Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ rồng

Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ rồng Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ rồng Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ rồng luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ MINH NGHĨA NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN DCS CHO GIÀN NÉN KHÍ DẦU KHÍ MỎ RỒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - TẠ MINH NGHĨA NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN DCS CHO GIÀN NÉN KHÍ DẦU KHÍ MỎ RỒNG Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN MẠNH TIẾN Hà Nội – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ Rồng tơi nghiên cứu thực , kết trung thực khác quan Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm kết nghiên cứu ứng dụng đƣợc công bố luận văn Hà Nội, ngày 12 tháng 09 năm 2017 Ngƣời thực Học viên Tạ Minh Nghĩa MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iii DANH MỤC HÌNH VẼ iv LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ GIÀN NÉN KHÍ MỎ RỒNG 1.1 Lịch sử hình thành phát triển .2 1.1.1 Giới thiệu xí nghiệp liên doanh Dầu khí Việt – Nga Vietsovpetro2 1.1.2 Hoạt động khai thác dầu khí liên doanh dầu khí Vietsovpetro qua thời kỳ .4 1.1.3 Cơ sở mục tiêu việc xây dựng giàn nén khí mỏ rồng 1.2 Cơng nghệ giàn nén khí mỏ rồng 1.2.1 Sơ đồ tổng quan giàn nén khí mỏ Rồng 1.2.2 Công nghệ công đoạn 10 1.2.3 Hệ thống dừng cố 18 1.2.4 Tín hiệu dừng cố .20 1.3 Các loại van điều khiển .20 1.3.1 Shutdown Valve (SDV) .20 1.3.2 Blowdown Valve (BDV) .21 CHƢƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS VÀ PLC 22 2.1 Hệ thống điều khiển phân tán DCS 22 2.1.1 Tổng quan hệ thống điều khiển phân tán DCS .22 2.1.2 Phân loại hệ thống điều khiển phân tán DCS 30 2.2 Các loại mạng Bus truyền thông thông dụng 31 2.2.1 Profibus 31 2.2.2 Foundation Fieldbus .34 2.2.3 Controlnet .35 2.2.4 Mạng Ethernet 35 2.3 Bộ điều khiển PLC S7-300 36 2.3.1 Giới thiệu PLC 36 2.3.2 Giới thiệu PLC S7-300 37 CHƢƠNG 3: THIẾT LẬP CẤU HÌNH VÀ LẬP CHƢƠNG TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 42 3.1 Thiết kế cấu hình hệ thống điều khiển 42 3.2 Cấu hình phần cứng cho PLC 45 3.3 Phân công cổng vào .47 3.3.1 PLC Master đầu vào số DI 47 3.3.2 PLC Master đầu số DO 48 3.3.3 PLC Master đầu vào tƣơng tự AI .50 3.3.4 PLC Master đầu tƣơng tự AO 51 3.3.5 PLC Slave đầu vào số DI .52 3.3.6 PLC Slave đầu số DO 54 3.3.7 PLC Slave đầu vào tƣơng tự AI 56 3.4 Lƣu đồ chƣơng trình điều khiển 58 3.4.1 Lƣu đồ chƣơng trình điều khiển PLC Master 58 3.4.2 Lƣu đồ chƣơng trình điều khiển PLC Slave 71 CHƢƠNG 4: TRUYỀN THÔNG GIỮA PLC MASTER VÀ PLC SLAVE 80 4.1 Cấu hình chung hệ Master- Slave 80 4.1.1 Cấu hình với Intelligent DP Slaves (trao đồi liêu : Slave Master) 80 4.1.2 Cấu hình với Intelligent DP Slaves (Trao đổi liêu trƣc tiếp Slave I Slave) 81 4.2 Cơ chế truyền thông DP-Master DP-Slave thông minh 82 4.2.1 Sự khác chế truyền thông DP Master DP Slave dạng compack (ET200B), dạng module (ET200M) 82 4.2.2 Hai mode truyền thông :MS (Master-Slave) DX (Direct data Exchange) 82 4.2.3 Rãnh địa trao đổi liệu 83 4.3 Cơ chế nhận thông tin Master Slave .84 4.3.1 DP Slave đƣợc nhìn từ Master .84 4.3.2 DP Master đƣợc nhìn từ DP Slave .85 4.4 Xây dựng cấu hình PLC với