Giám sát hệ thống khí bằng PLC

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM AN TOÀN MỎ 3 1.1. Giới thiệu về Trung tâm an toàn mỏ 3 1.2. Chức năng, nhiệm vụ của trung tâm. 5 1.3.Kết quả đạt được và phương hướng phát triển của trung tâm. 9 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ TẬP TRUNG TỰ ĐỘNG 11 2.1. Vai trò của hệ thống quan trắc khí mỏ. 11 2.2. Đặc điểm của hệ thống 11 2.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống giám sát khí mỏ. 11 2.3.1. Yêu cầu công nghệ của hệ thống. 11 2.3.2. Cấu trúc chung của hệ thống quan trắc. 12 CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 19 3.1. Mô hình hệ thống mới 19 3.2. Các yêu cầu cơ bản khi lựa chọn thiết bị. 19 3.3. Cơ cấu chấp hành 20 3.3.1 Cảm biến 20 3.3.2. Nút bấm PLC 22 3.3.3 Thiết bị ngoại vi. 23 3.4. Thiết bị điều khiển 24 3.4.1. Tìm hiểu về PLC S7200 24 3.5. Thiết kế hệ thống 28 3.5.1. Mạch kết nối cảm biến với modul analog 28 3.5.2. Mạch điều khiển 28 3.5.3 Mạch kết nối cảm biến với modul analog 29 3.5.4. Mạch kết nối CPU 224 29 3.5.5. Lưu đồ thuật toán 30 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 33 4.1. Xây dựng chương trình điều khiển 33 4.2. Giới thiệu phần mền giám sát wincc . 35 4.3. Thiết kế giao diện giám sát 37

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, hệ thống điều khiển tự động không còn quá xa lạ vớichúng ta Nhằm đáp ứng được nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống của con người Vìvậy điều khiển tự động đã trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu vàứng dụng của ngành điều khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt củacon người Tiến bộ của khoa học kĩ thuật đã dẫn đến sự phát triển của thiết bị điềukhiển logic khả trình PLC

Trong thời gian thực tập để trau dồi kiến thức trong thực tế Em được tiếp cận vàtìm hiểu về các hệ thống quan trắc khí mỏ, các thiết bị máy móc như tủ điều khiển,các đầu đo khí, gió trong các mỏ hầm lò cũng như các thiết bị liên quan khác Đề tài :

“Giám sát hệ thống khí bằng PLC “ là đề tài mới mẻ, qua đó em muốn nghiên cứu

tìm hiểu về quá trình giám sát khí bằng các thiết bị điều khiển bằng PLC kiểm soát,cảnh báo khí thông qua giao diện giám sát Win cc Với mong muốn giám sát chặt chẽ

và tạo ra 1 hệ thống đồng bộ từ phòng giám sát trung tâm tới các mỏ Từ đó, nâng caohiệu quả của công tác quản lý an toàn, đặc biệt an toàn cháy nổ khí là thực sự cấpthiết

Về nội dung của đồ án được chia làm 4 chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu về trung tâm an toàn mỏ

Chương 2: Hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung tự động

Chương 3: Lập trình, điều khiển hệ thống giám sát bằng PLC

Chương 4: Thiết kế giao diện giám sát

Qua những kiến thức đã được học tập trong trường cùng với những vấn đề thực tế

mà em đã tiếp thu được trong quá trình thực tập, với sự hướng dẫn tận tình của thầy

TS Khổng Cao Phong, các thầy cô giáo trong bộ môn Tự động hoá, em đã cố gắnghoàn thành đồ án này Nhưng do đề tài còn mới mẻ và kiến thức của bản thân còn hạnchế nên đồ án của em không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ýchỉ bảo của các thầy cô giáo để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 15 tháng 5 năm 2017

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM AN TOÀN MỎ

1.1 Giới thiệu về Trung tâm an toàn mỏ

Đối với ngành than, khai thác than hầm lò là một hoạt động tiềm ẩn rất nhiều nguyhiểm khó lường Trong những năm qua, Trung tâm An toàn Mỏ thuộc Tập đoàn Côngnghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) được thành lập đã và đang làm tốtnhiệm vụ góp phần ngăn ngừa, giảm thiểu tối đa những sự cố trong các hầm lò

