Đồ ỏn sử dụng hai phần mềm của gúi phần mềm Centum dành cho hệ thống CS 3000 và CS 1000 là: Graphics Builder cho mục đớch xõy dựng giao diện vận hành và Control Drawing cho mục đớch xõy dựng mụ phỏng đối tượng.
3.4.1. Phần mềm Graphics Builder
Giao diện đồ họa được xõy dựng trờn phần mềm Graphic Buider của CS3000. Đối tượng đồ họa bao gồm 3 loại:
- Đối tượng đồ họa tĩnh.
- Đối tượng đồ họa cho mục đớch hiển thị. - Cỏc đối tượng đồ họa dựng để điều khiển.
Đối tượng đồ họa tĩnh bao gồm cỏc đường thẳng, cỏc đường polyline, cỏc hỡnh chữ nhật, cỏc đường trũn, elip, … Cỏc đối tượng đồ họa tĩnh được sử dụng với mục
đớch chớnh là tạo giao diện tớnh, dựng để mụ tả quỏ trỡnh cụng nghệ, vớ dụ: dựng để mụ tả hệ thống giú sơ cấp, hệ thống cấp than, …
Đối tượng hiển thị: Dựng để hiển thị giỏ trị hoặc trạng
thỏi của cỏc biến cụng nghệ, của cỏc bộ điều khiển, …Đối tượng hiển thị bao gồm: Process Data-Character để hiển thị giỏ trị biến quỏ trỡnh, Data Bar Display hiển thị trạng thỏi biến quỏ trỡnh dưới dạng phần trăm của hỡnh chữ nhật, Display Data Graph hiển thị biến quỏ trỡnh dưới dạng đồ thị.
Đối tượng đồ họa điều khiển: là cỏc đối tượng đồ họa dựng để điều khiển, bao gồm Touch Target, Push Botton, Face Plate. Cỏc đối tượng điều khiển được sử dụng để thực hiện cỏc lệnh điều khiển từ cỏc trạm giỏm sỏt vận hành như: gọi một trang màn hỡnh hiển thị khỏc, gọi cỏc biều đồ (Trend) theo dừi biến, gọi cỏc của sổ nhập số liệu, …
3.4.2. Phần mềm Control Drawing
Control Drawing là phần mềm cho phộp lập trỡnh theo dạng khối, sử dụng cỏc Function Block. Một Function Block cú cấu trỳc tương tự như một module phần cứng bao gồm khối xử lý đầu vào, khối tớnh toỏn và khối xử lý đầu ra. Do đú, cỏc Function Block cú thể xử lý ở cỏc đơn vị khỏc nhau, như một mudule thật, và như vậy, cú thể xõy dựng một hệ thống trờn Control Drawing cú cấu trỳc tương tự như hệ thống phần cứng.
CS3000 được lập trỡnh trờn phần mềm Control Drawing sử dụng cỏc Function Block.
a. Function Block
Mỗi khối Function Block bao gồm cỏc thành phần sau:
- Cỏc đầu nối vào ra thực hiện chức năng chuyển đổi dữ liệu giữu Function Block với cỏc đối tượng khỏc, như cỏc Function Block khỏc, cỏc đầu ra trờn FCS, …
- Bốn khối chức xử lý của Function Block: xử lý tớn hiệu vào (Input Processing), khối tớnh toỏn (Calculation Processing), khối xử lý tớn hiệu ra (Output Processing), và khối bỏo động (Alarm Processing)
- Cỏc hằng số hoặc cỏc biến (Gọi là cỏc Data Item) được sử dụng trong quỏ trỡnh tớnh toỏn hoặc để set giỏ trị cho Function Block, như biến quỏ trỡnh PV, giỏ trị đặt SV, giỏ trị điều khiển MV,…
Khối xử lớ tớn hiệu đầu vào – Input Processing
Khối xử lớ tớn hiệu đầu vào thực hiện chức năng chuyển đổi dữ liệu nhận được đảm bảo tớn hiệu phự hợp với cỏc thuật toỏn điều khiển, cho cỏc thuật toỏn. Hoạt động của khối này tựy thuộc vào loại Function Block và loại dữ liệu nhận được.
