Nghiên cứu thiết kế hệ thống SCADA phục vụ đảm bảo an toàn trong khai thác hầm lò

Thiết bị điện trong khai thác mỏ ([10],[11])

Do các yêu cầu về an toàn phòng chống cháy nổ và điều kiện làm việc đặc biệt khắc nghiệt nên các thiết bị điện trong khai thác mỏ hầm lò ngoài các công năng của một thiết bị bình thường, còn được thiết kế, chế tạo để có được kết cấu và vận hành đảm bảo an toàn, độ tin cậy cao. Vỏ thiết bị phải kín, khít đảm bảo không cho tia lửa (nếu phát ra từ thiết bị) tiếp xúc với môi trường có khí CH4 xung quanh, kết cấu cơ khí phải vững chắc để cách ly các vụ nổ bên trong cũng như bên ngoài thiết bị.

CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Thiết bị này phải hỗ trợ các giao diện truyền thông khác nhau tùy theo kết nối được chọn với các trạm thiết bị đo cũng như khả năng giao diện với các hệ thống khác (hiện có hoặc phát triển sau này như hệ thống thu phát thông tin vô tuyến thu thập các giá trị đo từ các vị trí đo di động, truyền qua mạng điện thoại nội bộ sử dụng modem, ..). ‰ Truyền thông trong trung tâm giám sát, điều hành: truyền thông ở đây được hiểu là phục vụ cho phần mềm giám sát, điều hành, quản lý chung trên PC- Server đối với các hệ thống bên dưới bao gồm thiết bị trạm chủ VIAG-MCSxx, các máy tính trạm và các hệ thống khác (hiện có hoặc mở rông sau này).

THIẾT KẾ CÁC TRẠM THIẾT BỊ ĐO PHÂN TÁN 1. Giới thiệu chung

Hệ thống có phần báo động khi các thông số đo lường đạt giá trị ngưỡng nguy hiểm đặt trước (theo TCVN), ngưỡng này có thể thay đổi được tuỳ từng vị trí và theo yêu cầu của người sử dụng. Bộ biến đổi ADC làm nhiệm vụ biến số liệu đo lường từ các sensor đưa vào dưới dạng tương tự thành tín hiệu số để CPU xử lí thành giá trị đo đưa về trung tâm để hiển thị. Tuy nhiên điện cho thiết bị đo vẫn còn (nguồn này được lấy từ nguồn pin nạp bên trong điểm đo) nên mạch điện điểm đo vẫn làm việc khi trạm làm việc cho thấy số liệu đã ổn định ở mức an toàn thì người vận hành sẽ ấn nút điều khiển điểm đo để để cấp lại điện cho các thiết bị thuộc phạm vi quản lí của điểm đo này.

Trạm làm việc có nhiệm vụ quản lý và điều khiển một số điểm đo xác định, đồng thời là trạm trung chuyển để truyền lệnh điều khiển từ TTĐK đến các điểm đo cũng như phải gửi kết quả đo tại các điểm về TTĐK. + Sid_block_Mpi_se, gồm có các hàm yêu cầu dịch vụ số liệu và dịch vụ hệ thống cho các điểm đo MPi(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức trạm DCS với các Mpi”). + Sid_block_Mpi_re, gồm có các hàm nhận đáp trả về dịch vụ số liệu và dịch vụ hệ thống từ các điểm đo MPi(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức trạm DCS với các Mpi”).

+ Sid_block_Dpmaster_re, gồm có các hàm nhận các yêu cầu dịch vụ số liêu và hệ thống từ trạm DP_master(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức truyền thông KC.03.04-PB version 1.0”). + Sid_block_Dpmaster_se, gồm có các hàm cung cấp các dịch vụ mà DP_master yêu cầu(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức truyền thông KC.03.04-PB version 1.0”). Nguyên lý làm việc: Để lợi dụng đường truyền có sẵn là mạng điện thoại chúng ta sẽ ghép các trạm liên lạc vào đường dây điện thoại thông qua modem thông thường (qua cổng RS232) sau đó thực hiện truyền tin như với dây dẫn thường.

THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TẠI PHềNG THÍ NGHIỆM 1. Mục tiêu, nội dung thử nghiệm

Với cấu hình thấp này cho phép đánh giá hoạt động của chương trình ngay cả ở điều kiện phần cứng máy tính không lý tưởng. + Hệ điều hành cài đặt trên PC là Microsoft Windows NT V4.0 + SP6a và sử dụng phần mềm SCADA mở của hãng Siemens là SIMATIC WinCC V5.1. Hệ thống thử nghiệm đã được kết nối tại phòng thí nghiệm TT Điều khiển tự động của Viện NC Điện tử, Tin học, Tự động hóa từ ngày 17/11/2003.