Lịch sử ra đời

Trung tâm An toàn Mỏ được thành lập từ năm 2001, trong bối cảnh các hoạtđộng của ngành than đang phải đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là công tác đảmbảo an toàn lao động trong các mỏ hầm lò Hiện nay hầu hết các mỏ khai thác thantrên địa bản tỉnh đều có chứa hàm lượng khí mê tan cùng rất nhiều loại khí mỏ nguyhiểm khác Do đó việc xác định hàm lượng khí trong các vỉa than có ý nghĩa quyếtđịnh trong việc xây dựng các phương án sản xuất và quy trình khai thác an toàn tạicác đơn vị ngành than Để xác định một cách chính xác nhất hàm lượng khí mỏ tạicác vỉa than, Trung tâm An toàn Mỏ Uông Bí phải tiến hành lấy mẫu và phân tích cácmẫu than, mẫu khí tại từng đơn vị và nhiều vị trí vỉa khác nhau

Từ năm 2009, tất cả các đơn vị khai thác than hầm lò đều lắp đặt hệ thống quantrắc hiện đại với các đầu đo khí mỏ, đo tốc độ gió, những công cụ hỗ trợ đắc lực nhấtđối với vấn đề kiểm soát môi trường hầm lò Tuy nhiên đây là những thiết bị điện tử

tự động, sau khi sử dụng sẽ bị sai lệch về thông số kĩ thuật, nếu không được phát hiện

và hiệu chỉnh kịp thời, thiết bị và công nghệ hiện đại này lại trở thành mối hiểm họacho hoạt động của các đơn vị than Trung tâm An toàn Mỏ Uông Bí có nhiệm vụ kiểm

tra, phát hiện, hiệu chỉnh và đánh giá lại những thông số kĩ thuật của các thiết bị và hệthống quan trắc theo một quy trình nghiêm ngặt.

Năm 2013, Trung tâm An toàn Mỏ Uông Bí đã bảo trì 25 hệ thống quan trắc khí

mỏ với tổng số 903 đầu đo đáp ứng yêu cầu quản lý khí mỏ tại các đơn vị ngành than.Không chỉ có nhiệm vụ bảo trì, sửa chữa các hệ thống quan trắc, trung tâm còn vậnhành một trạm giám sát khí mỏ từ xa qua mạng internet Trạm này được kết nối với

32 hệ thống quan trắc khí mỏ tại các đơn vị than Nhờ vậy đội ngũ kĩ sư của trungtâm có thể theo dõi kiểm soát các hoạt động của các hệ thống quan trắc đồng thờithông báo kịp thời cho các đơn vị khi phát hiện những hiện tượng bất thường về khímỏ

Với đội ngũ cán bộ, kĩ sư giỏi, Trung tâm đã hoàn thành rất nhiều công trìnhnghiên cứu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng đối với hoạt động khai thác gắn với côngtác đảm bảo an toàn trong ngành than như những đề tài về quy luật dự báo về độ thoátkhí mê tan khi đào lò, về tính tự cháy của than, giải pháp chống sét cho các hệ thốnggiám sát khí mê tan… Bên cạnh đó trung tâm cũng phối hợp hiệu quả với một số đơn

vị lập và triển khai các phương án nâng cao công tác an toàn trong hoạt động khaithác than, đào tạo, bồi dưỡng nghiệp vụ cho các cán bộ, nhân viên an toàn của cácđơn vị

Từ năm 2014, trung tâm An toàn Mỏ Uông Bí sẽ tiếp tục xây dựng các kế hoạchphát triển, đẩy mạnh lĩnh vực kiểm toán mạng gió và đề xuất những giải pháp phùhợp nhằm nâng cao chất lượng hiệu quả thông gió mỏ Trung tâm cũng sẽ áp dụng,triển khai công nghệ khoan tháo khí tại một số đơn vị ngành than đưa trạm kiểm địnhthiết bị thủy lực, cột chống thủy lực vào hoạt động Đó là những kế hoạch quan trọnggóp phần giải bài toán an toàn ngành than trong bối cảnh hiện nay

Bộ máy tổ chức trung tâm.