Khối tớnh toỏn – Calculation Processing
Khối tớnh toỏn nhận dữ liệu từ khối xử lý tớn hiệu vào (Input Processing), thực hiện cỏc thuật toỏn tớnh toỏn, tựy thuộc vào loại Function Block, sau đú đưa tớn hiệu ra khối xử lý tớn hiệu ra và khối bỏo động.
Vớ dụ: một Function Block thực hiện chức năng điều khiển, Function Block sẽ đọc tớn giỏ trị biến quỏ trỡnh PV, thực hiện tớnh toỏn hiệu chỉnh so với giỏ trị đặt, sau đú đưa ra tớn hiệu hiệu chỉnh MV.
Khối tớnh toỏn thường thực hiện cỏc tớnh toỏn điều khiển, tớnh toỏn số học, tớnh toỏn logic.
Khối xử lý tớn hiệu ra – Output Processing
Khối xử lý tớn hiệu ra thực hiện chuyển đổi tớn hiệu nhận được từ khối tớnh toỏn, chuyển đổi, đưa ra đầu ra của Function Block.
Khối bỏo động – Alarm Processing
Khối bỏo động thực hiện kiểm tra trong quỏ trỡnh xử lý trờn cả 3 khối xử lý tớn hiệu đầu vào, khối tớnh toỏn và khối xử lý tớn hiệu ra nhằm phỏt hiện ra cỏc lỗi trong quỏ trỡnh xử lý. Khi phỏt hiện ra lỗi xử lý, khối sẽ gửi tớn hiệu thụng qua biến Alarm
Status, một trong cỏc Data Item.
b. Giới thiệu một số Function Block
PID
Khối điều khiển PID thực hiện hầu hết cỏc chức năng điều khiển thụng qua cỏc tỏc động điờu khiển: Tỉ lệ, tớch phõn, vi phõn dựa trờn sử sai lệch giữa biến quỏ trỡnh đưa về (PV) so với giỏ trị đặt (SV).
Trong đú:
- ∆MV : Thay đổi giỏ trị điều khiển
- En : Sai lệch giữa biến quỏ trỡnh và giỏ trị đặt - PV : Giỏ trị đo từ quỏ trỡnh
- SV : Giỏ trị đặt
- ∆ En : Giỏ trị thay đổi của sai lệch
- ∆T : Chu kỡ điều khiển (Thời gian quột)
Khõu trễ bậc 1 –First order lag (LAG)
Khối LAG cho ra tớn hiệu trễ bậc một của tớn hiệu vào. Khối LAG thường dựng để lọc tớn hiệu hoặc để mụ phỏng quỏ trỡnh.
∆ ∆ ∆ + ∆ + ∆ = ∆ ( En) T TD n E TI T n E PB 100 n MV
Hỡnh 3.21: Cấu trỳc Function Block PID
Xử lý đầu vào Tớnh toỏn điều khiển Xử lý đầu ra
Sơ đồ của Function Block LAG
Thuật toỏn tớnh toỏn :
Đỏp ứng tớn hiệu xung của LAG, đường đặc tớnh này tựy thuộc vào thụng số cài đặt: Gain (Khụng đơn vị), Ti(Đơn vị giõy).
Khõu thể thể hiện thời gian trễ vận chuyển (DEAD TIME) DLAY
Khối DLAY làm trễ tớn hiệu vào một khoảng thời gian, sau đú đưa ra đầu ra. Khối DLAY thường sử dụng kết hợp với bộ điều khiển để thực hiện điều khiển đối
tượng cú trễ vận chuyển, hoặc dựng để mụ phỏng quỏ trỡnh. Sơ đồ khối của Function Block DLAY
Thuật toỏn xử lý:
Đỏp ứng của DLAY
Khõu tớch phõn – INTEG
Function Block INTEG thực hiện chức năng tớch phõn tớn hiệu vào.
Hỡnh 3.22: Cấu trỳc khõu trễ bậc 1
Hỡnh 3.24: Cấu trỳc khõu DLAY
t y Hỡnh 3.23: Đỏp ứng khõu trễ bậc 1 s T 1 Gain CPV i + =
Sơ đồ khối của Function Block INTEG
Thuật toỏn tớnh toỏn:
RV s T Gain CPV i =
c. Sử dụng Control Drawing mụ phỏng một số thiết bị, quỏ trỡnh
Actuator
Actuator hay cơ cấu chấp hành thường hoạt động trờn nguyờn lý điện, khớ nộn, thủy lực.
