Giám sát hệ thống khí bằng PLC

MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM AN TOÀN MỎ 4 1.1. Giới thiệu về Trung tâm an toàn mỏ 4 1.2. Chức năng, nhiệm vụ của trung tâm. 6 1.3.Kết quả đạt được và phương hướng phát triển của trung tâm. 10 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG QUAN TRẮC KHÍ MỎ TẬP TRUNG TỰ ĐỘNG 12 2.1. Vai trò của hệ thống quan trắc khí mỏ. 12 2.2. Đặc điểm của hệ thống 12 2.3. Sơ đồ công nghệ của hệ thống giám sát khí mỏ. 13 2.3.1. Yêu cầu công nghệ của hệ thống. 13 2.3.2. Cấu trúc chung của hệ thống quan trắc. 13 CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 23 3.1. Mô hình hệ thống mới 23 3.2. Cấu trúc của 1 cụm thu thập dữ liệu. 24 3.2.1. Cấu trúc 24 3.2.2. Bố trí phòng nổ an toàn cụm thiết bị 25 3.2. Các yêu cầu cơ bản khi lựa chọn thiết bị. 26 3.3. Cảm biến 26 3.3.1. Đầu đo khí metan 26 3.3.2. Đầu đo khí CO 29 3.3.3. Đầu đo khí Oxy 29 3.3.4. Đầu đo gió 29 3.4. Cơ cấu chấp hành 31 3.4.1. Nút bấm PLC 31 3.4.2. Thiết bị ngoại vi. 32 3.5. Thiết bị điều khiển 33 3.5.1. Tìm hiểu về PLC S71200 34 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 38 4.1. Lưu đồ thuật toán 38 4.2. Các mạch đấu nối 38 4.3. Đọc dữ liệu analog từ cảm biến về PLC (Slave) 42 4.4. Truyền thông giữa 2 PLC 43 4.4.1. Cấu hình phần cứng 43 4.4.2. Viết chương trình 44 4.5. Giao tiếp giữa PLC (Master) với HMI 46

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 Vì vậyđiều khiển tự động đã trở thành ngành khoa học kỹ thuật chuyên nghiên cứu và ứngdụng của ngành điều khiển tự động vào lao động sản xuất, đời sống sinh hoạt của conngười Tiến bộ của khoa học kĩ thuật đã dẫn đến sự phát triển của thiết bị điều khiểnlogic khả trình PLC

Trong thời gian thực tập để trau dồi kiến thức trong thực tế Em được tiếp cận và tìmhiểu 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 khíthông qua giao diện giám sát Với mong muốn giám sát chặt chẽ và tạo ra 1 hệ thốngđồng bộ từ phòng giám sát trung tâm tới các mỏ Từ đó, nâng cao hiệu quả của công tácquản lý an toàn, đặc biệt an toàn cháy nổ khí là thực sự cấp thiết

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 gắng hoànthành đồ án này Nhưng do đề tài còn mới mẻ và kiến thức của bản thân còn hạn chế nên

đồ án của em không tránh khỏi thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý chỉ bảo củacác 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

2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM AN TOÀN MỎ1.1 Giới thiệu về Trung tâm an toàn mỏ

Đối với ngành than, khai thác than hầm lò là một hoạt động tiềm ẩn rất nhiềunguy hiểm khó lường Trong những năm qua, Trung tâm An toàn Mỏ thuộc Tập đoànCông nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (Vinacomin) được thành lập đã và đang làmtốt nhiệm 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 hoạt độngcủa ngành than đang phải đối mặt với nhiều thách thức, đặc biệt là công tác đảm bảo antoàn lao động trong các mỏ hầm lò Hiện nay hầu hết các mỏ khai thác than trên địa bảntỉnh đều có chứa hàm lượng khí mê tan cùng rất nhiều loại khí mỏ nguy hiểm khác Do

đó việc xác định hàm lượng khí trong các vỉa than có ý nghĩa quyết định trong việc xâydựng các phương án sản xuất và quy trình khai thác an toàn tại các đơn vị ngành than

