số vận hành như một hàm tỉ lệ của O2 & CO trong lò và trong calciner

Hệ thống ñiều khiển tối ưu chuyên gia nghiền liệu và nghiền xi măng cũng ñược

áp dụng tương tự

III.1.4 HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIỆT ðỘ VỎ LÒ VÀ MÁY NGHIỀN

Trong dây chuyền sản xuất xi măng, chất lượng clinker quyết ñịnh chất lượng của

xi măng Lò quay là thiết bị quan trọng nhất, do kết cấu rất lớn vì vậy việc giám sát

nhiệt ñộ của toàn bộ thân lò cũng rất phức tạp, hơn nữa thân lò ñược chia làm 3 zone

với những chức năng khác nhau và nhiệt ñộ chênh lệch nhau nhiều trong ñó zone giữa

có nhiệt ñộ khoảng 14500C Một máy quét hồng ngoại ñược sử dụng ñể thu tia hồng

ngoại phát ra từ lò và thông tin ñược ñưa về máy tính, sử dụng các phương trình truyền

nhiệt máy tính sẽ tính ñược nhiệt ñộ bên trong lò với sai số khoảng 10C, ñồ thị nhiệt ñộ

dọc trục lò ñược thể hiện lên màn hình Và ñể ñiều khiển chất lượng của clinker một

máy phân tích huỳnh quang tia X ñược sử dụng, nó ño ñược nồng ñộ của 10 nguyên tố

hoá học (Ca, Si, Al, Fe, Na, K, S, Mg, Cl, P) Cùng với những số liệu thu thập ñược,

máy tính ñược cài ñặt phần mềm Expert Optimizer V4.0 Server ñiều chỉnh các thông

số của lò theo phương trình toán học của quá trình công nghệ ðồng thời các tín hiệu

ñó cũng ñược thu thập và ñiều khiển kịp thời trạm nghiền liệu ñể cho chất lượng xi

măng là ổn ñịnh nhất

Hình III.7: Máy quét nhiệt ñộ vỏ lò Scanner TK30

III.1.5 HỆ THỐNG QUẢN LÝ THƠNG TIN IMS

Sử dụng cho việc quản lý nhà máy, lập báo cáo, kế hoạch sản xuất, nhật kí vận

hành thơng qua IMS Server Hệ thống cĩ chức năng :

• Lưu lại nhật kí vận hành của các cơ cấu chấp hành

• Giám sát được giá trị , trạng thái của các biến

• Vẽ đồ thị của các biến cĩ trạng thái liên tục thay đổi

• ðiều chỉnh lại kịp thời các dữ liệu khơng đúng

• Kiếm tra và chuẩn đốn lỗi của hệ thống

Hình III.8: Mơ hình làm việc của IMS Server

Viewer (Web Browert)

CLC Log

Database Server

Application Server

Preprocess

Module

ABB Process Connection

Data Buffer

Third-party

Data Buffer

Lab Connection Data Buffer

III.1.6 MẠNG TIVI CÔNG NGHIỆP VÀ MẠNG ðIỆN THOẠI CỤC BỘ

Hình III.9: Hệ thống truyền hình của nhà máy Toàn nhà máy ñược thông qua 10 camera màu Các camera này ñược trang bị hệ

thống phóng to, thu nhỏ, quét ñứng, quét ngang, ñiều chỉnh tiêu cự… và làm sạch bụi,

làm mát Tất cả ñược kết nối tới hệ thống truyền hình công nghiệp VIDEO CONTROL

MATRIX Tất cả các ñiểm vận hành, khai thác nguyên liệu ñều thông qua hệ thống

ñiện thoại

III.1.7 PHÒNG THÍ NGHIỆM VÀ KIỂM ðỊNH CHẤT LƯỢNG

Trang bị hệ thống chụp X-quang, siêu âm, từ tính …ðể kiếm tra khuyết tật của

mối hàn chịu ứng suất cao, bề mặt vết nứt, khe hở, các tạp chất trong vật liệu Việc

kiểm ñịnh chất lượng dựa trên tiêu chuẩn TCVN và theo các tiêu chuẩn ñược quốc tế

công nhận như: IIS, IN, BS, ASM, AFNOF

Máy phân tích huỳnh quang tia X sẽ ñược cung cấp với 10 kênh ño cố ñịnh cho 10

nguyên tố (Ca, Si, Al, Fe, Na, K, S, Mg, Cl, P) ñiều khiển bằng bộ vi xử lý ñược trang

bị chương trình ño kiểm tra tình trạng của hệ thống và ñựợc hiển thị trên trạm vận

hành nhờ POLAB Server Máy tính xử lý dữ liệu của máy phân tích tia X sẽ ñược nối

với các máy tính ñiều khiển của hệ thống thông qua các tuyến cáp truyền dữ liệu Các

mẫu liệu, xi măng …sẽ ñược tự ñộng ñưa về phòng kiểm ñịnh chất lượng theo các

khoảng thời gian ñịnh trước

III.1.8 SƠ ðỒ HỆ THỐNG IIT CỦA NHÀ MÁY

Hình III.10: Sơ ñồ một phần hệ IIT của nhà máy