Thụng thường cỏc actuator chạy bằng khớ nộn và thủy lực thực hiện điều chỉnh vị trớ nhờ một một định vị dạng tớch phõn. Bộ định vị này cú vai trũ như một bộ điều khiển hoạt động trờn nguyờn tắc hồi tiếp. Tớn hiệu yờu cầu vị trớ đưa vào actuator được tớnh sai lệch so với vị trớ hiện tại của actuator, sau đú lấy sai lệch này để điều
Hỡnh 2.25: Đỏp ứng khõu DLAY-C t RV e s T 1 Gain CPV LS i − + =
chỉnh so với vị trớ hiện tại. Actuator phải cú bộ điều khiển này là để đảm bảo độ chớnh xỏc của cơ cấu chấp hành.
Khi đỏnh giỏ một actuator phải chỳ ý đến: độ nhạy của actuator, khoảng làm việc của actuator, thời gian đỏp ứng, …
Để mụ phỏng một actuator, ta xõy dựng cấu trỳc với độ nhạy được mụt phỏng bởi một khõu Dead Zone, giới hạn hoạt động của actuator khi tớn hiệu vào nhỏ; khoảng làm việc được mụ phỏng bởi một khõu giới hạn: LIMIT; Giới hạn tốc độ thực hiện bởi một khõu SLEW RATE. Mụ phỏng được thực hiện theo sơ đồ sau:
Transmitter
Thiết bị đo được mụ phỏng đơn giản bằng một khõu trễ bậc một:
Đường ống
Đối với đường ống vận chuyển chất lỏng, chất khớ, cú hai đặc điểm cần quan tõm
là thời gian trễ vận chuyển và thời gian đỏp ứng sự thay đổi ở đầu vào. Khi bỏ qua cỏc tổn hao trờn đường ống, ta sẽ mụ phỏng đường ống vận chuyển gồm một khõu trễ vận chuyển và một khõu quỏn tớnh bậc nhất. Sơ đồ thực hiện trờn control
1 s T 1 i + Hỡnh 2.28: Transmitter Hỡnh 3.27: Cấu trỳc mụ phỏng một Actuator
drawing như sau:
d. Virtual Test
Virtual Test là cụng cụ cho phộp sử dụng một FCS ảo thay cho FCS thực. FCS ảo mụ phỏng hoạt động của một FCS thật và được thực hiện bởi một HIS. Như vậy, nếu cú một HIS, ta cú thể mụ phỏng được một FCS, cú hai HIS ta cú thể mụ phỏng được hai FCS, …
CHƯƠNG 4
XÂY DỰNG GIAO DIỆN VÀ Mễ PHỎNG HỆ THỐNG KHểI GIể
4.1. CÁC VềNG ĐIỀU CHỈNH TRONG HỆ THỐNG KHểI GIể 4.1.1. Hệ thống khúi giú
Buồng lửa được cấp giú từ 2 nguồn giú chớnh là giú sơ cấp (Primary air –PA) và giú thứ cấp (Secondary air –SA). Giú mụi trường được hỳt vào buồng lửa bởi cỏc quạt giú sơ cấp và thứ cấp, là cỏc quạt ly tõm cú tốc độ khụng đổi, lưu lượng giú vào buồng đốt được điểu chỉnh bởi cỏc van cỏnh hướng. Hai nguồn giú này được đưa qua cỏc bộ sấy khớ, đặt ở phớa đuụi buồng đốt, nhằm nõng nhiệt độ khụng khớ trước khi đưa vào buồng lửa. Quỏ trỡnh này sẽ tiết kiệm được nhiờn liệu đưa vào buồng đốt vỡ tận dụng được lượng nhiệt thải ra ngoài, ngoài ra quỏ trỡnh này cũn đảm bảo lượng khụng khớ đưa vào khụng làm tụt nhiệt độ lũ.
Giú sơ cấp được sử dụng với 4 mục đớch:
- Đưa vào buồng đốt qua hộp phõn phối giú (Win Box). - Sử dụng làm khớ chốn tường.
- Đưa tới cỏc bộ thải tro (Stripper Cooler). - Sử dụng cho hệ thống vớt cấp than.
Giú sơ cấp được đưa vào buồng đốt qua cỏc vũi phun đặt ở đỏy của khoang đốt. Nhiệm vụ của giú sơ cấp là tạo tầng và cung cấp oxy cho quỏ trỡnh chỏy, một phần giú sơ cấp được đưa vào buồng đốt qua cỏc vũi đặt cao hơn để hỗ trợ quỏ trỡnh chỏy.
Giú thứ cấp được sử dụng với 3 mục đớnh:
- Đưa vào buồng đốt qua cỏc vũi phun đặt ở phớa trờn cỏc vũi giú sơ cấp, hoàn thiện quỏ trỡnh chỏy trong lũ đưa nhiệt độ lũ tới nhiệt độ thực hiện được quỏ trỡnh hấp thụ lưu huỳnh
- Cung cấp khụng khớ cho quỏ trỡnh chỏy của cỏc vũi phun khởi động trong quỏ trỡnh khởi động
Sau khi thực hiện quỏ trỡnh chỏy trong khoang chỏy, một của hỗn hợp sau chỏy gồm cỏc hạt thụ, nặng sẽ rơi xuống đỏy khoang, cú thể thực hiện tiếp quỏ trỡnh chỏy hoặc được đưa ra ngoài thụng qua hệ thống thải xỉ. Phần cũn lại của hỗn hợp đi lờn, qua hệ thống phõn li, cỏc hạt nhỏ sẽ tỏch ra khỏi hỗn hợp, rơi xuống và đưa trở lại buồng đốt. Phần cũn lại (khúi thải và tro bay) được hỳt ra ngoài nhờ một quạt hỳt, qua buồng đối lưu, bộ hõm nước, bộ sấy khớ, và qua một hệ thống lọc bụi tĩnh điện trước khi đưa ra ngoài qua ống khúi.
Vậy, những yờu cầu quan trọng nhất đối với hệ thống khụng khớ là đảm bảo cõn bằng ỏp suất trong buồng đốt, đảm bảo quỏ trỡnh chỏy và đảm bảo nhiệt độ cho quỏ trỡnh hấp thụ lưu huỳnh.
Sau đõy, sẽ đi chi tiết vào cỏc vũng điều chỉnh.
4.1.2. Vũng điều chỉnh giú chớnh (Air Master)
Vũng điều chỉnh sử dụng bộ điều khiển PI, cú:
- Tớn hiệu phản hồi là lưu lượng giú tổng, được đo và tớnh toỏn từ lưu lượng giú sơ thứ cấp và lưu lượng giú sơ cấp đưa vào hộp phõn phối giú (Winbox) cộng với lượng oxy đó được điều chỉnh.
- Tớn hiệu đặt của bộ điều khiển lấy từ bộ điều khiển tải lũ hơi, tớn hiệu này được tớnh toỏn dựa trờn nhu cầu của lũ hơi về khụng khớ.
- Đầu ra của bộ điều khiển được đưa tới hộp phõn phối giú (Win Box) và là yờu cầu lưu lượng về giú sơ cấp.
4.1.3. Điều chỉnh giú sơ cấp
Bao gồm 3 vũng điều chỉnh:
- Vũng điều chỉnh ỏp suất đầu ra của bộ sõy khớ sơ cấp
- Vũng điều chỉnh lưu lượng giú sơ cấp vào bộ phõn phối giú - Vũng điều chỉnh lưư lượng giú sơ cấp sử dụng là khớ chốn tường
a. Vũng điều chỉnh ỏp suất đầu ra của bộ sấy khớ sơ cấp
Vũng điều chỉnh sử dụng bộ điều khiển PI cú:
Tớn hiệu phản hồi là ỏp suất đầu ra của bộ sấy khớ sơ cấp, được đo bằng bộ chuyển đổi ỏp suõt HLD10CP001.
Tớn hiệu đặt lấy từ bộ tạo hàm A14F1 dựa trờn yờu cầu về khớ sơ cấp: Phụ thuộc vào yờu cầu về giú sơ cấp từ WinBox và khớ chốn tường trước Front Wall Seal.
Đầu ra của bộ điều khiển đưa tới van cỏnh hướng đặt trước quạt hỳt PAF.
b. Vũng chỉnh lưu lượng giú sơ cấp cấp vào bộ phõn phối giú Win Box
Vai trũ của vũng điều chỉnh này là duy trỡ lưu lượng giú khụng đổi theo yờu cầu từ vũng điều chỉnh giú chớnh.
Vũng điều chỉnh sử dụng bộ điều khiển PI
Tớnh hiệu đặt lấy từ bộ điều khiển giú chớnh cộng với tớn hiệu nhiệt độ từ bộ điều khiển nhiệt độ phần dưới của buồng đốt thao tỏc này đảm bảo nhiệt độ cho quỏ trỡnh chỏy nhờ cõn bằng lưu lượng giú sơ cấp và thứ cấp.
Tớn hiệu đo là lưu lượng đưa vào hộp phõn phối giú, lưu lượng này được đo nhờ 2 chuyển đổi lưu lượng, lấy căn sau đú được bự theo nhiệt độ và ỏp suất đo được sau bộ sấy khớ 1GAH. Cú hai chế độ: chế độ lấy trung bỡnh 3 tớn hiệu và chế độ lấy một trong 3 tớn hiệu làm tớn hiệu đo.
Tớn hiệu ra của bộ điều khiển đưa tới van cỏnh hướng HLA20AA101 điều khiển lưu lượng cấp vào hộp phõn phối giú.
c. Vũng điều chỉnh lưu lượng khớ chốn tường
Vai trũ của vũng điều chỉnh là duy trỡ lưu lượng khớ chốn tường cần thiết để vận chuyển than từ vớt cấp than vào buồng đốt.
Vũng điều chỉnh sử dụng bộ điều khiển PID
Tớn hiệu đặt vào bộ điều khiển là tớn hiệu cố định do nguời vận hành đặt
Tớn hiệu hồi tiếp là tớn hiệu lưu lượng đang cấp vào bộ chốn tường trước được đo bởi một bộ chuyển đổi lưu lượng, lấy căn, bự theo nhiệt độ và ỏp suất đo sau bộ sấy khớ 1GAH
Tớn hiệu ra của bộ điều khiển đưa tới van cỏnh hướng điều chỉnh lưu lượng khớ chốn tường.
4.1.4. Điều chỉnh giú thứ cấp
Cỏc vũng điều chỉnh giú thứ cấp bao gồm:
- Điều chỉnh ỏp suất khớ sơ cấp sau bộ sấy - Điều khiển lưu lương khớ sơ cấp
- Điều khiển lưu lượng khớ sơ cấp cấp cho vũi phun khởi động - Điều khiển cắt giảm oxy
a. Điều chỉnh ỏp suất giú thứ cấp sau bộ sấy
Nhiệm vụ của vũng điều khiển là đảm bảo lượng giú thứ cấp cấp vào lũ đỏp ứng được nhu cầu của lũ thụng qua bộ điều khiển giú chớnh
Vũng điều chỉnh sử dụng bộ điều khiển PI cú:
Hỡnh 4.3: Vũng chỉnh lưu lượng giú sơ cấp cấp vào bộ phõn phối giú Win Box
Tớn hiệu đặt lấy từ bộ điều khiển giú chớnh, qua bộ tạo hàm để hiệu chỉnh cho phự
hợp.
Tớn hiệu hồi tiếp được đo từ bộ chuyển đổi ỏp suất đặt sau bộ sấy khớ 2GAH. Đầu ra của bộ điều khiển tỏc động lờn van cỏnh hướng đặt trước quạt thổi giú thứ cấp.
b. Điều chỉnh lưu lượng giú thứ cấp
Vũng điều chỉnh sử dụng bộ điều khiển PI, nhiệm vụ của vũng điều chỉnh là điều chỉnh lưu lượng giú thứ cấp vào lũ đủ cho quỏ trỡnh chỏy, đỏp ứng yờu cầu của lũ thụng qua tớn hiệu yờu cầu giú thứ cấp đưa ra từ bộ điều khiển giú chớnh. Tớn hiệu này được so sỏnh với một lượng đặt để đảm bảo giú thứ cấp khụng giảm quỏ một ngưỡng tối thiểu. Tớn hiệu sau đú được cộng với tớn hiệu ra của bộ điều khiển nhiệt độ phần đỏy lũ, như vậy sẽ đảm bảo nhiệt độ trong lũ đảm bảo cho quỏ trỡnh chỏy vỡ