Step 85 4.4.1 Cấu hình phần cứng PLC 85 4.4.2 Lập trình truyền thơng cho PLC 89 4.4.3 Lập trình trao đổi liệu từ Master Slave .95 KẾT LUẬN 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO 99 PHỤ LỤC .100 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Control Bộ điều khiển logic khả trình DCS Distributed Control System Hệ thống điều khiển phân tán LCS Local Control Station Trạm điều khiển cục LCU Local Control Unit Khối điều khiển cục PS Process Station Trạm trình OS Operator Station Trạm vận hành ES Engineering Station Trạm kỹ thuật LT Level Transmitter Cảm biến đo mức PT Pressure Transmitter Cảm biến đo áp suất TT Temperater Transmitter Cảm biến đo nhiệt độ ZSC Valve Position Switch Close Cảm biến van đóng ZSO Valve Position Switch Open Cảm biến van mở FT Flow Transmitter Cảm biến đo lƣu lƣợng LSHH Level Switch Hight Hight Mức cao LSLL Level Switch Low Low Mức thấp PSHH Pressure Switch Hight Hight Áp suất cao PSLL Pressure Switch Low Low Áp suất thấp TSLL Temperature Switch Low Low Nhiệt độ thấp LAHH Level Alarm Hight Hight Cảnh báo mức cao LALL Level Alarm Low Low Cảnh báo mức thấp PAHH Pressure Alarm Hight Hight Cảnh báo áp suất cao PALL Pressure Alarm Low Low Cảnh báo áp suất thấp TALL Temperature Alarm Low Low Cảnh báo nhiệt độ thấp LAH Level Alarm Hight Cảnh báo mức cao LAL Level Alarm Low Cảnh báo mức thấp i PAH Pressure Alarm Hight Cảnh báo áp suất cao PAL Pressure Alarm Low Cảnh báo áp suất thấp LV Level Control Valve Độ mở van LY Level Transducer Relay Chuyển đổi mức PDI Pressure Differential Indicator Hiển thị độ chênh áp LI Level Indicator Hiển thị mức PI Pressure Indicator Hiển thị áp suất TI Temperator Indicator Hiển thị nhiệt độ LC Level Controller Bộ điều khiển mức ESD Emmergency Shut Down Cảnh báo dừng giàn APS Alarm Process System Cảnh báo dời giàn USD Unit Shut Down Dừng phận PSD Process Shut Down Ngắt trình ii DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 2.1 Thơng số kỹ thuật cáp kiểu A 32 Bảng 2.2 Khoảng cách truyền theo tốc độ cáp kiểu A 33 Bảng 3.1 Phân cổng đầu vào số DI PLC Master .47 Bảng 3.2 Phân cổng đầu số DO PLC Master .48 Bảng 3.3 Phân cổng đầu vào tƣơng tự AI PLC Master 50 Bảng 3.4 Phân cổng đầu tƣơng tự AO PLC Master 51 Bảng 3.5 Phân cổng đầu vào số DI PLC Slave .52 Bảng 3.6 Phân cổng đầu số DO PLC Slave 54 Bảng 3.7 Phân cổng đầu vào tƣơng tự AI PLC Slave 56 Bảng 4.1 Địa truyền thông từ slave sang master .90 Bảng 4.2 Địa truyền thông từ master sang slave .90 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ xử lý cơng nghệ giàn nén khí Rồng Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ bình V-101 10 Hình 1.3 Sơ đồ bình tách hệ thống xả kín V301 .13 Hình 1.4 Sơ đồ bình tách đuốc cao áp V401 14 Hình 1.5 Sơ đồ bình tách máy nén giàn DGCP .15 Hình 2.1 Cấu hình hệ điều khiển phân tán .23 Hình 2.2 Bố trí trạm vận hành 26 Hình 2.3 Bố trí trạm kỹ thuật 27 Hình 2.4 Bus trƣờng trạm vào từ xa .28 Hình 2.5 Truy cập theo cấu hình Multi Master Profibus 33 Hình 2.6 Truyền liệu theo chu kỳ DP .34 Hình 2.7 Các modul PLC S7 300 .38 Hình 3.1 Cấu hình hệ thống điều khiển giàn nén khí mỏ Rồng 44 Hình 3.2 Cấu hình phần cứng hệ thống thống điều khiển PLC Master 45 Hình 3.3 Cấu hình thiết bị I/O phân tán ET200M (01) cho tầng Topsides 45 Hình 3.4 Cấu