Để xác định một cách chính xác nhất hàm lượng khí mỏ tại các vỉa than, Trung tâm Antoàn Mỏ Uông Bí phải tiến hành lấy mẫu và phân tích các mẫu than, mẫu khí tại từngđơn 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 quan trắchiện đại với các đầu đo khí mỏ, đo tốc độ gió, những công cụ hỗ trợ đắc lực nhất đối vớivấn 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 hiệuchỉnh kịp thời, thiết bị và công nghệ hiện đại này lại trở thành mối hiểm họa cho hoạtđộng của các đơn vị than Trung tâm An toàn Mỏ Uông Bí có nhiệm vụ kiểm tra, pháthiện, hiệu chỉnh và đánh giá lại những thông số kĩ thuật của các thiết bị và hệ thốngquan 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 vận hành

một trạm giám sát khí mỏ từ xa qua mạng internet Trạm này được kết nối với 32 hệthống quan trắc khí mỏ tại các đơn vị than Nhờ vậy đội ngũ kĩ sư của trung tâm có thểtheo dõi kiểm soát các hoạt động của các hệ thống quan trắc đồng thời thông báo kịpthời cho các đơn vị khi phát hiện những hiện tượng bất thường về khí mỏ.

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 công tácđảm bảo an toàn trong ngành than như những đề tài về quy luật dự báo về độ thoát khí

mê tan khi đào lò, về tính tự cháy của than, giải pháp chống sét cho các hệ thống giámsát khí mê tan… Bên cạnh đó trung tâm cũng phối hợp hiệu quả với một số đơn vị lập vàtriển khai các phương án nâng cao công tác an toàn trong hoạt động khai thác than, đàotạo, bồi dưỡng nghiệp vụ cho các cán bộ, nhân viên an toàn của các đơn 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 phù hợpnhằm nâng cao chất lượng hiệu quả thông gió mỏ Trung tâm cũng sẽ áp dụng, triển khaicông nghệ khoan tháo khí tại một số đơn vị ngành than đưa trạm kiểm định thiết bị thủylực, cột chống thủy lực vào hoạt động Đó là những kế hoạch quan trọng góp phần giảibài 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 Hoặcthực hiện các nhiệm vụ do giám đốc ủy quyền

PGĐ an toàn : Là người chịu trách nhiệm trong việc kiểm tra các thiết bị phòng nổ.Các phòng ban và PTN : Là nơi thực hiện cáưc nhiệm vụ cụ thể của trung tâm

4

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

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 nước mỏ…Kiểm định các thiết bị: tính năng phòng nổ, thiết bị điện, vật liệu nổ công nghiệp dùngtrong 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, cấpcứu trong khai thác Biên soạn các tài liệu liên quan đến an toàn và cấp cứu mỏ Thựchiện 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 vềThông gió mỏ, nghiên cứu về cháy mỏ, nghiên cứu về tháo khí, sử dụng khí mê tan, lậpquy 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.

6

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 sinh trong

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 kháctheo 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 nhận cácthiết bị (Máy đo khí, đầu đo khí), bảo dưỡng các đầu đo khí

Hình 1.6 : Các thiết bị phân tích mẫu.

8

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 bịđiện cho hơn 1000 người, đào tạo an toàn cháy nổ khí metan cho 100.000 người, phântích hơn 20.000 mẫu than và khí, kiểm tra định kỳ khoảng 9498 thiết bị, kiểm định 88kiểu thiết bị, kiểm định khoảng 27904 thiết bị nhập khẩu và duy tu, bảo dưỡng hơn 2190đầu 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, tiếp tụclấy mẫu, phân tích, đánh giá, xếp loại mỏ theo khí mêtan cho tất cả các mỏ than hầm lò,tiếp tục kiểm toán mạng gió cho một số mỏ than hầm lò, tiếp tục kiểm định các thiết bịđiện sử dụng trong mỏ than hầm lò, tiếp tục xây dựng quy định an toàn nội bộ cho các

mỏ than hầm lò, tiếp tục thực hiện các nhiệm vụ do nhà nước và Tập đoàn 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 mở rộng các

dự án hệ thống tháo khí mê tan cho Công ty than Mạo khê, Quang Hanh Tiến tới ápdụng tại các đơn vị khác trong Tập đoàn Đánh giá trữ lượng khí trong vỉa than, khảnăng tháo khí, thu hồi khí và sử dụng khí mê tan thu được Phối hợp với các đối tácnước ngoài nghiên cứu sử dụng khí trong luồng gió thải của mỏ Xây dựng Trung tâmđào 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