− Tổng thời gian chạy hệ thống điều hành trung tâm (không tính phần thiết bị đo chạy gần như liên tục 24/24h trong ngày): 360h. ‰ Hệ thống hoạt động ổn định, quá trình trao đổi số liệu sau khi hiệu chỉnh các mạch truyền thông đã hoạt động tốt, không có trường hợp truyền sai số liệu. ‰ Các chức năng phần mềm quản lý, lưu trữ số liệu theo các bài task và cảnh báo, báo động hoạt động đúng như cấu hình đặt, cụ thể trong toàn bộ các bản ghi lưu (116 bản ghi cảnh báo và 84 bản ghi báo động) không có bản ghi sai cũng như không ghi lưu thiếu khi kiểm tra, đối chiếu lại với các lần giả lập sự cố.

‰ Tốc độ truyền dữ liệu qua modem không dây chậm do sử dụng loại modem không dây tốc độ truyền thấp nên có thể ảnh hưởng đến quan sát tức thời tại TT điều hành. ‰ Do chủ ý sử dụng máy tính PC có cấu hình thấp trong đợt thử nghiệm nên thời gian khởi động hệ thống kéo dài từ 3 đến 5 phút cũng như một số chức năng truy cập vào CSDL RT chậm, tuy nhiên với cấu hình này cho thấy chương trình vẫn hoạt động tin cậy, ổn định trong suốt thời gian thử nghiệm. Có thể thấy các vấn đề trên có thể khắc phục (khi cần) bằng sử dụng cấu hình phần cứng mạnh hơn và với kết quả này cũng cho phép khẳng định phần hệ thống đã hoạt động đảm bảo các yêu cầu đề ra và có thể đưa xuống thử nghiệm tại cơ sở.

THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG TẠI MỎ THAN NGÃ HAI 1. Mục tiêu, nội dung thử nghiệm

Rừ ràng là việc giỏm sỏt này khụng phản ỏnh được kịp thời diễn biến thực của các thông số đo cũng như không cảnh báo được các sự cố khác như phụt khí có thể xảy ra ở bất kỳ thời điểm nào. Do hiện nay nồng độ khí tại V7 đông nam lớn, ở khu vực này có tiền sử xuất khí và Lãnh đạo Công ty, Xí nghiệp đều mong muốn có một hệ thống đo cảnh báo khí tự động trang bị cho mỏ này nên chúng tôi quyết định lựa chọn nơi đây làm vị trí thử nghiệm hệ thống. − Từ máy đo cầm tay: Số liệu này do các cán bộ của Viện và Công ty than Bái Tử Long cùng thực hiện với các máy đo sẵn có của hai bên (ghi lại): Việc này thực hiện hàng ngày trong suốt thời gian thử nghiệm.

Một số sự cố trong quá trình thử nghiệm cũng đã được khắc phục kịp thời, đa phần là do lỗi đường dây điện thoại nội bộ (bị đứt hoặc không nối với modem) và của người sử dụng chương trình không theo các quy định đề ra. ‰ Thiết bị trạm chủ điều hành trung tâm hoạt động ổn định, các lần cảnh báo, báo động đều chính xác, kịp thời và đã góp phần không nhỏ phục vụ kịp thời công tác an toàn của mỏ than (Các trường hợp báo động vượt ngưỡng CH4 đều được kiểm chứng lại thông qua số liệu đo của thiết bị đo cầm tay và sổ ghi nhiệm vụ sản xuất như xảy ra nổ mìn hoặc chế độ làm việc của quạt thông gió). ‰ Phần mềm hệ thống đã đáp ứng được các yêu cầu cơ bản phục vụ công tác an toàn lao động đặc biệt các số liệu lưu trữ và cách thức thể hiện dưới dạng đồ thị cho phép đánh giá sớm được chiều hướng, mức độ độc hại cũng như nguy cơ cháy nổ khí tại mỏ từ đó giúp các cán bộ an toàn mỏ lập kế hoạch khai thác cho phù hợp.

− Nhưng sau đó đường điện thoại từ trung tâm điều khiển xuống vỉa V7 hay bị trục trặc cũng như nhiều lúc cần lấy số liệu sản xuất từ các phân xưởng nên hệ thống chưa được kết nối thường xuyên. Tóm lại: Hệ thống đưa xuống thử nghiệm tại vỉa V7 đông nam thuộc Xí nghiệp xây lắp và sản xuất than Ngã Hai, Công ty than Bái Tử Long từ ngày 12/2/2004 đến nay vẫn còn một trạm làm việc và 3 điểm đo vẫn được tiếp tục thử nghiệm. Với các kết quả đã thu được của đề tài và các văn bản pháp lý liên quan tới các thiết bị cho phép chúng tôi có đủ cơ sở để triển khai đưa hệ thống vào ứng dụng rộng rãi trong thực tế góp phần đảm bảo an toàn cho người lao động.