SCADA HE THONG SCADA TIỂU LUẬN SCADA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VIỆN KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ ========== BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN HỆ THỐNG SCADA VÀ DCS Đề tài ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG TRÊN TIA PORTAL VÀ PLC S7 1200 Nhóm 01 Sinh viên thực hiện Lê Hoài Nam (NT) Nguyễn Xuân Nam Dương Đình Nghĩa Nguyễn Tuấn Tú Lớp 58K – KTĐKTĐH Giảng viên hướng dẫn Th S Tạ Hùng Cường Nghệ An, 2022 MỤC LỤC Trang Mục lục 1 Chương 8 Các thiết bị truyền động 2 Mục đích 2 8 1 Các loại bộ truyền động 2 8 2 Xylanh tác động đơn 2 8 3 Xylanh tác động k.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VIỆN KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ

=====***=====

BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN

HỆ THỐNG SCADA VÀ DCS

Đề tài:

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG

TRÊN TIA PORTAL VÀ PLC S7 - 1200

Sinh viên thực hiện : Lê Hoài Nam (NT)

Nguyễn Xuân Nam Dương Đình Nghĩa Nguyễn Tuấn Tú

Lớp: 58K – KTĐK&TĐH

Giảng viên hướng dẫn : Th.S Tạ Hùng Cường

Nghệ An, 2022

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Chương 8: Các thiết bị truyền động 2

Mục đích 2

8.1 Các loại bộ truyền động 2

8.2 Xylanh tác động đơn 2

8.3 Xylanh tác động kép 4

8.4 Xylanh tác động – đệm 5

Kết luận 7

Tài liệu tham khảo 8

CHƯƠNG 1

CỞ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan về hệ thống SCADA

1.1.1 Cấu trúc một hệ thống SCADA

Scada là một phần trong hệ thống quản lý của nhà máy có mô hình như sau:

Hình 1.1 Mô hình cấu trúc hệ thống Scada

Hệ thống Scada là tập hợp các thành phần phần mềm và phần cứng cho phép giám sát và điều khiển các nhà máy, cả cục bộ và từ xa

Mọi hệ thống Scade đề có mô hình cấu trúc gồm 4 cấp thành phần cấu tạo chính:

 Cấp thiết bị

Bao gồm các thiết bị đo lường như cảm biến, bộ chuyển đổi tín hiệu đo lường, bộ truyền tín hiệu đo và thiết bị chấp hành như động cơ, biến tần, van và các bộ điều khiển van

Các thiết bị này có nhiệm vụ đo đạc các thông số sau đó được chuyển đến các bộ xử lý như PLC

 Hệ thống truyền thông

Bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp thiết bị đến các cấp điều khiển

 Cấp điều khiển cục bộ

Gồm các thiết bị trạm đầu xa RTU và thiết bị điều khiển logic PLC + HMI Đóng vai trò nhận tín hiệu từ các thiết bị đo lường để chuyển đến cấp điều khiển giám sát là máy tính SCADA – nơi phần mềm diễn giải và hiển thị dữ liệu cho phép người vận hành phân tích và phản ứng với các sự kiện hệ thống Sau

đó nhận lệnh từ trung tâm điều khiển giám sát để trực tiếp điều khiển lại cấp thiết bị

 Cấp điều khiển giám sát

Bao gồm hệ thống máy chủ phần mềm SCADA và màn hình giao diện HMI Vai trò là giám sát hoạt động hệ thống: phần mềm SCADA thu thập dữ liệu từ hệ thống đo PLC + RTU truyền đến trực tiếp gửi lệnh điều khiển lại Phần mềm SCADA xử lý, phân phối và hiển thị dữ liệu qua HMI, dữ liệu được phân phối đến một hệ thống các thiết bị nối mạng Các thiết bị này có thể là HMI, máy tính người dùng cuối và máy chủ

1.1.2 Ứng dụng của hệ thống SCADA trong công nghiệp và đời sống

SCADA là xương sống của nhiều ngành công nghiệp hiện đại, với vai trò quan trọng của mình SCADA được sử dụng rộng rãi ở tất cả các lĩnh vực, ví dụ như:

- Hệ thống quản lý sản xuất: điện, thép, dệt may, dược phẩm, hoá chất,

- Hệ thống quan trắc từ xa: trạm bơm, xử lý nước thải,

- Hệ thống giám sát toà nhà: nhiệt độ - độ ẩm, điều hoà không khí, chiếu sáng, điện năng tiêu thụ

Hình 1.2 Hệ thống Scada tại trạm bơm

Hình 1.3 Hệ thống Scada mô hình nhà thông minh

1.1.3 Lợi ích của hệ thống SCADA trong công nghiệp

Hệ thống SCADA sẽ cho phép các doanh nghiệp:

 Kiểm soát các quy trình công nghiệp tại chỗ hoặc từ xa

 Theo dõi, thu thập và xử ly dữ liệu thời gian thực.