Giám đốc : Là người đứng đầu và điều hành mọi hoạt động của trung tâm

PGĐ cơ điện : Là người điều hành 1 lĩnh vực nhất định mà cụ thể là về cơ điện.Hoặc thực hiện các nhiệm vụ do giám đốc ủy quyền

PGĐ an toàn : Là người chịu trách nhiệm trong việc kiểm tra các thiết bị phòngnổ

Các phòng ban và PTN : Là nơi thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của trung tâm

Hình 1.1 : Bộ máy tổ chức của trung tâm Nhân lực của trung tâm

Tiến sĩ 3 người

Nghiên cứu sinh 1 người

Thạc sĩ 13 người

Kĩ sư, cử nhân 39 người

Cao đẳng, trung cấp 7 người

Khác 10 người

Tổng cộng 73 (người)

Hình 1.2 : Tổng quan về nhân lực của trung tâm

1.2 Chức năng, nhiệm vụ của trung tâm.

Chức năng, nhiệm vụ chính của trung tâm :

Chức năng của trung tâm an toàn mỏ là nghiên cứu triển khai hoạt động KHCNtrong các lĩnh vực bảo đảm an toàn khai thác mỏ gồm: khí mỏ, nguy cơ bục nướcmỏ… Kiểm định các thiết bị: tính năng phòng nổ, thiết bị điện, vật liệu nổ côngnghiệp dùng trong mỏ hầm lò, các loại vật liệu, vì chống trong khai thác mỏ Đào tạo,hướng dẫn, chuyển giao và thực hiện công nghệ, kỹ thuật liên quan đến việc đảm bảo

an toàn, cấp cứu trong khai thác Biên soạn các tài liệu liên quan đến an toàn và cấpcứu mỏ Thực hiện các dịch vụ kỹ thuật trong lĩnh vực an toàn mỏ

Nhiệm vụ của từng phòng ban :

Phòng thông gió và an toàn mỏ: Phòng thông gió và an toàn mỏ nhiệm vụ chủ

yếu là nghiên cứu về khí mỏ (CH4, CO, CO2), nghiên cứu về An toàn mỏ, nghiên cứu

về Thông gió mỏ, nghiên cứu về cháy mỏ, nghiên cứu về tháo khí, sử dụng khí mêtan, lập quy định an toàn nội bộ cho các mỏ than hầm lò, đào tạo về An toàn mỏ

Hình 1.3 : Đào tạo an toàn về phòng chống cháy nổ khí metan trong mỏ hầm lò.

Hình 1.4 : Thiết kế hệ thống tháo khí Metan trong các mỏ hầm lò có độ chứa khí

cao

Hình 1.5 : Đào tạo tập huấn về khoan, lấy mẫu than trong các vỉa để xác định độ

chứa khí Metan.

Phòng nghiên cứu mỗi tầng : Phân tích than và khí trong mỏ than,nghiên cứu

hiện tượng cháy nội sinh trong mỏ than hầm lò, nghiên cứu hiện tượng cháy nội sinhtrong mỏ than hầm lò, nghiên cứu hiện tượng cháy nội sinh trong mỏ than hầm lò,nghiên cứu về vật liệu nổ và vật liệu nổ công nghiệp sử dụng trong mỏ than hầm lò,thử nghiệm, chứng nhận các thiết bị thở, thiết bị dùng trong cấp cứu mỏ

Phòng kiểm tra thiết bị phòng nổ : Thử nghiệm, hiệu chuẩn các thiết bị điện sử

dụng trong mỏ hầm lò, thử nghiệm, hiệu chuẩn các thiết bị (máy đo khí, đầu đo khí,máy đo gió), đào tạo an toàn về sử dụng thiết bị điện phòng nổ, thực hiện các nhiệm

vụ khác theo yêu cầu

Phòng phát triển hệ thống khoan trắc : Nghiên cứu và phát triển hệ thống quan

trắc khí tập trung, hướng dẫn, đào tạo sử dụng thiết bị điện, kiểm tra và chứng nhậncác thiết bị (Máy đo khí, đầu đo khí), bảo dưỡng các đầu đo khí

Hình 1.6 : Các thiết bị phân tích mẫu.

Hình 1.7 : Thử nghiệm thiết bị

Hình 1.8 : Thiết kế hệ thống khoan trắc khí tập trung.

1.3 Kết quả đạt được và phương hướng phát triển của trung tâm.

Kết quả đạt được

Trung tâm có 31 hệ thống quan trắc khí tập trung, đào tạo hướng dẫn sử dụng thiết

bị điện cho hơn 1000 người, đào tạo an toàn cháy nổ khí metan cho 100.000 người,phân tích hơn 20.000 mẫu than và khí, kiểm tra định kỳ khoảng 9498 thiết bị, kiểmđịnh 88 kiểu thiết bị, kiểm định khoảng 27904 thiết bị nhập khẩu và duy tu, bảodưỡng hơn 2190 đầu đo khí

Phương hướng phát triển trung tâm.