10

Để đảm bảo môi trường làm việc và ngăn ngừa cháy nổ khí mỏ, hệ thống giám sát khí

mỏ tự động đi vào hoạt động để giám sát hàm lượng các khí Tùy theo quy mô và yêucầu cụ thể của từng mỏ từng giai đoạn cụ thể mà số lượng giám sát có thể khác nhau

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 số môitrường mỏ như khí mêtan CH4, khí độc CO, tốc độ gió thông qua các đầu đo đặt tạicác vị trí xác định trong đường lò Các đầu đo được kết nối với các thiết bị liên động cắtđiện 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 gửi tới hệ thông máytính, 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 được thôngtin, dữ liệu từ hệ thống quan trắc của các mỏ và các mỏ cũng đều có thể quan trắc đượccác thông số dữ liệu của mỏ mình, vào bất cứ thời điểm nào để cùng phối hợp nâng caohiệu quả của công tác quản lý an toàn, đặc biệt là về an toàn cháy nổ khí là thực sự cấpthiết

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 máy tínhchủ, máy tính mạng có thể kiểm tra dữ liệu trước đó Cáp truyền dữ liệu giữa phòngquan trắc và hầm lò là loại cáp điện thoại xoắn đôi, có bọc kim & vỏ bọc bảo vệ khônglan 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 từ phòngquan trắc trung tâm Các dữ liệu có thể in ra giấy và được lưu giữ lâu dài Hệ thống cótính 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 cho phép Hệ thốngcần có cảnh báo bằng âm thanh, ánh sáng khi có vượt ngưỡng giá trị đặt 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 aptomat liên động cắtđiện dùng để cắt nguồn cho các thiết bị nằm trong khu vực đó khi có nguy hiểm về khícháy nổ, hệ thống cáp truyền tín hiệu Đầu đo được kết nối trực tiếp tới PLC thông quacác 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 độc lậpvới nhau, các thiết bị kết nối với nhau thông qua cáp điện thoại loại chuyên dùng cho mỏhầm lò Thông tin về các đại lượng giám sát trong lò được hiển thị liên tục, cảnh báo tạichỗ và truyền về tủ điều khiển trung tâm KSP-2C, do đó khi có sự cố bất thường hệthống sẽ phát hiện, điều khiển báo động và cắt điện các thiết bị trong khu vực để ngănchặn nguy cơ cháy nổ khí

12

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

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, thời gianlưu 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 giám sátchính 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)%

14

• 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 kếtnối 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 trongbảng 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 đường dây750Ω (tương đương với 13km dây đường kính 0.9mm) Dòng điện cung cấp cho đầu đo(32~35)mADC Tín hiệu truyền dẫn trên kênh đo dạng tần số (5-12)kHz Kết nối với cácloại 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, vớiđiều 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 hệthống máy tính có thể thực hiện qua 02 cổng mạng LAN và 02 cổng tiêu chuẩn RS232

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 KSP-2C

Hình 2.3 : Tủ KSP-2C

2.3.2.2.2 Đầu đo

16

 Đặc điểm của đầu đo

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

 Đầu đo khí metan

 Cách lắp đặt đầu đo

Đầu đo khí CH4 phải được lắp tại vị trí cao nhất trong đường lò (trong quy phạm antoàn hầm lò) Chiều cửa khuếch tán của bộ cảm biến quay ngược hướng gió (ở VN là tốtnhất) Không được để nước nhỏ giọt vào đầu đo Không được để đầu đo chịu va đập.Khi bắn mìn phải mang đầu đo ra vị trí an toàn tránh đá văng làm hỏng các bộ phận

Hình 2.4 : Lắp đặt đầu đo khí metan

Hình 2.5 : Lắp đầu đo khí CO trong lò.