 Tương tác trực tiếp với các thiết bị như cảm biến, van, máy bơm, động cơ và hơn thế nữa

 Ghi lại sự kiện vào tệp nhật ký

Từ những điều trên, SCADA giúp doanh nghiệp:

 Cải tiến quy trình hoạt động thong qua việc thu thập, lưu trữ và phân tích dữ liệu, nhà quản lý có cơ sở để cải thiện quy trình tốt hơn với chi phí thấp và hiệu quả hơn

 Nâng cao năng suất nhờ quá trình phân tích các quy trình sản xuất, nhà quản

lý có thể dùng các thông tin này để nâng cao năng suất sản xuất

 Cải thiện chất lượng sản phẩm thông qua việc phân tích các hoạt động, xử lý tình huống kịp thời, nhà quản lý có thể tìm cách hạn chế, ngăn chặn các sai sót, giảm lượng sản phẩm lỗi trong quá trình sản xuất

 Giảm thời gian và chi phí vận hành, bảo trì Giảm nhân sự giám sát

 Hệ thống Scada thay thế con người giám sát, điều khiển máy móc tại những khu vực nguy hiểm, độc hại

1.2 Tổng quan về hệ thống DCS

1.2.1 Hệ thống DCS là gì?

DCS là hệ thống mà quyền điều khiển không tập trung tại một nơi, mà nó phân tán, chia quyền điều khiển đến từng hiện trường, từng nhánh trong hệ thống

So với hệ thống điều khiển PLC, hệ thống DCS là một giải pháp toàn vẹn hơn Chúng bao gồm cả phần cứng, phần mềm và truyền thông cho toàn hệ thống

Ưu điểm của hệ thống DCS là nó có khả năng xử lý các tín hiệu analog và thực hiện chuỗi xử lý tính toán phức tạp Không những thế, chúng còn dễ dàng được tích hợp hay mở rộng

1.2.2 Các thành phần trong một hệ thống điều khiển phân tán DCS

Trong một hệ thống DCS có rất nhiều thành phần khác nhau Nhưng xét tổng thể, ta có thể chia làm 4 phần chính:

 Trạm điều khiển cục bộ

Là nơi thực hiện mọi chức năng điều khiển cho một công đoạn Các trạm điều khiển cục bộ thường được đặt rải rác gần khu vực hiện trường sản xuất

Các chức năng do trạm điều khiển cục bộ thực hiện như:

- Điểu khiển quá trình: Điều khiển các mạch vòng kín (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, )

- Điều khiển tuần tự

- Điều khiển logic

- Đặt các tín hiệu xử lý trong trường hợp có sự cố hệ thống

- Lưu trữ tạm thời các tín hiệu xử lý trong trường hợp mất liên lạc với trạm vận hành

- Nhận biết các trường hơp vượt ngưỡng giá trị và tạo các thông báo động

Hình 1.4 Điều khiển hệ thống DCS

 Trạm vận hành hệ thống DCS

Trạm vận hành thuộc cấp điều khiển giám sát, các trạm này được đặt tại phòng điều khiển trung tâm Các trạm vận hành có thể hoạt động song song và độc lập với nhau Người ta thường sắp xếp mỗi trạm vận hành tương ứng với một phân đoạn hoặc một phân xưởng để tiện điều khiển

Các chức năng của trạm vận hành gồm có:

- Hiển thị các hình ảnh chuẩn (hình ảnh tổng quan, hình ảnh từng mạch vòng, hình ảnh điều khiển tuần tự, các đồ thị thời gian thực, )

- Hiển thị các hình ảnh đồ hoạ tự do (lưu đồ công nghệ, các phím điều khiển)

- Tạo và quản lý các công thức điều khiển

- Xử lý các sự kiện, sự cố

- Lưu trữ và quản lý dữ liệu

- Chuẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống

- Hỗ trợ lập báo cáo tự động

 Trạm kỹ thuật – phát triển hệ thống DCS

Trạm kỹ thuật là nơi đặt các công cụ phát triển hệ thống DCS, cho phép đặt cấu hình, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện người máy, cho hệ thống

 Hệ thống truyền thông

Khi sử dụng cấu truc IN/OUT phân tán, các trạm điều khiển cục bộ sẽ được bổ sung các module giao diện bus để nối với các trạm IN/OUT từ xa và một số thiết bị trường thông minh

Đối với môi trường cháy nỏ; còn các yêu cầu kỹ thuật đặc biệt khác về chuẩn truyền dẫn, vật liệu cáp và tính năng điện học của các linh kiện mạng, cáp truyền,

1.2.3 Chức năng của hệ thống DCS

Chức năng chính và là chức năng quan trọng nhất của DCS là điều khiển toàn bộ các quá trình công nghệ trong nhà máy Chức năng điều khiển do các thiết bị điều khiển cảm nhận, được đặt tại phòng điều khiển trung tâm hoặc trong các trạm điều khiển

DCS thực hiện tất cả các chức năng điều khiển cơ bản của một nhà máy Các thành phần thực hiện các chức năng điều khiển cơ bản trong DCS gọi là các khối hàm Mỗi khối hàm đại diện cho một bộ phần nhỏ nhất trong bài toán điều khiển Việc thực hiện thiết kế chức năng điều khiển thực chất là cách kết hợp các khối hàm lại với nhau sao cho phù hợp

- Chức năng thực hiện các thuật toàn điều chỉnh tự động: Tự động thực hiện điều chỉnh phản hồi cho các vòng của các quá trình liên tục

- Chức năng thực hiện thuật toán điều khiển tuần tự: Được thực hiện cho một số công đoạn làm việc theo chuổi sự kiện nối tiêp trong nhà máy

- Chức năng thực hiện các thuật toán phức tạp: Hệ thống DCS là hệ thống điều khiển ứng dụng cho các nhà may co quy mô lớn; công nghệ hiện đại

và phức tạp nên cần có những thuật toán tiên tiến để giải quyết các bài toán tối ưu và tiêt kiệm nguyên liệu

Hệ thống DCS cho phép chúng ta biểu diễn toàn bộ các quá trình; thiết bị trong nhà máy lên màn hình một cách trực quan và sinh động, cung cấp các giao diện vận hành và giám sát

Bên cạnh các chức năng điều khiển, giám sát trạng thái; việc đưa ra các cảnh báo cho người vận hành và các gợi ý xử lý cũng là một yêu cầu không thể thiếu đối với bất cứ một hệ thống DCS nào

1.3 Tổng quan về trạm trộn bê tông

1.3.1 Trạm trộn bê tông là gì?

Hình 1.5 Trạm trộn bê tông

Trạm trộn bê tông là một thiết bị trộn bê tông được dùng tại các nhà máy sản xuất bê tông, hay dùng trong xây dựng Các loại trạm trộn bê tông được ứng dụng trong các công nghệ kỹ thuật hiện đại Vì thế năng suất và hiệu quả lao động của trạm trộn bê tông rât cao, hỗ trợ đắc lực cho các công trình xây dựng

1.3.2 Cấu tạo chung của trạm trộn bê tông

Mỗi trạm trộn bê tông thường có 3 bộ phận chính:

 Bãi chứa vật liệu: là khoảng đất trống dùng để chứa vật liệu

 Hệ thống máy trộn bê tông: bao gồm hệ thống thùng chưa liên kết với hệ thống định lượng dùng để xác định chính xác tỷ lệ các loại nguyên liệu Hệ thống băng tải dùng để chuyển vật liệu vào thùng trộn

 Hệ thống cung cấp điện: trạm trộn bê tông sử dụng nhiều động cơ công suất lớn, vì vậy đối với dây chuyền này cần có một hệ thống cung cấp điện phù hợp để cung cấp cho các động cơ cũng như thiêt bị khác

1.3.3 Nguyên tắc hoạt động của trạm trộn bê tông

Hầu hết các trạm trộn bê tông xi măng tự động hiện nay đều hoạt động theo quy trình và nguyên tắc dưới đây:

- Nhập đầu vào về thông tin, khối lượng, tỷ lệ để tạo một mẻ bê tông như mong muốn vào hệ thống điều khiển

- Bật nguồn công tác cho hệ thống tự động hoạt động

- Định lượng các vật liệu theo tiêu chuẩn cần thiết

Đầu tiên là quá trình cấp liệu cho hệ thống trạm trộn: Xi măng được lữu trữ trong các silo, cát, đá, sỏi được băng tải hoặc tời kéo vận chuyển đổ đầy vào các phễu cấp liệu

Tiếp theo, người điều khiển cần thiết lập các thông số về tỉ lệ cấp liệu vào

hệ thống điều kiển tự động Khi bắt đầu vận hành, hệ thống sẽ lấy vào nguyên vật liệu theo tỉ lệ đã được định sẵn Sau đó vật liệu được đưa lên cối trộn, tại đây vật liệu cát, đá, sỏi, xi măng và phụ gia được hòa trộn với nước Dưới sự vận hành của máy trộn bê tông để tạo nên những mẻ bê tông chất lượng đúng như yêu cầu

CHƯƠNG 2

MÔ PHỎNG HỆ THỐNG

KẾT LUẬN

SCADA là hệ thông quan trọng hàng đầu đối với các nhà máy công nghiệp lớn bởi khả năng duy trì hiệu quả, xử lý dữ liệu giúp đưa ra các quyết định thông minh kịp thời và dự báo các sự cố có thể xảy ra Chính vì vậy, đầu tư xây dựng các hệ thống Scada đang trở thành xu hướng được nhiều nhà máy công nghiệp tại Việt Nam quan tâm

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Trần Xuân Tuỳ, Trần Minh Chính, Trần Ngọc Hải, Điều khiển thuỷ lực khí

nén, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2016.

[2] Bùi Hải Triều, Nguyễn Ngọc Quế, Đỗ Hữu Quyết, Nguyễn Văn Hưu,

Truyền động thuỷ lực và khí nén, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006.

[3] Andrew Parr, Hydraulics and Pneumatics: A Technican’s and Engineer’s

Guide, Elsevier Science & Technology, 2011.

[4] Ian C.Turner, Engineering applications of Pneumatics and Hydraulics:

Second edition.