 Kế hoạch ngắn hạn

Tiếp tục theo dõi, bảo trì các hệ thống quan trắc khí mêtan trong mỏ hầm lò, tiếptục lấy mẫu, phân tích, đánh giá, xếp loại mỏ theo khí mêtan cho tất cả các mỏ thanhầm lò, tiếp tục kiểm toán mạng gió cho một số mỏ than hầm lò, tiếp tục kiểm địnhcác thiết bị điện sử dụng trong mỏ than hầm lò, tiếp tục xây dựng quy định an toànnội bộ cho các mỏ than hầm lò, tiếp tục thực hiện các nhiệm vụ do nhà nước và Tậpđoàn giao phó

 Kế hoạch dài hạn

Nghiên cứu, xây dựng phòng thí nghiệm xác định tính tự cháy của than Trên cơ

sở đó, xác định tính tự cháy của tất cả các vỉa than thuộc Tập đoàn Triển khai mởrộng các dự án hệ thống tháo khí mê tan cho Công ty than Mạo khê, Quang Hanh.Tiến tới áp dụng tại các đơn vị khác trong Tập đoàn Đánh giá trữ lượng khí trong vỉathan, khả năng tháo khí, thu hồi khí và sử dụng khí mê tan thu được Phối hợp với các

đối tác nước ngoài nghiên cứu sử dụng khí trong luồng gió thải của mỏ Xây dựngTrung tâm đào tạo an toàn chất lượng cao cho toàn ngành Than-Khoáng sản.

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ TẬP

TRUNG TỰ ĐỘNG

Hệ thống Quan trắc khí mỏ tập trung tự động là 1 phòng ban trong Trung tâm an

toàn mỏ Em được phân công tìm hiểu công nghệ cụ thể của hệ thống quan trắc khí

mỏ Để đảm bảo môi trường làm việc và ngăn ngừa cháy nổ khí mỏ, hệ thống giámsát khí mỏ tự động đi vào hoạt động để giám sát hàm lượng các khí Tùy theo quy mô

và yêu cầu cụ thể của từng mỏ từng giai đoạn cụ thể mà số lượng giám sát có thể khácnhau

2.1 Vai trò của hệ thống quan trắc khí mỏ.

Nhiệm vụ chính của hệ thống quan trắc khí mỏ là giám sát tự động các thông sốmôi trường mỏ như khí mêtan CH4, khí độc CO, tốc độ gió thông qua các đầu đođặt tại các vị trí xác định trong đường lò Các đầu đo được kết nối với các thiết bị liênđộng cắt điện và tủ điều khiển trung tâm trên mặt bằng tạo thành một hệ thống đồng

bộ, kiểm soát và điều khiển từ phòng giám sát trung tâm Tín hiệu từ các đầu đo gửitới hệ thông máy tính, được xử lý, hiển thị, lưu trữ trong bộ nhớ của máy tính

Vì vậy, việc thiết lập một trung tâm giám sát từ xa có khả năng tiếp nhận đượcthông tin, dữ liệu từ hệ thống quan trắc của các mỏ và các mỏ cũng đều có thể quantrắc được các thông số dữ liệu của mỏ mình, vào bất cứ thời điểm nào để cùng phốihợp nâng cao hiệu quả của công tác quản lý an toàn, đặc biệt là về an toàn cháy nổkhí là thực sự cấp thiết

2.2 Đặc điểm của hệ thống

Tất cả các đầu đo đều có kết cấu phòng nổ an toàn tia lửa Mỗi đầu đo luôn kiểmsoát liên tục và gửi dữ liệu tới phòng quan trắc Dữ liệu được tập hợp lưu giữ ở máytính chủ, máy tính mạng có thể kiểm tra dữ liệu trước đó Cáp truyền dữ liệu giữaphòng quan trắc và hầm lò là loại cáp điện thoại xoắn đôi, có bọc kim & vỏ bọc bảo