hình thiết bị I/O phân tán ET200M (02) cho tầng SLM 46 Hình 3.5 Cấu hình phần cứng hệ thống thống điều khiển PLC Slave 46 Hình 3.6 Cấu hình modul IO cho PLC Slave .46 Hình 3.7 Cấu hình kết nối Profibus-DP 47 Hình 3.8 Lƣu đồ chƣơng trình PLC Master vịng qt 58 Hình 3.9 Lƣu đồ thuật tốn khối truyền thơng Master-Slave 59 Hình 3.10 Lƣu đồ chƣơng trình khởi động giàn 60 Hình 3.11 Lƣu đồ chƣơng trình khởi động giàn sau reset .61 Hình 3.12 Lƣu đồ chƣơng trình điều khiển bình V101 63 Hình 3.13 Lƣu đồ chƣơng trình điều khiển bình V301 65 Hình 3.14 Lƣu đồ chƣơng trình điều khiển bình V401 67 iv KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu thực luận văn với đề tài: “Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ Rồng” em đạt đƣợc số kết sau: Tìm hiểu cần thiết giàn nén khí Mỏ Rồng, cơng nghệ trang thiết bị cần thiết để giàn nèn khí hoạt động an tồn ổn định Tìm hiểu hệ thống điều khiển phân tán, thiết lập cấu hình xây dựng phân chia nhiệm vụ cho điều khiển hệ thống Nghiên cứu tìm hiểu thiết bị điều khiển PLC S7-300 truyền thông PLC hệ thống lớn Do hạn chế thời gian điều kiện thực tế nên đề tài dừng lại nghiên cứu, thiết kế hệ thống truyền thơng điều khiển giàn nén khí mỏ Rồng chƣa thể lập trình giao diện vận hành toàn hệ thống thành thể thống Mặc dù luận văn đƣợc hoàn thành nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đƣợc đóng góp q báu thầy để hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Mạnh Tiến,là ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, tận tâm bảo giúp đỡ em giải vấn đề khó đề tài nghiên cứu Nhờ có lời hƣớng dẫn, dạy bảo giúp em suốt trình học nghiên cứu hoàn thành luận văn 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu Vietsovpetro, Quy trình cơng nghệ giàn nén khí mỏ rồng – DGCP [2] Tài liệu Vietsovpetro , Bản vẽ P&ID giàn DGCP [3] Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 2006 [4] Hoàng Minh Sơn, Hệ thống điều khiển phân tán, NXB khoa học kỹ thuật, 2005 [5] Nguyễn Doãn Phƣớc, Phan Xuân Minh, Vũ Vân Hà, Tự động hóa với Simatic S7-300, NXB Khoa học kỹ thuật, 2007 [6] Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Tự học S7 & WinCC hình ảnh, NXB Hồng Đức, Hà Nội, 2012 [7] 6ES7810-4CA10-8BW0 Configuring Hardware and Communication Connections STEP7 99 PHỤ LỤC A, Chƣơng trình điều khiển OB1 (PLC Master) 100 101 B, Chƣơng trình điều khiển khối FC1 (PLC Master) khối truyền thơng PLC Master PLC Slave 102 103 104 105 C, Chƣơng trình điều khối OB1 (PLC Slave) 106 \ 107 D, Chƣơng trình điều khiển khối FC5 (PLC Slave) khối truyền thông PLC Slave PLC Master 108 109 110 111 112 ... điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ Rồng? ?? tập trung nghiên cứu xây dựng cấu hình truyền thơng tín hiệu giám sát điều khiển giàn nén khí Mỏ Rồng điều khiển nhằm hoàn thiện hệ thống điêu khiển. .. văn tốt nghiệp: Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển DCS cho giàn nén khí dầu khí mỏ Rồng tơi nghiên cứu thực , kết trung thực khác quan Tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm kết nghiên cứu ứng dụng đƣợc... - TẠ MINH NGHĨA NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN DCS CHO GIÀN NÉN KHÍ DẦU KHÍ MỎ RỒNG Chuyên ngành : Kỹ thuật điều khiển tự động hóa LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA