Ứng dụng ngôn ngữ stateflow để mô phỏng và điều khiển hệ thống truyền động cấp than nhà máy nhiệt điện phả lại

CễNG THNG giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn thạc sĩ khoa häc ngµnh : TỰ ĐỘNG HĨA TỰ ĐỘNG HĨA ỨNG DỤNG NGÔN NGỮ STATEFLOW ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CẤP THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI ĐỖ CƠNG THẮNG 2006 – 2008 Hµ Nội 2008 Hà Nội 2008 giáo dục đào tạo trường đại học bách khoa hà nội - luận văn th¹c sÜ khoa häc ỨNG DỤNG NGƠN NGỮ STATEFLOW ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CẤP THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI ngµnh : TỰ ĐỘNG HĨA m· sè:23.04.3898 ĐỖ CƠNG THẮNG Ng­êi h­íng dÉn khoa häc : GS.TS NGUYỄN TRỌNG THUẦN Hµ Néi 2008 Vá ®Üa CD LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn thực thân hướng dẫn GS TS Nguyễn Trọng Thuần với tài liệu trích dẫn phần tài liệu tham khảo phần cuối luận văn Mục lục Trang LỜI CAM ĐOAN Mục lục DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Chương GIỚI THIỆU VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 1.1 Giới thiệu chung nhà máy nhiệt điện phả lại 1.2 Công nghệ sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Phả Lại 10 1.3 Dây truyền cấp than nhà máy nhiệt điện Phả Lại 12 1.3.2 Đặc điểm kỹ thuật dây truyền cấp than: 13 1.3.3 Tổng hợp tín hiệu liên động cố 19 GIỚI THIỆU NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH STATEFLOW 20 2.1 STATEFLOW gì? 20 2.2 Các phần tử Stateflow 20 2.2.1.Trạng thái ( State) 21 2.2.3 Các điểm nối chuyển(Transition Connections) 32 2.2.4 Các chuyển mặc định (Default Transitions) 35 2.2.5 Các nút nối 37 2.2.6 Các nút lược sử(History Junctions) 43 2.2.7 Các hộp(Boxes) 44 2.2.8 Các hàm đồ họa(Graphical Functions) 45 2.2.9 Các hàm bảng chân lý(Truth Table Functions) 46 Chương 70 TỔNG HỢP VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CẤP THAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 70 3.1 Tổng hợp mạch vịng điều chỉnh máy cấp than ngun mơ hình toán học động cấp than cám 70 3.1.1 Tiêu chuẩn mô dun tối ưu 70 3.1.2.Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh 71 3.1.3 Mơ hình tốn học hệ thống truyền động động máy cấp than cám 74 3.2 Lập trình điều khiển mơ hệ thống cấp than 74 3.1.1 Lưu đồ điều khiển hệ thống máy cấp than máy nhiệt điện phả lại 74 3.2.2 Lập trình mơ điều khiển hệ thống cấp than 75 Xác định dao diện với môi trường Simulink 78 Xác định trạng thái cho chế độ hoạt động mơ hình 83 Xác định hành động trạng thái gán biến cho sơ đồ Stateflow 86 Xác định chuyển trạng thái 92 3.2.3 Chạy mô hệ thống 102 Chuẩn bị mô phỏng: 102 Trước mô ta nên kiểm tra số điều sau: Phải có chuyển mặc định mức cấp trạng thái có chứa trạng thái Hoặc OR 102 Đặt tham số mô phỏng: 102 Để đặt tham số mô cần theo bước sau: 102 Tạo hoạt ảnh sơ đồ stateflow 103 Các thông số hệ thống mô 111 5) Cách chạy mô hệ thống 112 Kết mô 112 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 128 Các key word quan trọng 129 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Thông số vài thiết bị khác dây truyền cấp than 18 Bảng 1.2: Các tín hiệu cố liên động 19 Bảng 2.1: Nhãn chuyển hợp lệ 32 Bảng 3.1 Các biến điều khiển logic khối Quat&Maynghien 78 Bảng 3.2: Các biến điều khiển logic máy cấp than nguyên 80 Bảng 3.3: Các biến điều khiển logic máy cấp than nhóm lẻ 81 Bảng 3.4: Các biến điều khiển logic máy cấp than nhóm chẵn 82 Bảng 3.5 Mơ tả điểm ngắt 110 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Q trình chuyển hóa lượng sản xuất điện nhà máy nhiệt điện 10 Hình 1.2: Chu trình nhiệt tổng quát nhà nhiệt điện 11 Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ dây truyền cấp than nhà máy nhiệt điện 14 Hình 2.1: Các thành phần Stateflow 21 Hình 2.2: Ví dụ phân cấp trạng thái 23 Hình 2.3: Ví dụ phân ly trạng thái HOẶC A B 24 Hình 2.4: Hai trạng thái song song 24 Hình 2.5: Ví dụ kết hợp trạng thái AND OR 25 Hình 2.6: Các thành phần nhãn trạng thái 26 Hình 2.7: Hệ thống cấp bậc tên trạng thái 27 Hình 2.8: Chuyển trạng thái 29 Hình 2.9: Ví dụ phân đoạn chuyển 29 Hình 2.10: Cấp bậc chuyển trạng thái 30 Hình 2.11: Nhãn chuyển 31 Hình 2.12: Chuyển tới trạng thái Hoặc 33 Hình 2.13: Các chuyển tới điểm nối 33 Hình 2.14: Các chuyển tới trạng thái cấp sử dụng chuyển mặc định 34 Hình 2.15: Chuyển mặc định tới trạng thái 36 Hình 2.16: Chuyển mặc định tới nút 37 Hình 2.17 Nhãn Chuyển mặc định 37 Hình 2.18: Đặt nhãn cho chuyển 38 Hình 2.19: Hoạt động chuyển 39 Hình 2.20: Nút nối vòng tự lặp 40 Hình 2.21: Nút nối vịng lặp for 41 Hình 2.22 Ví dụ Ký hiệu Sơ đồ Dịng chảy 42 Hình 2.23 Nút nối từ nguồn tới nhiều đích 42 Hình 2.24 Ví dụ kiện có chung nút nối 43 Hình 2.25: Nút lược sử 44 Hình 2.26: Ví dụ phần tử hộp Stateflow 45 Hình 2.27: Sơ đồ stateflow khơng dùng có dùng hàm đồ họa 46 Hình 2.28 Cơng cụ vẽ bảng chân lý nút công cụ khác stateflow 51 Hình 3.1 a) Đặc tính tần số 70 b) đặc tính q độ theo tiêu chuẩn mơđun tối ưu 70 Hình 3.2 Cấu trúc mạch vòng điều khiển động máy cấp than nguyên 71 Hình 3.3 Cấu trúc mạch vòng tương đương điều khiển động máy cấp than nguyên 72 Hình 3.4 Mạch vịng dịng điện 72 Hình 3.6: Mơ hình mơ động máy cấp than cám 74 Hình 3.7 : Lưu đồ điều khiển dây truyền cấp than 75 Hình 3.9: Các trạng thái khối điều khiển quạt tải bột máy nghiền 84 Hình 3.10 Hai trạng thái song song điều khiển quạt máy nghiền 85 Hình 3.11: Hai trạng thái máy cấp than nguyên 85 Hình 3.12: Các trạng thái máy cấp than cám nhóm lẻ 86 Hình 3.13: Các trạng thái máy cấp than nhóm chẵn 86 Hình 3.14 Model Explorer khối điều khiển logic Quat&Maynghien 88 Hình 3.15: Khối điều khiển Quat&Maynghien 88 Hình 3.16 Model Explorer khối điều khiển logic máy cấp than nguyên 89 Hình 3.17 Khối điều khiển cấp than nguyên 89 Hình 3.18 Model Explorer khối điều khiển logic máy cấp than cám nhóm lẻ 90 Hình 3.19 Khối điều khiển logic than cám nhóm lẻ 91 Hình 3.20 Model Explorer khối điều khiển logic máy cấp than cám nhóm chẵn 91 Hình 3.21 Khối điều khiển logic than cám nhóm chẵn 92 Hình 3.23: Các chuyển trạng thái quạt tải than bột 93 Hình 3.24: Các chuyển khối điều khiển logic Máy nghiền 94 Hình 3.25 : Các chuyển khối điều khiển logic máy cấp than nguyên 95 Hình 3.26 Các chuyển điều khiển logic hệ thống cấp than cám nhóm lẻ 96 Hình 3.27 Các chuyển điều khiển logic hệ thống cấp than cám nhóm chẵn 97 Hình 3.28 Khối điều khiển tương tự máy cấp than nguyên 98 Hình 3.29 Khối điều khiển logic tương tự máy cấp than nguyên 98 Hình 3.30 Khối điều khiển tương tự máy than cám 99 Hình 3.31 Khối điều khiển tương tự logic máy cấp than cám nhóm lẻ 99 Hình 3.32 Khối điều khiển tương tự logic máy cấp than cám nhóm chẵn 100 Hình 3.33 Chương trình mơ hệ điều khiển thống cấp than nhà máy nhiệt điệt Phả Lại 101 Hình 3.33 Cửa sổ hộp thoại Configuration Parameters 102 Hình 