1. Đặt vấn đề:
1.4.Nhận xột và đề xuất phương ỏn
1.4.1. Nhận xột:
Qua thực tế cỏc tai nạn xảy ra đối với tàu cỏ cho thấy ngoài những yếu tố bất khả khỏng do thiờn nhiờn thỡ phần lớn cỏc tai nạn chỡm tàu, chết người đều liờn quan đến yếu tố chủ quan của con người như trỡnh độ nhận thức kộm của ngư dõn, do chất lượng tàu cỏ khụng đảm bảo, do khụng trang bị đầy đủ cỏc trang bị cứu hộ cứu nạn theo quy định và ý thức tổ chức trong lao động sản xuất trờn biển khụng cao.
Tàu bị chỡm đắm do cỏc cửa, nắp hầm khụng kớn nước dẫn đến nước tràn vào cỏc khoang khi gặp súng to, giú lớn. Tàu bị hư hỏng mỏy, hệ trục do sử dụng mỏy cũ làm mỏy chớnh trờn tàu hoặc do người sử dụng khụng thực hiện nghiờm tỳc cỏc quy trỡnh sử dụng mỏy tàu. Tàu bị đõm, va do khụng cú cỏc trang thiết bị tớn hiệu (đốn, cũi), trang thiết bị hàng hải hoặc do khụng cú người cảnh giới khi hành trỡnh cũng như khi neo đậu.
Hiện nay, vỡ cuộc sống của bản thõn, gia đỡnh, ngư dõn vẫn phải đi biển với xu hướng ngày càng xa bờ, bất chấp mọi hiểm họa luụn rỡnh rập. Trong khi đú, nhà nước vẫn chưa quản lý được tỡnh hỡnh hoạt động của cỏc tàu thuyền trờn cỏc ngư trường. Khi xảy ra tai nạn, mặc dự rất nhiều cố gắng nhưng sự phối hợp giữa cỏc cơ quan chức năng trong việc chỉ huy, ứng cứu khi bóo xảy ra thực hiện chưa được kịp thời và đồng bộ đó phần nào ảnh hưởng đến cụng tỏc cứu hộ, cứu nạn cho ngư dõn trờn biển.
Đội ngũ đăng kiểm viờn tàu cỏ thiếu, chất lượng cũn hạn chế và chuyờn mụn chưa đều. Hệ thống văn bản hướng dẫn về cụng tỏc đăng kiểm tàu cỏ đó được bổ sung, song vẫn cũn cú những điểm chưa phự hợp với thực tiễn.Cụ thể:
+ Về hoạt động giỏm sỏt so với thực tế: Nhỡn chung cũn nhiều bất cập, sự giỏm sỏt chặt chẽ chỉ khi tàu mới xuất xưởng. Cỏc vấn đề liờn quan đến sữa chữa thỡ chỉ
mang tớnh hỡnh thức, bởi cỏc yếu tố chủ quan và vỡ lợi nhuận kinh tế, một trong nhưng nguyờn nhõn xảy ra cỏc vụ chỡm tàu khụng mong muốn.
+ Qui định về hệ thống tàu với thực tế: Qua nhiều lần sửa chữa và tu bổ thỡ cỏc yờu cầu về kết cấu, kớch thước… khụng cũn đảm bảo như trước, hầu hết chỉ mang tớnh tạm bợ. Chiều dày ống và cỏc đường ống mềm thỡ thay đổi liờn tục nờn khụng đảm bảo đỳng tiờu chuẩn, cỏc cửa thụng biển khụng kớn do hoạt động lõu ngày trong mụi trường nước mặn và dẫn đến sự làm việc khụng tin cậy và là nguyờn nhõn rũ rỉ nước, khụng đảm bảo an toàn.
+ Qui định về tớnh ổn định: Thực tế thỡ vấn đề ổn định tỏc động khụng nhỏ tới sự làm việc của cỏc ngư dõn nhưng hầu hết điều này khụng trỏnh khỏi, sự tỏc động đến tớnh mạng của con người là khụng lớn lắm. Nhận thấy thỡ sự lắc tàu là do bố trớ cỏc thiết bị khụng cõn bằng, súng giú… và cú thể tự cõn bằng.
+ Qui định về trang bị an toàn: Là yếu tố quan trọng và cấp thiết, hầu hết cỏc tàu đều trang bị đầy đủ. Nhưng bờn cạnh đú vỡ yếu tố chủ quan của một số tàu thỡ trang bị cỏc phao, số lượng phao theo yờu cầu qui phạm thỡ khụng đảm bảo vỡ vậy nếu cú tai nạn xảy ra thỡ sẽ đe dọa tới tớnh mạng con người.
+ Hầu hết việc trang bị cỏc thiết bị tớn hiệu tất cả tàu cỏ đỏnh bắt xa bờ là cũn mang yếu tố tạm bợ, cụng tỏc kiểm tra cũn nhiều bất cập nờn khả năng an toàn cho tàu là khụng cao hợp với thực tiễn và đặc tớnh của tàu cỏ.
1.4.2. Đề xuất phương ỏn
Để đảm bảo bảo đảm an toàn cho người và tàu cỏ hoạt động khai thỏc, ngoài việc thực hiện đỳng cỏc quy quy định bắt buộc của nhà nước về cụng tỏc an toàn cho người và tàu.
Nghiờn cứu sửa đổi, bổ sung cỏc quy định của Luật Thủy sản và những văn bản hướng dẫn cú nội dung liờn quan đến lĩnh vực đăng kiểm tàu cỏ phự hợp với thực tiễn và đặc tớnh của tàu cỏ.
Nõng cao chất lượng đào tạo nghiệp vụ đăng kiểm viờn tàu cỏ thụng qua cỏc hỡnh thức đào tạo nội bộ cũng như huy động sự tham gia của cỏc trường, cỏc cơ
Cú rất nhiều biện phỏp nhằm nõng cao tớnh tự động cho hệ thống tàu cỏ như: Hệ thống điều khiển tự động bằng khớ cụ điện, hệ thống giỏm sỏt, hệ thống điều khiển từ xa SMC (Station Monitoring Centre), điều khiển khụng người, điều khiển tự động PLC (programmable Logic Controler )… Trong đú, PLC là được sử dụng rộng rói và hiệu quả nhất.
Để lựa chọn loại điều khiển cho hệ thống tự động, ta sẽ so sỏnh PLC với thiết bị tự động khỏc như Rơ le.
Hỡnh 1.22: Đồ thị so sỏnh tớnh kinh tế của PLC và rơ le Bảng 1.3. Bảng so sỏnh hệ điều khiển Rơ le và PLC
Vỡ vậy, tụi chọn PLC để phục vụ cho việc nghiờn cứu và ứng dụng nhằm nõng cao hiệu quả cho hệ thống tàu cỏ đỏnh bắt xa bờ., điều khiển logic khả trỡnh PLC (Programmable Logic Controler).
CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ PLC. 2.1. Khỏi niệm PLC
PLC là tờn viết tắc của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển logic, cho phộp thực hiện linh hoạt cỏc thuật toỏn điều khiển logic qua một ngụn ngữ lập trỡnh.
Bộ điều khiển thỏa món cỏc yờu cầu sau:
- Lập trỡnh dễ dàng vỡ ngụn ngữ lập trỡnh dễ học. - Gọn nhẹ, dễ dàng bảo quản, tu sửa.
- Dung lượng bộ nhớ lớn để cú thể chứa được những chương trỡnh phức tạp. - Tớnh linh hoạt: cú thể sử dụng một bộ điều khiển cho nhiều đối tượng khỏc nhau với cỏc thuật toỏn điều khiển khỏc nhau.
- Hoàn toàn tin cậy trong mụi trường cụng nghiệp.
- Giao tiếp với cỏc thiết bị thụng tớn mỏy tớnh, nối mạng cỏc Modulemở rộng. - Khả năng bảo mật hệ thống khi sử dụng mó khúa.
- Giỏ cả phự hợp.
Đặc điểm:
- Giảm 80% số lượng dõy nối.
- Cụng suất tiờu thụ của PLC rất thấp.
- Được thiết kế để cú thể hoạt động tốt trong mụi trường cụng nghiệp (rung động, tiếng ồn, nhiệt độ, độ ẩm, nhiễu). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Cấu trỳc dạng Modulecho phộp thay thế dễ dàng, cú khả năng mở rộng và nõng cấp.
- Cú sẵn cỏc mạch ghộp nối cho phộp ghộp nối trực tiếp với một số thiết bị bờn ngoài.
- Được tớch hợp cỏc chức năng chuyờn dựng như đếm, định thời, điều khiển PID, điều khiển động cơ, truyền thụng cụng nghiệp...
- Việc kết nối dõy và mức điện ỏp tớn hiệu ở ngừ vào và ngừ ra được chuẩn húa.
- Ngụn ngữ lập trỡnh chuyờn dựng và dễ sử dụng nhờ sự hỗ trợ của thiết bị lập trỡnh.
- Thay đổi chương trỡnh điều khiển dễ dàng.
- Số lượng role và timer ớt hơn nhiều so với hệ điều khiển cổ điển. - Số lượng tiếp điểm trong chương trỡnh sử dụng khụng hạn chế.
- Thời gian hoàn thành một chu trỡnh trong điều khiển rất nhanh (vài ms) nờn làm tăng tốc độ sản xuất.
2.2. Ứng dụng PLC trong cụng nghiệp:
Giỏm sỏt &Điều khiển cỏc nhà mỏy cụng nghiệp:
+ PLC điều khiển khống chế nhiệt độ lũ cao trong nhà mỏy gang thộp. + PLC điều khiển khống chế nhiệt độ của nhà mỏy nhiệt điện.
+ PLC điều khiển nhà mỏy nước. + PLC điều khiển tay mỏy robot.
Điều khiển cỏc dõy chuyền sản xuất: + Dõy chuyền sản xuất đúng chai.
+ Dõy chuyền sản xuất đúng gúi sản phẩm dạng hạt. + Dõy chuyền sản xuất.
Giỏm sỏt, điều khiển giao thụng: + Điều khiển tớn hiệu đốn giao thụng. + Giỏm sỏt giao thụng
+ Điều khiển tàu điện, Metro. Trong lĩnh vực tàu tàu biển:
Tất cả điều khiển quy trỡnh hoạt động của bơm, cỏc valve, cỏc tớn hiệu cảnh bỏo và nõng cao sự làm việc ổn định của bơm, đảm bảo cho chỳng làm việc tin cậy, an toàn và kinh tế trờn cơ sở cỏc tỏc động kịp thời và chớnh xỏc nhờ được trang bị cỏc phương tiện tự động điều chỉnh, kiểm tra, bảo vệ và điều khiển. Cụ thể, cựng với một số cảm biến mức nước đỏy tàu, cảm biến khúi…sẽ liờn kết với bộ xử lý trung tõm tạo nờn bộ điều khiển hệ thống cho tàu.
Giới thiệu một số hệ thống điều khiển thường gặp .
Hỡnh 2.1: Hệ thống cắt đoạn sản phẩm .
(1) Thiết bị điều khiển. (PLC) (2) Thiết bị cắt (Actuator)
(3) Cảm biến xỏc định viền cắt (Sensor) (4) Động cơ quay trục cuộc (Actuator)
Hỡnh 2.2: Hệ thống cắt gạch
(1) Thiết bị điều khiển PLC
(2) Màn hỡnh giao tiếp với người dựng (HMI) (3) Động cơ kộo đẩy mỏy cắt (Actuator)
(4) Encoder xỏc định vũng quay và chiều dài sản phẩm (Sensor)
Hỡnh 2.3: Hệ thống phõn loại hộp
(1) Thiết bị điều khiển (PLC)
(2) Động cơ điều khiển cỏnh lỏi phõn loại sản phẩm (Actuator) (3) 3 Cảm biến xỏc định độ cao của sản phẩm (Sensor)
(4) Động cơ kộo dõy chuyền (Actuator)
2.3. Cơ sở lý thuyết PLC 2.3.1. Khỏi niệm phần cứng và phần mềm 2.3.1. Khỏi niệm phần cứng và phần mềm Phần cứng: Bao gồm + CPU (Bộ xử lý trung tõm): - Tốc độ tớnh toỏn, xử lý thụng tin. - Khả năng quản lý bộ nhớ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Khả năng quản lý cỏc Modulemở rộng. - Khả năng kết nối mạng.
+ Bộ nhớ (ROM, RAM, EEPROM):
- Lưu trữ trạng thỏi biến vào và ra.
- Lưu trữ kết quả chương trỡnh tớnh, kết quả trung gian. - Lưu trữ chương trỡnh điều khiển, hệ điều hành.
Nhiệm vụ: Thực hiện cỏc chức năng xử lý thụng tin cơ bản ở mức thấp nhất tức là cỏc tớn hiệu nhị phõn (0,1).
Phần mềm:
- Là cỏc chương trỡnh (program) điều khiển cỏc hoạt động phần cứng và chỉ đạo việc xử lý dữ liệu.Bao gồm:
+ Hệ điều hành (HĐH) và tập lệnh:
- HĐH nằm trong bộ nhớ ROM.
- Tập lệnh được xử lý trong bộ nhớ RAM và EEPROM dưới dạng mó lệnh.
+ Chương trỡnh soạn thảo, gỡ rối và cỏc tiện ớch:
- Nằm trong gúi phần mềm, cung cấp khả năng điều khiển và giao tiếp giữa người với mỏy, đi kốm với cỏc thiết bị phần cứng.
2.3.2. Khỏi niệm vũng quột và thời gian quột trong PLC Vũng quột (Scan cycle): Vũng quột (Scan cycle):
Chức năng của CPU là thực hiện lặp đi lặp lại một chuỗi cụng việc. Sự thực hiện cỏc cụng việc cú tớnh tuần hoàn này gọi là vũng quột.
Trong mỗi vũng quột, CPU thực hiện hầu hết hoặc toàn bộ cỏc cụng việc sau
(hỡnh 2.1):
Được biểu diễn như sau: (Xem hỡnh 2.4)
Hỡnh 2.4: Vũng quột của CPU. Thời gian vũng quột (scan timer).
Khỏi niệm:
Đặc điểm:
o Thời gian vũng quột (TGVQ) khụng cố định, tức là khụng phải vũng quột nào cũng thực hiện trong một thời gian như nhau.
o TGVQ phụ thuộc vào dung lượng của bộ nhớ, vào tốc độ của CPU.
o Thời gian quột nhanh chậm tựy thuộc vào số lệnh chương trỡnh được thực hiện và khối lượng dữ liệu truyền thụng.
o TGVQ quyết định tớnh thời gian thực của chương trỡnh điều khiển trong PLC.
o TGVQ càng ngắn thỡ tớnh thời gian thực càng cao.
2.3.3. Cấu trỳc PLC.
Hỡnh 2.5:Sơ đồ cấu trỳc đơn giản của PLC
Khối xử lý trung tõm CPU (Central Processing Unit ).
- Là linh kiện chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, cỏc bộ thời gian, bộ đếm và cổng truyền thụng.
Nhiệm vụ: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Bộ xử lý biờn dịch cỏc tớn hiệu vào và thực hiện cỏc hoạt động điều khiển theo chương trỡnh được lưu trong bộ nhớ của CPU.
- Truyền cỏc quyết định dưới dạng tớn hiệu hoạt động đến cỏc thiết bị ra.
Cấu tạo: Gồm cỏc mạch điều khiển, khối thuật toỏn và logic, cỏc thanh ghi chuyờn dụng và thanh ghi dữ liệu tạm thời.
Đầu tiờn cỏc thụng tin lưu trữ trong bộ nhớ chương trỡnh được gọi lờn tuần tự và được kiểm soỏt bởi bộ đếm chương trỡnh.
Tiếp theo là bộ xử lý liờn kết với cỏc tớn hiệu.
Cuối cựng là đưa kết quả điều khiển tới đầu ra.
Chu kỳ thời gian này gọi là thời gian quột (scan timer) như trỡnh bày ở phần trờn.
Hỡnh 2.6: Sơ đồ nguyờn lý PLC
Bộ nhớ trong. (Internal Memory)
- Là nơi lưu giữ chương trỡnh sử dụng cho cỏc hoạt động điều khiển.
Đặc điểm:
- Là loại bộ nhớ bỏn dẫn.
- Tương thớch về kớch thước và mức logic với cỏc thành phần khỏc của hệ thống.
- Tốc độ truy nhập cao. - Năng lượng tiờu thụ thấp.
Cỏc loại bộ nhớ sử dụng trong PLC: - ROM hệ thống ( Read-Only Memory):
Chứa chương trỡnh hệ thống (hệ điều hành) và dữ liệu cố định được CPU sử dụng.
Dựng để bảo vệ dữ liệu hoặc chương trỡnh, trỏnh bị xúa. - RAM( Random Access Memory) :
Là bộ nhớ khụng ổn định,dễ mất khi mất điện.
Chứa chương trỡnh và dữ liệu của người sử dụng (ghi và đọc ). - EPROM (Erasable Programable Read-only Memory):
Là bộ nhớ cố định cú thể lập trỡnh và xúa được .
Nội dung của EPROM cú thể xúa bằng tia cực tớm và cú thể lập trỡnh lại. - EEPROM (Electrically Erasable Programable ROM) :
Để lưu cố định chương trỡnh của người sử dụng cũng như những dữ liệu cần thiết mà người dựng lựa chọn.
Cho phộp lập trỡnh và xúa được bằng điện. Bộ đếm (counter):
- Là bộ đếm thực hiện chức năng đếm sườn xung của cỏc tớn hiệu đầu vào. - Là vựng nhớ mà hệ điều hành ghi nhớ cỏc giỏ trị đếm trong nú.
Kớ hiệu: Cx
Trong đú: x là số nguyờn trong khoảng 0 ữ 255
Tớn hiệu đếm tiến Tớn hiệu đếm lựi Tớn hiệu kớch đếm Tớn hiệu đặt (set) Giỏ trị đặt trước Tớn hiệu xúa
Hỡnh 2.7:Cỏc dạng tớn hiệu cú trong Counter
Bộ định thời (timer):
- Là bộ tạo thời gian trễ τ mong muốn giữa tớn hiệu logic đầu vào u(t) và tớn hiệu logic đầu ra y(t) (hỡnh 2.8) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
CU C-Bit CD Enable S PV R C-Word Bỏo trạng thỏi C-Word
Hỡnh 2.8:Sơ đồ tớn hiệu logic của bộ định thời.
- Là vựng nhớ mà hệ điều hành ghi nhớ cỏc giỏ trị đếm trong nú.
- Thời gian trễ τ mong muốn được khai bỏo với Timer bằng 1 giỏ trị 16 bớt. Bộ đệm (Proccess Image).
Là một vựng nhớ mà hệ điều hành ghi nhớ cỏc trạng thỏi tớn hiệu. Bớt nhớ (Bit memory).
Cỏc bớt Memory là cỏc phần tử nhớ mà hệ điều hành ghi nhớ trạng thỏi tớn hiệu. Khối ghộp nối vào.
Chức năng:_Nhận tớn hiệu vào từ cỏc thiết bị nhập (vớ dụ cỏc cảm biến, chuyển mạch...).
- Biến đổi cỏc tớn hiệu vào thành mức điện ỏp một chiều. -Thực hiện cỏch ly tĩnh điện bằng bộ ghộp nối quang. -Tạo tớn hiệu logic chuẩn đưa đến cỏc mạch trong PLC.
Mạch ghộp nối vào bao gồm cỏc khối :
-Bộ biến đổi: Nhận tớn hiệu từ cỏc cảm biến, chuyển mạch...Nếu tớn hiệu vào là điện ỏp xoay chiều thỡ bộ biến đổi chỉnh lưu thành điện ỏp một chiều cú giỏ trị nhỏ.
Đầu ra của bộ biến đổi khụng được đưa trực tiếp đến cỏc mạch trong PLC nhằm trỏnh cho nú khỏi ảnh hưởng của mạch ngoài.
-Mạch cỏch ly tĩnh điện: Bảo vệ cỏc mạch trong PLC nếu bộ biến đổi làm việc khụng chớnh xỏc, vỡ hầu hết cỏc mạch xử lý chỉ làm việc với điện ỏp 5V một chiều
-Mạch logic: Tớn hiệu được chuẩn húa về mức logic để đưa vào hệ thống (xem sơ đồ 2.9,2.10)
Đầu vào
Hỡnh 2.9: Sơ đồ mạch ghộp nối vào
Hinh 2.10: Sơ đồ nguyờn lý mạch ghộp nối vào
Khối ghộp nối ra.
Khối ghộp nối ra hoạt động tương tự khối ghộp nối vào (xem hỡnh 2.11): + Tớn hiệu một chiều chuẩn từ trong PLC qua cỏc mạch biến đổi đến cỏc đầu ra vật lý, cho phộp điều khiển trực tiếp cỏc tải một chiều và xoay chiều cụng suất nhỏ với cỏc mức điện ỏp khỏc nhau.
+ Bộ ghộp nối quang cũng được sử dụng để trỏnh cho cỏc mạch bờn trong PLC khỏi ảnh hưởng của cỏc thiết bị bờn ngoài.
Từ bộ đệm
Hỡnh 2.11: Sơ đồ mạch ghộp nối ra
Mạch ghộp nối ra bao gồm cỏc khối :
-Mạch logic, mạch cỏch li tĩnh điện : (Giống như khối ghộp nối vào).
-Mạch giao tiếp: Sử dụng rơle, tranzitor, triac cho phộp nối trực tiếp PLCvới tải cụng suất nhỏ.
Khi nối đầu ra với tải cụng suất lớn cần cú mạch cụng suất bờn ngoài. Bộ biến đổi Mạch cỏch li tĩnh điện Mạch logic Đến bộ