vệ không lan truyền cháy

2.3 Sơ đồ công nghệ của hệ thống giám sát khí mỏ.

2.3.1 Yêu cầu công nghệ của hệ thống.

Hệ thống được thiết kế làm việc liên tục Giám sát được các đại lượng đo ở hiệntrường từ phòng quan trắc trung tâm Hệ thống đặt được các thông số cảnh báo từphòng quan trắc trung tâm Các dữ liệu có thể in ra giấy và được lưu giữ lâu dài Hệthống có tính mở, có thể tạo thành mạng LAN và kết nối Internet Giám sát được giá

trị của các đại lượng cần kiểm tra tại các vị trí tại hiện trường với độ chính xác chophép Hệ thống cần có cảnh báo bằng âm thanh, ánh sáng khi có vượt ngưỡng giá trịđặt trước.

2.3.2 Cấu trúc chung của hệ thống quan trắc.

2.3.2.1 Cấu trúc của hệ thống quan trắc khí mỏ loại KSP-2C

Tại phòng quan trắc trung tâm có hệ thống máy tính điều hành và giám sát.Trong lò bố trí các loại đầu đo để giám sát các đại lượng cần kiểm soát, các aptomatliên động cắt điện dùng để cắt nguồn cho các thiết bị nằm trong khu vực đó khi cónguy hiểm về khí cháy nổ, hệ thống cáp truyền tín hiệu Đầu đo được kết nối trựctiếp tới PLC thông qua các kênh đo độc lập (cách ly về điện) với nhau và có dạng bảo

vệ nổ là “an toàn tia lửa - ExiaI”

Về mặt cấu trúc hệ thống quan trắc khí mỏ tập trung tự động loại KSP-2C gồm 2phần chính: Phần trên mặt bằng và phần dưới lò Các đầu đo và thiết bị dưới lò đượckiểm soát bởi tủ điều khiển trung tâm KSP-2C Tín hiệu từ thiết bị dưới lò gửi về tủtrung tâm thông qua tuyến cáp truyền dưới dạng tần số Tủ điều khiển trung tâm cấpnguồn an toàn tia lửa cho các đầu đo dưới lò

Hệ thống làm việc 24/24h trong 365 ngày/năm, các đầu đo trong lò được cấp điệntrực tiếp từ tủ KSP-2C thông qua tuyến cáp truyền, các kênh đo được cấp nguồn độclập với nhau, các thiết bị kết nối với nhau thông qua cáp điện thoại loại chuyên dùngcho mỏ hầm lò Thông tin về các đại lượng giám sát trong lò được hiển thị liên tục,cảnh báo tại chỗ và truyền về tủ điều khiển trung tâm KSP-2C, do đó khi có sự cố bấtthường hệ thống sẽ phát hiện, điều khiển báo động và cắt điện các thiết bị trong khuvực để ngăn chặn nguy cơ cháy nổ khí

Hình 2.1 : Cấu trúc của hệ thống khoan trắc khí mỏ

Hệ thống thiết bị trên mặt bằng

Mô hình chung hệ thống quan trắc khí mỏ KSP-2C đặt tại phòng quan trắc trungtâm

PLC: Thiết bị góp nhặt và xử lý các dữ liệu từ hiện trường gửi tới

Server: Máy tính chủ (máy tính điều hành) xử lý, hiển thị, lưu giữ các dữ liệu, làmáy chủ trung tâm để tạo thành mạng LAN và kết nối với Internet

Máy in: dùng để in các dữ liệu khi cần thiết

Hình 2.2 : Mô hình thiết bị chính tại phòng giám sát trung tâm

HUB: Sử dụng cho việc kết nối mạng LAN

Modem: Sử dụng cho kết nối Internet

UPS Online: Cung cấp điện cho các thiết bị chính của hệ thống hoạt động, thờigian lưu giữ (4~6)h

Thiết bị khác: Các thiết bị đảm bảo môi trường ổn định, cung cấp điện ổn định,bảo vệ cho hệ thống hoạt động liên tục và tin cậy đây là vấn đề rất quan trọng

2.3.2.2 Các thiết bị trong mô hình

2.3.2.2.1 Tủ KSP 2C

 Chức năng của tủ KSP-2C

Tủ KSP-2C là bộ phận điều khiển trung tâm của hệ thống có các chức năng giámsát chính sau đây:

• Nồng độ khí CH4 trong không khí mỏ với dải đo (0~100)%

• Nồng độ khí CO2 trong không khí mỏ với dải đo (0~5)%

• Nồng độ khí độc CO trong không khí mỏ với dải đo (0~200)ppm

• Nồng độ khí O2 trong không khí mỏ với dải đo (0~25)%

• Nhiệt độ không khí mỏ với dải đo (-10~50)0C

• Tốc độ gió trong đường lò với các dải đo ±5m/s, (0~10)m/s, (0~20)m/s

• Trạng thái làm việc của các thiết bị trong lò dạng On-Off

• Một tủ của hệ thống kết nối được với 40 kênh đo, khả năng của hệ thống có thể kết nối tối đa 10 tủ có thể kiểm soát được tới 400 kênh đo

• Hệ thống có thể kết nối thành mạng máy tính thông qua mạng LAN.

• Cung cấp nguồn an toàn tia lửa dạng ExiaI cho các đầu đo trong hầm lò

• Kiểm soát sự hoạt động liên tục giữa tủ KSP-2C và các đầu đo trong lò không cho phép gián đoạn thông tin

• Hệ thống có 3 ngưỡng cảnh báo riêng biệt có thể đặt trước gồm có:

Ngưỡng cảnh báo cảnh giới AO (mức nhẹ có tính chất thông báo)

Ngưỡng cảnh báo nguy hiểm AG (mức nguy hiểm phải cắt điện)

Ngưỡng cảnh báo mức độ gia tăng của nồng độ khí CH4

Tủ KSP-2C là bộ phận chính của hệ thống quan trắc khí mỏ, hoạt động theo nguyên lý truyền tín hiệu đo sau khi chuyển đổi sang dạng tần số Tủ KSP-2C với nhiệm vụ kết nối, giám sát, điều khiển, cấp nguồn cho các đầu đo trong lò, tủ được điều khiển bằng máy tính công nghiệp bên trong Thông số kỹ thuật cơ bản của tủ KSP-2C được nêu trong bảng sau :

Bảng 2.1 : Thông số kỹ thuật cơ bản của tủ KSP-2C

 Đặc điểm của tủ KSP-2C

Nguồn điện sử dụng: 220VAC-280VA Với 40 kênh đo độc lập Chu kỳ đo gọi tựđộng: 8s trong đó 6.5s nạp điện cho ắc quy, 1.5 s gọi thông tin Phương thức liên lạcgiữa tủ và đầu đo thông qua 1 đôi dây điện thoại, điện trở tối đa cho phép của đườngdây 750Ω (tương đương với 13km dây đường kính 0.9mm) Dòng điện cung cấp chođầu đo (32~35)mADC Tín hiệu truyền dẫn trên kênh đo dạng tần số (5-12)kHz Kếtnối với các loại đầu đo: CPC-2, TC-100/P, Kx-2, SAT-1…khác

 Điều kiện làm việc của tủ:

Nhiệt độ (10~30)0C, thường xuyên duy trì ở (23±3)0C Độ ẩm không khí(40~90)%RH, không có đọng hơi nước Môi trường không có bụi, đặc biệt là bụi thandẫn điện

Tủ KSP-2C có khả năng kết nối với các thiết bị thực hiện đo đạc thông số khác,với điều kiện những thiết bị này có khả năng truyền tín hiệu tần số đã được mã hoá.

Tủ KSP-2C có chức năng báo động cắt điện liên kênh Việc kết nối tủ KSP-2C với

hệ thống máy tính có thể thực hiện qua 02 cổng mạng LAN và 02 cổng tiêu chuẩnRS232

1 Màn hình LCD của tủ KSP-2C

2 Bàn phím điều khiển

3 Máy tính công nghiệp IPC

4 Bộ điều khiển các kênh đo

5 Bộ cung cấp nguồn cho Tủ 2C

KSP-Hình 2.3 : Tủ KSP-2C

2.3.2.2.2 Đầu đo

 Đặc điểm của đầu đo

Tất cả các đầu đo đều có kết cấu phòng nổ an toàn tia lửa Mỗi đầu đo luôn kiểmsoát liên tục và gửi dữ liệu tới phòng quan trắc Gửi tín hiệu cắt điện tới thiết bị điệntrong khu vực Kiểm tra đường truyền từ tủ đến đầu đo Ngoài ra đầu đo còn có ắcquy có khả năng hoạt động thêm từ 4 đến 6h khi bị đứt đường chuyền

 Cách lắp đặt đầu đo

Đầu đo khí CH4 phải được lắp tại vị trí cao nhất trong đường lò (trong quy phạm

an toàn hầm lò) Chiều cửa khuếch tán của bộ cảm biến quay ngược hướng gió (ở VN

là tốt nhất) Không được để nước nhỏ giọt vào đầu đo Không được để đầu đo chịu vađập Khi bắn mìn phải mang đầu đo ra vị trí an toàn tránh đá văng làm hỏng các bộphận

Hình 2.4 : Nguyên tắc bố trí đầu đo trong lò chợ khấu giật.

 Kiểm tra đầu đo trong lò.

Hàng ngày ít nhất 1 lần phải kiểm tra các đầu đo khí Lau sạch bụi bẩn bám trênbên ngoài các hộp nối cáp, các đầu đo khí CH4, CO đặc biệt là các bộ phận cảm biến,bằng chổi lông mềm và khô Kiểm tra độ chính xác bằng máy đo khí xách tay có khửkhí CO2, khi có sai số >0.2% thì phải thay thế đầu đo hoặc hiệu chuẩn lại Hai tuầnmột lần phải hiệu chuẩn lại đầu đo bằng không khí sạch và khí chuẩn 2% CH4 Hàngtuần phải tiến hành lau sạch bên trong các hộp nối bằng chổi lông mềm khô và giẻkhô sạch Khi phát hiện có hư hỏng phải thay bằng đầu đo dự phòng, không được mởđầu đo trong lò Chỉ được phép hiệu chuẩn các đầu đo khi đầu đo đã được vận hành

ổn định về nhiệt độ, thời gian khoảng (15~30)phút

2.3.2.2.3 Thiết bị ngắt kết nối

Hình 2.5 : Aptomat liên động cắt điện loại KBZ-400

Aptomat liên động cắt điện phải là loại có các mạch cắt tự động từ xa an toàn tialửa, hoặc loại aptomat kèm với bộ phối hợp cắt điện an toàn tia lửa Một kiểu aptomatliên động cắt điện (KBZ-400) được sử dụng trong hệ thống quan trắc khí mỏ.

 Tóm tắt nguyên lý hoạt động của hệ thống :

Các đầu đo khí (; ) hay đầu đo gió có dạng bảo vệ an toàn tia lửa EexiadI được đặt

ở các vị trí khác nhau trong đường lò để đo nồng độ khí Đầu đo được kết nối trựctiếp với PLC thông qua kênh đo độc lập PLC gửi tín hiệu từ dưới mỏ lên tủ ĐK trungtâm nhờ đường dây cáp quang Tủ ĐK cấp nguồn cho các đầu đo dưới lò Các đạilượng giám sát trong lò được hiển thị liên tục lên hệ thống máy tính Khi có bất kỳ sự

cố nào thì người trực giám sát sẽ phát hiện để thông báo xuống dưới mỏ Trong một

số trường hợp thì có thể in dữ liệu ra giấy bằng máy in Trường hợp nồng độ khí tăngđột ngột vượt quá ngưỡng nguy hiểm thì tủ ĐK gửi tín hiệu cắt điện xuống CácAptomat liên động cắt điện để cắt nguồn cho các khu vực nguy hiểm

 Kết luận :

Bên cạnh việc sử dụng Vi điều khiển trong lập trình hệ thống thì dựa trên các yêucầu chính mà hệ thống giám sát khí cần có nhưng sử dụng PLC với việc dễ dàng thayđổi các chương trình lập trình PLC có khả năng thêm vào hay thay đổi các lệnh tùytheo yêu cầu công nghệ Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình của nó, điều này nóilên tính năng điều khiển khá linh động của PLC

CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG MÔ HÌNH VÀ TÍNH CHỌN

THIẾT BỊ

3.1 Mô hình hệ thống mới

Hệ thống dưới hầm lò là các đầu đo được kết nối với các PLC S7-200 thu thập, xử

lý dữ liệu đồng thời gửi tín hiệu về PLC tổng ở trung tâm giám sát là PLC S7-1200thông qua sợi cáp quang Ở đây PLC S7-1200 tiếp tục xử lý tín hiệu, kết nối với máytính có phần mềm giám sát Win cc để hiện thị các thông số và đưa ra các cảnh báotrong trường hợp cần thiết