3.34 Hộp hội thoại Stateflow Target Builder 103 Hình 3.35 Hộp hội thoại Stateflow sfun Coder Opions 104 Hình 3.36 Hộp hội thoại gỡ rối Stateflow Debugging 109 summarize the contents Project: Apply Stateflow programming language to simulate and control drive system of coal supplying system in Pha Lai Thremo-electricity factory I Structure Exception the beginning and final part, the assay is divided into chapter Chapter 1: Introduce the Pha Lai Thremo-electricity factory Chapter 2: Introduce Stateflow programming language Chapter 3: build, programme to control and simulate the coal supplying system in Pha Lai Thremo-electricity factory II The content of essay Chapter 1: introduce the overview about Pha Lai Thremo-electricity factory and the electricity producing technology of Pha Lai Thremo-electricity factory Present the technology reqiuring, characteristic engineering of coal supplying system, collect interlock and trouble signals Chapter 2: Researching the notions, components of Stateflow programming language as well as the application and demonstrating example its 3.Chapter 3: Building the mathematics model of electric DC motor, and regulation loop for former coal suppling machine drive, using Matlab&Simulink software and specially as using Stateflow language to program logic and analog control and simulating the coal supplying system in the Pha Lai Thremo-electricity factory tóm tắt luận văn Đề tài: ứng dụng ngôn ngữ lập trình stateflow để mô điều khiển hệ thống truyền động cấp than nhà máy nhiệt điện phả lại I Bố cục luận văn Ngoài phần mở đầu kết luận, luận văn chia thành chương: Chương 1: Gii thiu v nh mỏy nhiệt điện Phả Lại Ch­¬ng 2: Giới thiệu ngơn ngữ lp trỡnh Stateflow Chương 3: Tổng hợp, lập trình mô hệ thống cấp than nhà máy nhiệt điện Phả Lại II Nội dung luận văn Nội dung chương Giới thiệu tổng quan nhà máy nhiệt điện Phả Lại công nghệ sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Phả Lại Trình bày yêu cầu công nghệ, đặc điểm kỹ thuật h thng cấp than T hợp tín hiệu liên động, cố Nội dung chương Nghiên cứu khái niệm, phần tử ngôn ngữ lập trình Stateflow cách sử dụng chúng ví dụ minh họa Nội dung chương Xây dựng mô hình toán học động DC, tổng hợp mạch vòng điều chỉnh cho truyn ng máy cấp than nguyên, s dng phn mờm Matlab&Simulink c bit l ngụn ng Stateflow lập trình điều khiển tương tự logic m« pháng hƯ thèng cÊp than nhà máy nhiệt điện Phả Lại 116 Hoc ta tắt hệ thống có chuyển có chuyển số từ ON tới nút nối sau tới OFF Xảy sau: Và sau máy nghiền tắt, trạng thái OFF máy nghiền lại trở thành màu xanh(kích hoạt) *) Khối điều khiển máy cấp than nguyên Khi tác động vào nút nhấn mở hệ thống, máy nghiền khởi động sau 10s (after(15,tick)&interlock>=100) có chuyển số từ trạng thái OFF tới ON thực hiện, thể chuyển thành màu xanh nó: Và máy cấp than nguyên hoạt động, khối ON kích hoạt 117 Tốc độ(Vong/phút), dịng điện (A)của máy cấp than nguyên hoạt động (định mức)là: Khi tác động vào nút nhấn tắt hệ thống có chuyển số 4, chuyển từ trạng thái ON sang nút chuyển trạng thái OFF thực hiện: 118 Và sau máy cấp than ngun tắt, trạng thái OFF kích hoạt: Hoặc máy cấp than nguyên hoạt động có cố xảy chuyển số từ trạng thái ON tới nút nối thực hiện: 119 - Hoạt động hệ thông than cám Khi bắt đầu khởi động nhiệt độ lị Temp =750 máy tắt lúc hàm t3() có giá trị 1, chuyển từ on sang off sau máy dừng: 120 Sau nhiệt độ Temp