Hiển thị tại chỗ nồng độ khí: ppm CO Chế độ làm việc: Đồng bộ với tủ KSP-2C,hoặc làm việc độc lập Gửi tín hiệu cắt điện tới aptomat để cắt nguồn điện khi nồng độkhí CO vượt ngưỡng đặt trước, có 2 ngưỡng cảnh báo trong dải đo < 26 ppm

 Đầu đo khí Oxy

Đầu đo khí Oxy được lắp đặt ở những vị trí cần kiểm soát nồng độ khí Oxy để đảmbảo điều kiện làm việc cho công nhân như khu vực lò chợ, lò chuẩn bị độc đạo Đầu đo

có hiển thị tại chỗ giá trị đo được Có thể làm việc với tủ KSP-2C hoặc làm việc độc lập.Gửi tín hiệu cắt điện đến Aptomat

18

Hình 2.6 : Đầu đo khí Oxy loại

SC- Đầu đo tốc độ gió

Đầu đo tốc độ gió được đặt ở những vị trí cần kiểm soát tốc độ gió để đảm bảo điềukiện làm việc Có dạng bảo vệ nổ an toàn tia lửa và tránh ảnh hưởng của bụi bẩn đếntrục quay

Hình 2.7 : Đầu đo tốc độ gió

 Kiểm tra đầu đo trong lò.

Hàng ngày ít nhất 1 lần phải kiểm tra các đầu đo khí Lau sạch bụi bẩn bám trên bênngoài các hộp nối cáp, các đầu đo khí CH4,CO đặc biệt là các bộ phận cảm biến, bằngchổi lông mềm và khô Kiểm tra độ chính xác bằng máy đo khí xách tay có khử khí CO2,khi có sai số >0.2% thì phải thay thế đầu đo hoặc hiệu chuẩn lại Hai tuần một lần phải

hiệu chuẩn lại đầu đo bằng không khí sạch và khí chuẩn 2% CH4 Hàng tuần phải tiếnhành lau sạch bên trong các hộp nối bằng chổi lông mềm khô và giẻ khô sạch Khi pháthiện có hư hỏng phải thay bằng đầu đo dự phòng, không được mở đầu đo trong lò Chỉđược phép hiệu chuẩn các đầu đo khi đầu đo đã được vận hành ổn định về nhiệt độ, thờigian 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 tia lửa,hoặc loại aptomat kèm với bộ phối hợp cắt điện an toàn tia lửa Một kiểu aptomat liênđộng 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 ởcác vị trí khác nhau trong đường lò để đo nồng độ khí Đầu đo được kết nối trực tiếp vớiPLC thông qua kênh đo độc lập PLC gửi tín hiệu từ dưới mỏ lên tủ ĐK trung tâm nhờđường dây cáp quang Tủ ĐK cấp nguồn cho các đầu đo dưới lò Các đại lượng giám sáttrong lò được hiển thị liên tục lên hệ thống máy tính Khi có bất kỳ sự cố nào thì ngườitrực giám sát sẽ phát hiện để thông báo xuống dưới mỏ Trong một số trường hợp thì có

20

thể in dữ liệu ra giấy bằng máy in Trường hợp nồng độ khí tăng đột ngột vượt quángưỡng nguy hiểm thì tủ ĐK gửi tín hiệu cắt điện xuống Các Aptomat liên động cắtđiện 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 tùy theoyêu cầu công nghệ Khi đó ta chỉ cần thay đổi chương trình của nó, điều này nói lên tínhnăng điều khiển khá linh động của PLC

CHƯƠNG 3 : XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG VÀ TÍNH

CHỌN THIẾT BỊ3.1 Mô hình hệ thống mới

Hệ thống dưới hầm lò là các đầu đo được kết nối với các PLC S7-1200 thu thập, xử

lý dữ liệu đồng thời gửi tín hiệu về PLC tổng ở trung tâm giám sát là PLC S7-1200 Ởđây PLC S7-1200 tiếp tục xử lý tín hiệu, kết nối với máy tính có phần mềm giám sát đểhiện thị các thông số và đưa ra các cảnh báo trong trường hợp cần thiết

Hình 3.1 : Sơ đồ hệ thống mới 3.2 Cấu trúc của 1 cụm thu thập dữ liệu.

3.2.1 Cấu trúc

22