Ứng dụng mạng truyền thông profibus – DP xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát dây chuyền xuất sản phẩm phân xưởng kho bến II – công ty tuyển than cửa ông

Ứng dụng mạng truyền thông profibus – DP xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát dây chuyền xuất sản phẩm phân xưởng kho bến II – công ty tuyển than cửa ông

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TUYỂN THAN CỬA ÔNG 4

1.1 Lịch sử phát triển của công ty tuyển than Cửa Ông 4

1.2 Giới thiệu về mặt bằng tác nghiệp của công ty 5

1.2.1 Vị trí địa lý 5

1.2.2 Điều kiện địa chất tự nhiên,kinh tế xã hội 5

1.3 Chức năng, nhiệm vụ của công ty tuyển than Cửa Ông 6

1.4 Cơ cấu tổ chức và chế độ làm việc của công ty 7

1.4.1 Cơ cấu tổ chức 7

1.4.2 Chế độ làm việc 11

1.5 Hệ thống cung cấp điện cho toàn công ty 11

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TRONG PHÂN XƯỞNG KHO BẾN II – CÔNG TY TUYỂN THAN CỬA ÔNG 14

2.1 Sơ đồ công nghệ của phân xưởng kho bến II 14

2.2 Hệ thống cung cấp điện cho phân xưởng kho bến II 14

2.3 Hệ thống tự động hóa của phân xưởng kho bến II 22

2.4 Nhận xét và rút ra định hướng cho đề tài 23

CHƯƠNG 3 : LÝ THUYẾT TRUYỀN THÔNG MẠNG PROFIBUS – DP 24

3.1 Tổng quan về mạng Profibus – DP 24

3.1.1 Cấu hình hệ thống và thiết bị 24

3.1.2 Trao đổi dữ liệu giữa Master và Slave 25

3.1.3 Đồng bộ hóa dữ liệu vào/ra 27

3.2 Giới thiệu về module EM-277 27

3.2.1 Các thông số của EM-277 28

3.2.2 Cấu trúc vùng nhớ của Master và Slave 29

3.2.3 Thiết lập địa chỉ mạng DP cho khối EM-277 30

3.2.4 Truyền dữ liệu giữa trạm chủ và khối EM-277 30

CHƯƠNG 4 : ỨNG DỤNG MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFIBUS – DP XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN XUẤT SẢN

PHẨM PHÂN XƯỞNG KHO BẾN II 35

4.1 Giới thiệu về các thiết bị tự động hóa có trong đề tài 35

4.1.1 Giới thiệu về các loại cảm biến trong băng tải vận chuyển than 35

4.1.2 Giới thiệu về thiết bị điều khiển logic khả trình PLC S7-300/CPU 315C – 2PN/DP và PLC S7-200/CPU 226 AC/DC/RELAY 44

4.2 Ứng dụng mạng truyền thông profibus – DP xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát dây chuyền xuất sản phẩm phân xưởng Kho Bến II 49

4.2.1 Xây dựng chương trình điều khiển 49

4.2.2 Quy định các tín hiệu vào/ra và các bít nhớ trong PLC 74

4.2.3 Chương trình điều khiển dây chuyền xuất sản phẩm phân xưởng Kho Bến II 77

CHƯƠNG 5 : XÂY DỰNG GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN XUẤT SẢN PHẨM PHÂN XƯỞNG KHO BẾN II 78

5.1 Khai báo các tags truyền thông PLC – WinCC 78

5.2 Xây dựng giao diện điều khiển và giám sát 80

5.2.1 Giao diện Home 80

5.2.1 Giao diện điều khiển và giám sát dây chuyền xuất sản phẩm phân xưởng Kho Bến II 80

5.2.2 Giao diện giám sát truyền thông 81

PHỤ LỤC 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 132

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại hiện nay, song song với việc phát triển xã hội, quá trình côngnghiệp hóa – hiện đại hóa cũng phát triển mạnh mẽ và không ngừng đòi hỏi mức độ tựđộng hóa ngày càng cao

Trong quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, nhu cầu về năng lượngngày càng cao đòi hỏi ngành khai thác khoáng sản đặc biệt là khai thác than phải đảm bảođược số lượng cũng như chất lượng khai thác Đi đôi với công cuộc khai thác than thì chếbiến, phân loại, phân phối than thành phẩm là một chiến lược giúp nâng cao hiệu quả củangành công nghiệp khai thác than

Công ty tuyển than Cửa Ông là một trong những công ty có hiệu suất cũng nhưchất lượng tuyển than vào bậc nhất Việt Nam Trong thực tế công ty đã và đang áp dụngnhững kỹ thuật hiện đại của các nước tiên tiến trên thế giới với mức độ tự động hóa cao

Sau gần hai tháng thực tập tại công ty tuyển than Cửa Ông, với sự chỉ bảo tận tình

của thầy giáo hướng dẫn : Th.s Đào Hiếu và các thầy cô trong bộ môn Tự Động Hóa

cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các phòng ban công ty tuyển than Cửa Ông Đặc biệt làcác cô, chú, anh, chị tại phân xưởng kho bến II đã chỉ bảo nhiệt tình, cung cấp tài liệu để

em có thể hoàn thành tốt đợt thực tập này

Với các tài liệu thu thập được và các tài liệu tham khảo, cùng kiến thức được trang

bị trong nhà trường, kiến thức học được trong đợt thực tập, đồ án tốt nghiệp của em đã

được hoàn thành với đề tài : “Ứng dụng mạng truyền thông Profibus – DP xây dựng

hệ thống điều khiển và giám sát dây chuyền xuất sản phẩm phân xưởng Kho Bến II – Công ty tuyển than Cửa Ông”.

Tuy nhiên do kiến thức và thời gian hoàn thành đồ án còn hạn chế nên bản đồ ántốt nghiệp của em không tránh khỏi những thiếu xót Rất mong được sự đóng góp ý kiếncủa quý thầy cô cùng toàn thể các bạn sinh viên để bản đồ án này được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện :

CHƯƠNG 1 :

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TY TUYỂN THAN CỬA ÔNG – TKV

1.1 Lịch sử phát triển của công ty tuyển than Cửa Ông

Tên doanh nghiệp : Công ty tuyển than Cửa Ông - VINACOMIN

Trụ sở đơn vị : Phường Cửa Ông – Thị xã Cẩm Phả - Tỉnh Quảng Ninh

Điện thoại : 0333 865 043

Fax : 0333865656

Công ty tuyển than Cửa Ông với tên gọi đầu tiên là xí nghiệp bến Cửa Ông là mắtxích cuối cùng hết sức quan trọng trong dây truyền công nghệ khai thác, chế biến và tiêuthụ than của vùng mỏ Cẩm Phả - Quảng Ninh,được thực dân Pháp xây dựng từ năm 1894đến năm 1924 thì hoàn thành Cơ cấu bao gồm hệ thống sàng tuyển (nhà máy tuyển than1), cầu trục pooctich, cảng chính, hệ thống đường sắt vận chuyển than về nhà sàng và racảng tiêu thụ Trong giai đoạn này năng suất của nhà máy còn thấp, lực lượng cán bộ,công nhân viên còn ít Sau hòa bình lặp lại, chúng ta tiếp quản và khôi phục lại sản xuất

Ngày 20 tháng 8 năm 1960, thủ tướng chính phủ quyết định cho phép thành lập xínghiệp Bến Cửa Ông Ngày 12 tháng 8 năm 1974, bộ điện và than quyết định đổi tênthành xí nghiệp Tuyển Than Cửa Ông trực thuộc công ty than Hòn Gai

Năm 1980, được sự giúp đỡ của Ba Lan, xí nghiệp xây dựng thêm nhà máy tuyểnthan II và hệ thống bốc rót Hitachi của Nhật Bản

Tháng 10 năm 1986, công ty than Cẩm Phả được tách ra và xí nghiệp tuyển thanCửa Ông là một đơn vị thành viên hạch toán phụ thuộc dưới sự điều hành của công tythan Cẩm Phả

Năm 1996 bộ trưởng bộ Công Nghiệp ra quyết định số 2607/ QĐ- TCCB về việcthành lập doanh nghiệp nhà nước, xí nghiệp tuyển than Cửa Ông là thành viên của tổngcông ty than Việt Nam, có tư cách pháp nhân hạch toán độc lập, chịu trách nhiệm về sốvốn được giao, duy trì và bảo toàn phát triển vốn

Ngày 01 tháng 10 năm 2002, hội đồng quản trị tổng công ty than Việt Nam raquyết định số 405/QĐ- HĐQT về việc đổi tên xí nghiệp tuyển than Cửa Ông thành công

ty Tuyển than Cửa Ông

Qua quá trình thay đổi tổ chức quản lý công ty Tuyển Than Cửa Ông trực thuộctổng công ty Than- Khoáng Sản Việt Nam, sau là tập đoàn than Việt Nam nay trực thuộctập đoàn công nghiệp Than- Khoáng Sản Việt Nam Công ty có quy mô sản xuất lớn cùngvới việc đổi mới công nghệ, đầu tư máy móc thiết bị hiện đại, lực lượng cán bộ công nhânviên tăng lên rất nhiều cùng với trình độ tay nghề ngày càng cao Công ty đảm bảo việclàm và mức sống ổn định cho người lao động.

Công ty đã xây dựng khu nhà văn hoá, trạm thu phát truyền hình, câu lạc bộ, thưviên, phòng truyền thống, nơi vui chơi và đào tạo năng khiếu thể thao, nhạc hoạ cho họcsinh trong khu vực Đặc biệt tháng 8 năm 2000, công ty khánh thành sân vận động CửaÔng có sức chứa đạt tiêu chuẩn Quốc Gia

Với sự cố gắng nỗ lực của toàn thể cán bộ, công nhân viên cùng những thành tích

đã đạt được năm 1997 công ty đã được đảng và nhà nước trao tặng “Huân chương laođộng hạng ba” và được phong tặng danh hiêu cao quý “Anh hùng lao động thời kỳ đổimới” vào năm 2005

1.2 Giới thiệu về mặt bằng tác nghiệp của công ty

1.2.1 Vị trí địa lý

Công ty tuyển than Cửa Ông nằm trong khu vực phường Cửa Ông, cách thì xãCẩm Phả 9Km về phía Đông Bắc, với kinh tuyến 107022’ và vĩ tuyến 21001’ Mặt bằngsản xuất có chiều dài 2.5Km và chiều rộng 0,6Km nằm dọc theo bờ vịnh Bái Tử Long vàquốc lộ 18A Khu vực cảng nằm trong mặt bằng công ty có lạch sâu hơn 9Km, tàu có tảitrọng 6 vạn tấn có thể ra vào cảng được, ngoài ra còn có nhiều cảng bến nhỏ dùng choviệc tiêu thụ than nội địa

1.2.2 Điều kiện địa chất tự nhiên, kinh tế xã hội

1 Điều kiện địa chất tự nhiên

Địa chất khu vực sản xuất của công ty khá ổn định : Ở độ sâu 1 – 10m là lớp đấtcát sét, ở độ sâu 20m là lớp đá phong hóa, lớp cuối cùng là lớp đất đá gốc sa thạch và đất

đá diệp thạch Công ty tuyển than Cửa Ông nằm ở vùng Đông Bắc thuộc miền khí hậunhiệt đới ven biển nên chia làm hai mùa rõ rệt : mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3, mùamưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10 và chiếm khoảng 80% - 90% lượng mưa cả năm,lượng mưa trung bình từ 200 – 250 mm ảnh hưởng rất lớn đến việc vận chuyển than từcác mỏ về và đi tiêu thụ

2 Điều kiện kinh tế - xã hội của sản xuất

 Giao thông : Công ty có mặt bằng sản xuất nằm cạnh quốc lộ 18A và cảng biển rótthan trực tiếp nên điều kiện giao thông là vô cùng thuận lợi

 Điện nước : Luôn được đáp ứng đầy đủ Nguồn điện được cung cấp từ trạm pha 2Cẩm Thịnh Nguồn nước công ty đã đầu tư vào hồ Baza, đây là nơi cung cấp nước chínhcho sản xuất của công ty

 Mặt bằng công ty : Nằm trên quốc lộ nên tập trung một bộ phận dân cư khá đôngđảo, với mức sống của người dân là khá cao Điều này tạo điều kiện cho công ty tuyểndụng lao động một cách thuận lợi

1.3 Chức năng, nhiệm vụ của công ty tuyển than Cửa Ông

 Chức năng, nhiệm vụ của Công ty

- Vận chuyển than nguyên khai từ các mỏ về sàng tuyển thành các loại than thànhphẩm để tiêu thụ, vận tải bằng đường sắt, đường thuỷ, đường bộ

- Sửa chữa các phương tiện vận tải, chế tạo các phụ tùng, sản xuất vật liệu xâydựng, gia công chế tạo sản phẩm cơ khí

- Xây dựng các công trình công nghiệp, dân dụng thuộc công ty quản lý

- Kinh doanh dịch vụ đời sống và du lịch, may mặc xuất khẩu và quần áo bảo hộlao động

- Những mặt hàng sản xuất khác bao gồm: gia công may mặc, phụ tùng cơ khí đểphục vụ sửa chữa

 Nguồn cung cấp than

- Nguồn than Cẩm Phả là nơi cung cấp nguyên liệu cho Công ty tuyển than CửaÔng Nơi đây thuộc bể than Đông Bắc loại than Antraxit Do các yếu tố địa chất, địa tầngcủa vỉa than từ xưa nên than có lẫn nhiều đá trong quá trình khai thác Than bị vỡ vụnnhiều, cấp hạt -15mm trong than nguyên khai lớn khoảng 80% Tại khu vực Cẩm Phả,than được khai thác với hai hình thức là khai thác lộ thiện (Cọc Sáu, Cao Sơn, Đèo Nai…)

và khai thác hầm lò (Mông Dương, Khe Chàm, Thống Nhất…)

- Công nghệ sàng tuyển của Công ty được đầu tư hoàn chỉnh, đồng bộ theo hướngkinh doanh đa dạng hoá sản phẩm Dây chuyền công nghệ của Công ty gồm hai dâychuyền chính là “dây chuyền đen” (dây chuyền công nghệ Tuyển than I- Kho Bến I” và “dâychuyền vàng” (dây chuyền công nghệ tuyển than II- Kho Bến II) Hình 1.1

Hỡnh 1.1 Sơ đồ dũng than nguyờn khai và sản phẩm tuyển.

1.4 Cơ cấu tổ chức và chế độ làm việc của cụng ty tuyển than Cửa ễng

1.4.1 Cơ cấu tổ chức

Bộ mỏy quản lý của cụng ty tuyển than Cửa ễng – VINACOMIN được tổ chứctheo mụ hỡnh trực tuyến chức năng và được phõn thành hai cấp : cấp cụng ty và cấp phõn

Cấp liệu tuyển

than I

Cấp liệu tuyển than II

Ga cửa ông(Vận tải bằng đ ờng sắt)

Kho tràn nguyên khai

Các đơn vị khác

Khe chàm

xưởng Mô hình tổ chức này khá hợp lý và đáp ứng được các nhiệm vụ chủ yếu gồm quản

lý – điều hành, trực tiếp sản xuất Bộ máy quản lý của công ty bao gồm :

1 Ban giám đốc

 Giám đốc công ty

 5 phó giám đốc

+ Phó giám đốc sản xuất

+ Phó giám đốc công nghệ cơ điện

+ Phó giám đốc kỹ thuật – vận tải

+ Phó giám đốc đầu tư xây dựng cơ bản

+ Phó giám đốc kinh tế - đời sống

 Kế toán trưởng

2 Các phòng ban chức năng

Gồm 18 phòng ban chức năng : Mỗi phòng có một trưởng phòng, có chức năngtham mưu cho giám đốc Trực tiếp chịu sự chỉ đạo của giám đốc hoặc phó giám đốc phâncông phụ trách

 Phòng kế hoạch

 Phòng tiêu thụ

 Phòng lao động tiền lương

 Phòng thống kê kế toán tài chính

 Phòng quản lý vật tư

3 Các phân xưởng sản xuất

Bao gồm 18 phân xưởng sản xuất Các phân xưởng này được tổ chức :

 Bộ phận sản xuất chính

 Bộ phận sản xuất phụ trợ

 Bộ phận sản xuất phụ khác

Cơ cấu tổ chức ở các phân xưởng sản xuất như sau :

- 1 quản đốc : chịu trách nhiệm chung về mọi mặt trước giám đốc và phó giám đốc

- Các phó quản đốc : giúp việc cho quản đốc và chịu trách nhiệm trước quản đốc về lĩnhvực mình được giao quản lý

- Các nhân viên kinh tế, thống kê, kỹ thuật : chịu trách nhiệm về lĩnh vực mình được giao

Hỡnh 1.2 :Sơ đồ tổ chức quản lý của Cụng ty.

Pgđ

công nghệ

Pgđ

vận tải

Pgđ

kinh tế

Kế toán tr ởng

Phòng ban chức năng

1.P Điều khiển2.P Cơ điện3.P Tuyển khoáng4.P TCLĐTL5.P Vi tính6.P Môi tr ờng7.P An toàn8.P XD cơ bản

9 P Vật t 10.P Kế toán11.P Kế hoạch12.P Bảo vệ13.P Vận tải14.P TC ĐT15.P Thi đua16.P Y tế

PX sản xuất chính1.PX Vận tải2.PX T.Than I3.PX T.Than II4.PX T.Than III5.PX Kho bến I6.PX Kho bến II7.PX Kho bến III

PX phụ1.PX Điện n ớc2.PX Ôtô

3.PX Cơ khí4.PX Đ ờng sắt5.PX Xây dựng6.PX ĐM Toa xe7.PX May DV8.PX Giám định9.PX Cân

10.Đội xe con11.PX D.Vụ TH

Đội sản xuất

Tổ sản xuất

Pgđ

tt vh

4 Tìm hiểu về tổ chức quản lý của phòng Cơ Điện

Phòng cơ điện nằm trong cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý điều hành sản xuất thuộccông ty Tuyển than Cửa Ông, được giám đốc công ty quyết định thành lập, sát nhập, giảithể tuỳ theo yêu cầu nhiệm vụ sản xuất, kinh doanh của Công ty

Phòng Cơ Điện có nhiệm vụ:

- Tổ chức quản lý thiết bị cơ điện của công ty

- Tổ chức quản lý thiết bị có yêu cầu nghiêm ngặt về an toàn lao động, thiết bị nâng, thiết

- Lập phương án tổ chức sửa chữa đột xuất máy móc thiết bị khi cần

- Xây dựng, hiệu chỉnh, bổ sung quy trình, quy phạm vận hành thiết bị hiện có

- Thường xuyên tổ chức kiểm tra việc thực hiện các quy trình quy phạm, các quy địnhtrong công tác sửa chữa, vận hành, bảo dưỡng thiết bị tại các đơn vị sản xuất

- Tham mưu cho lãnh đạo công ty trong các lĩnh vực đổi mới thiết bị, giá mua giá bán vật

tư phụ tùng và tài sản thanh lý…

- Tham gia xây dựng định mức kỹ thuật về tiêu hao điện năng, tiêu hao nhiện liệu, dầu

mỡ, vật tư phụ tùng cho công tác sửa chữa, duyệt định biên lao động, vân hành thiết bị…

- Mở sổ quản lý hồ sơ kỹ thuật cơ điện của công ty…

Định biên của phòng:

Phòng có 14 người, trong đó:

- Phó trưởng phòng trực tiếp giúp việc cho trưởng phòng: 03 người

Hình 1.3 Sơ đồ cơ cấu tổ chức phòng cơ điện.

1.4.2 Chế độ làm việc của công ty

Công ty bố trí : 3ca/ngày, một tuần đổi ca một lần Ngày công chế độ của công tyquy định: tổng số ngày trong năm : 365 ngày; số ngày nghỉ tuần trong năm : 52 ngày; sốngày nghỉ lễ 10 ngày; số ngày nghỉ bình quan : 15 ngày; số ngày làm theo chế độ : 288ngày

Hiện nay công ty đang bố trí thời gian làm việc như sau :

- thời gian làm việc :8giờ

- thời gian chuẩn kết : 30 phút

- thời gian nghỉ giữa ca ăn trưa : 30 phút

- thời gian làm ra sản phẩm : 7 giờ

1.5 Hệ thống cung cấp điện cho toàn công ty

Toàn bộ hệ thống lưới điện 6 KV của công ty Tuyển Than Cửa Ông được cấp bởitrạm 35/6 KV đặt tại phân xưởng điện nước

Trạm 35/6 KV lấy điện từ hai đường dây 35 KV lộ 373 phía biển và 374 phía núi do điệnlực Quảng Ninh cấp Trong đó lộ 373 vận hành thường xuyên và lộ 374 để dự phòngnóng

Việc sử dụng nguồn điện 35 KV lộ 373 hay 374 là do điện lực Quảng Ninh quyđịnh và thông báo qua phòng điều khiển công ty hoặc phòng cơ điện

- Điện áp phía 35 KV cho phép: 35  11,7%

- Điện áp phía 6KV cho phép: 6  5.0%

Trạm 35/6KV có:

- Hai máy biến áp 10000KVA 35/6 KV đấu sao/ tam giác T1 và T2 Hai máy thay đổinhau làm việc cứa 15 ngày đổi một lần vào các ngày 15 (30) trong đó một máy làm việc

và một máy dự phòng nóng

- Một máy biến áp 63 KVA 6/0,2 KV cung cấp điện tự dùng

Nguồn điện thao tác là nguồn một chiều 110 V lấy từ ba nguồn là tự dùng, ác quy, trạmES1

Trạm cung cấp điện cho các trạm điện ES1, ES2 (cũ và mới), 4RW, trạm điệntuyển I, tuyển III, PX điện nước, các trạm bơm, trạm điện dân dụng… và một số đơn vị

cơ quan lân cận

Trạm 35/6 KV có bốn phương án cấp điện cho phụ tải phía 6 KV:

1- Trạm cấp điện 35 KV từ lộ 373 có hai phương án:

a, Trạm điện ES1 và ES2

Là hai trạm điện đều do Nhật Bản hãng Hitachi thiết kế và lắp đặt năm 1978, nhậnđiện từ hai lộ cáp A và B thiết bị của hai trạm đều là thiết bị trọn bộ của Nhật thiết kế lắpđặt và chỉnh định

Trạm gồm các máy biến áp 50 KVA (cho điều khiển) đến 560 KVA và 750 KVA Trạm

có các máy cắt 6 KV (máy cắt không khí) cắt điện cho các phụ tải và các biến thế Ngoài

ra còn có các Aptomat, cầu dao cách ly, công tắt tơ, các loại rơle, tụ bù…

- Ba máy biến áp 300 KVA 6,6 – 5,4 KV/ 380V đấu  / cấp điện cho ba máy ST1, RC1,RC2 thuộc tràn nguyên khai nhà máy tuyển than II.

- Một máy biến áp 50 KVA 6,6 – 5,4 KV/ 380 đấu  / cấp điện phụ tải ánh sáng và biến

áp điều khiển

* Trạm ES2 cũ và mới:

- Nhận điện từ tủ 3A và 3B, có thể vận hành độc lập hoặc đồng thời Do yêu cầu mở rộngthiết bị xây dựng thêm trạm ES2 mới

- Trạm ES2 cũ gồm: 2 MBA 50 KVA; 2 MBA 750 KVA; và 6 MBA 300KVA

- Trạm ES2 mới gồm: 2 MBA 50KVA; 3 MBA 750 KVA; 2 MBA 630KVA; 5 MBA 400MBA và hai tụ bù công suất 2x 150 KVAr

b,Trạm 4RW

- Trạm có 4 phương án cấp điện từ hai lộ A và B của tủ 1A và 1B trạm 35/ 6KV và mộtđầu cáp C dự phòng từ tủ 5B (trạm 35/ 6 KV) Phân phối điện 6 KV cho các máy biến ápđộng lực, ánh sáng cho nhà máy tuyển than II Đây là trạm có phụ tải lớn nhất công ty.Toàn trạm có 6 MBA 1000KVA 6/ 0,4 KV đấu Y/Y cấp điện cho trạm 4RT- điện ánhsáng

- Trạm được đặt từ tầng 14m nhà rửa tuyển than II, còn các máy biến áp được đặt ở trongtầng 0m

- Được trang bị hệ thống bảo vệ dòng điện một chiều 110 V của tụ tự dùng và một dàn ắcquy gồm 10 bộ ắc quy kiềm

- Bình thường nguồn điều khiển và bảo vệ cấp qua tủ tự dùng DC110V, khi mất điện tủ tựdùng hệ thống ắc quy mới cấp điện DC110V

Ngoài ra trạm 35/ 6 KV còn cung cấp cho các trạm ngoài trời (trạm cầu trục khobến 1, cầu trục kho bến 3…) và một số đợn vị cơ quan lân cận (trạm sân vận động, trạmcảng kinh doanh, dự án nhiệt điện…)

đổ xuống B18 hoặc B15 tuỳ theo hệ thống cần đổ (nếu kho than giữa B16 và B17 đầy thì

sẽ đổ sang B15 để chuyển sang kho bên cạnh)

Than trên băng B18 sẽ được máy ST4, ST5 đánh thành đống Các máy RC5, RC6

có nhiệm vụ bốc than lên băng B16 hoặc B17 Than từ B17 đổ lên B17A, băng B17A cóthể cấp cho B19 hoặc B20 để đổ xuống B12 (B13) (B21) Các băng này chạy dài trêncảng lần lượt được các máy rót SL1, SL2, SL3 bốc và rót xuống tàu Tương tự than từbăng B16 có thể đổ xuống B19 (B20) và cấp cho các băng B12, B13, B21  SL1, SL2,SL3

Than sach từ tuyển than II cấp cho B6, tiếp tục cấp cho B7 hoặc có thể cấp choB15A nếu kho than giữa B8 và B9 đầy Các máy ST2, ST3 có nhiệm vụ đánh đống ở khothan giữa B8 và B9, các máy RC3 và RC4 có nhiệm vụ xúc bốc than lên các băng B8, B9cấp cho B10 (B11) đổ vào các băng B12, B13, B21 SL1, SL2, SL3

Hệ thống kho II: Từ kho số 9 đến kho số 15 đón than từ tuyển than 1 qua ST4+5.Khi cần có thể đón than của tuyển than 2 qua ST2+3 rồi qua B6 đến B7 hoặc qua B6 đếnB15A

Hệ thống kho than III: Từ kho số 16 đến kho số 22 đón than tại tuyển than 2 quaB6, B7, ST2+3 Khi cần có thể đón than của tuyển 1

2.2 Hệ thống tự động hoá của phân xưởng Kho Bến II.

Hệ thống điều khiển tự động hoá tại phân xưởng Kho Bến II dùng mô hình điềukhiển phân tán Trạm chủ (Master) đặt tại trạm điều khiển ES02 gồm một máy tính PCcông nghiệp, một bộ PLC với 2 CPU (một làm việc và một dự phòng nóng) mô hình điềukhiển như hình 2.2

Hệ thống đánh đống và bốc rót sẽ được trạm ES02 lựa chọn các phương án tácnghiệp vừa đảm bảo năng suất tiêu thụ và có thời gian phục hồi sửa chữa Phân xưởngKho BếnII hiện đang quản lý và sử dụng hai hệ thống bốc rót, đánh đống gồm: hệ thốngmáy đánh đống và bốc rót cũ và hệ thống máy đánh đống và bốc rót mới.

Hình 2.2: Mô hình điều khiển phân xưởng kho bến II

- Hệ thống máy đánh đống và bốc rót cũ: Do hãng Hitachi của Nhật Bản thiết kế và lắpđặt, được đưa vào sử dụng từ năm 1980 có cải tạo phần điều khiển cùng hệ thống mớitháng 11 năm 2007 Các thiết bị trong hệ thống bao gồm: 2 máy đánh đống ST2 và ST3; 2máy bốc RC3 và RC4; 2 máy rót SL1 và SL2 cùng với 9 tuyến băng

- Hệ thống máy đánh đống và bốc rót mới: Do liên doanh nhà thầu PVT- MVT thiết kế vàlắp đặt Các thiết bị trong hệ thống bao gồm: 2 máy đánh đống ST4 và ST5; 2 máy bốcRC5 và RC6; 1 máy rót SL3 và 10 tuyến băng

Hai hệ thống này được bố trí thành dây truyền khép kín từ khâu đón nhận thansạch của hai nhà máy tuyển than 1 và 2 đến khâu xúc bốc tiêu thụ Đây là hệ thống thiết bịđược chế tạo trên công nghệ chế tạo mới, hiện đại Do đó việc vận hành khai thác nănglực chăm sóc, bảo quản vận hành thiết bị phải đặc biệt tuân thủ theo quy trình quy định

* Chức năng chính các thiết bị trong hệ thống:

- Máy rót (SL): đặt tại cảng chính, có nhiệm vụ đón than thành phẩm từ băng tải và cáckhâu phía trước xuống phương tiện

- Máy bốc (RC): Đặt tại kho than sạch, có nhiệm vụ xúc than lên các tuyến băng tải đểcấp cho máy rót

- Máy đánh đống (ST): Đặt tại kho than sạch, khi than đã được sàng tuyển qua hai nhàmáy tuyển tới các tuyến băng trong hệ thống qua máy đánh đống ST than được đưa vàokho

- Các tuyến băng từ B6 đến B21: Tiếp nhận và tiêu thụ sản phẩm than sạch

- Cấp liệu rung: Đón nhận tải từ Silô cấp cho B14

* Thống số kỹ thuật đặc trưng của các thiết bị trong hệ thống:

- Máy đánh đống ST, máy bốc RC, máy rót SL:

+ Năng suất tiêu thụ: Máy bốc RC: 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Máy đánh đống ST: 800 tấn/ giờ; max 1000 tấn/ giờ Máy rót SL1+2: 800 tấn/ giờ; max 1000 tấn/ giờ

Máy rót SL3: 1600 tấn/ giờ; max 2000 tấn/ giờ

+ Vât liệu: Than sạch cỡ hạt 0 đến 80mm

+ Độ ẩm: trời nắng 5 đến 9%; trời mưa 15 đến 20%

+ Nguồn điện cung cấp: AC 6KV- 50Hz

+ Nguồn điện động lực: AC 380V- 50Hz

+ Tốc độ di chuyển máy: 0 đến 30 m/phút

+ Băng tải trên máy: Máy RC, ST: loại NN120- B1200x 5P.

Chiều dài toàn tuyến: 98m

Tốc độ: 2,5 m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B7: Năng suất 800 tấn/ giờ; max 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 150 Kw- 1480 vòng/ ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 150Kw; i= 20,37

Chiều dài toàn tuyến: 932m

Tốc độ: 2,5m/sChiều rộng băng: 1200mm+ Băng B8: Năng suất 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Đông cơ điện: 150 Kw; i= 20,37

Chiều dài toàn tuyến: 932,6mTốc độ: 2,5m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B9: Năng suất 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 150 Kw- 1480 vòng/ph- 380V- 50Hz

Hộp giảm tốc: P= 150Kw; i= 20,37

Chiều dài toàn tuyến: 957m

Tốc độ: 2,5mChiều rộng băng: 1200 mm+ Băng B9’: Năng suất 800 tấn/ giờ; max 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 45 Kw- 1480 vòng/ phút- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 45Kw; i= 14,33

Chiều dài toàn tuyến: 48mTốc độ: 2,5 m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B10- 11: Năng suất 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 75KW- 1480 vòng/ phút- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 75Kw; i= 18,33

Chiều dài toàn tuyến: 104mTốc độ: 2,5m

Chiều rộng băng 1200mm+ Băng B14: Năng suất 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ: 55Kw- 1480v/ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 55Kw; i= 14,33

Chiều dài toàn tuyến: 74mTốc độ: 2,5m/s

Chiều rộng băng: 1200mm

+ Băng B15- 15’: Năng suất 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Đông cơ điện: 37Kw- 1480vg/ ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 37Kw; i= 13,93

Chiều dài toàn tuyến: 65mTốc độ: 2,5m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B16: Năng suất 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 160Kw- 1480vg/ ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 160Kw; i= 17,83

Chiều dài toàn tuyến: 987mTốc độ: 2,5m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B17: Năng suất: 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 160Kw- 1480vg/ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 160Kw; i= 17,83

Chiều dài toàn tuyến: 987mTốc độ: 2,5 m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng 17’: Năng suất: 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 37Kw- 1480vg/ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 37Kw; i= 17,83

Chiều dài toàn tuyến: 50,6mTốc độ: 2,5 m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B18: Năng suất: 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 200Kw- 1480vg/ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 200Kw; i= 17,83

Chiều dài toàn tuyến: 965mTốc độ: 2,5 m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B19- 20: Năng suất: 800 tấn/ giờ; max: 1000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 55Kw- 1480vg/ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 55Kw; i= 17,83

Chiều dài toàn tuyến: 75mTốc độ: 2,5 m/s

Chiều rộng băng: 1200mm+ Băng B21: Năng suất: 1600 tấn/ giờ; max: 2000 tấn/ giờ

Động cơ điện: 200Kw- 1480vg/ph- 380V- 50HzHộp giảm tốc: P= 200Kw; i= 17,83

Chiều dài toàn tuyến: 553mTốc độ: 2,5 m/s

Chiều rộng băng: 1600mm+ Cấp liệu rung: Kích thước (dài x rông s cao): (2,5 x 2,7 x 1,3)met

Năng suất: 1250 m3/ giờ

Động cơ điện: 6Kw- 950vg/ph- 380V- 50Hz- 02 cái

Tần số hoạt động: 16,7 Hz

- Phương án 2:

RC5- B16- B19 (B20)- B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC6- B17- B17’- B20 (B19)- B13 (B12)- SL2 (SL1)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC3- B8- B10 (b11)

B21- SL3- Tàu 1600 tấn/h;max: 2000 t/hRC4- B9- B9’- B11 (B10)

- Phương án 3:

RC5- B16- B19 (B20)- B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC4- B9- B9’- B11 (B10)- B13 (B12)- SL2 (SL1)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC3- B8- B10 (B11)

B21- SL3- Tàu 1600 tấn/h;max: 2000 t/hRC6- B17- B17’- B20 (B19)

- Phương án 4:

RC6- B17- B17’- B20 (B19)- B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC4- B9- B9’- B11 (B10)- B13 (B12)- SL2 (SL1)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC3- B8- B10 (B11) B21- SL3- Tàu 1600 tấn/h;max: 2000 t/hRC5- B16- B20 (B19)

- Phương án 5:

RC3- B8- B10 (B11)- B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC6- B17- B17’- B20 (B19)- B13 (B12)- SL2 (SL1)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC5- B16- B20 (B19)

B21- SL3- Tàu 1600 tấn/h;max: 2000 t/hRC4- B9- B9’- B11 (B10)

- Phương án 6:

RC3- B17- B17’- B20- B13- SL2- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC6- B17- B17’- B11 (B10) B21- SL3- Tàu 1600 tấn/h;max: 2000 t/hRC4- B9- B9’- B20 (B19)

- Phương án 7:

RC3- B8- B11 (B10)

B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC4- B9- B9’- B10 (B11)

- Phương án 8:

RC5- B16- B19 (B20) B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC4- B9- B9’- B10 (B11)

- Phương án 9:

RC6- B17- B17’- B20 (B19) B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC4- B9- B9’- B10 (B11)

-Phương án 10:

RC5- B16- B19 (B20) B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC3- B8- B10 (B11)

- Phương án 11:

RC6- B17- B17’- B20 (B19)

B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC3- B8- B10 (B11)

- Phương án 12:

RC5- B16- B19 (B20)

B12 (B13)- SL1 (SL2)- Tàu 800 tấn/h; max: 1000 t/hRC6- B17- B17’- B20 (B19)

2.3 Hệ thống cung cấp điện của phân xưởng Kho Bến II

Hệ thống điện tại phân xưởng được cấp bởi trạm điện 35/6 KV thuộc phân xưởng điệnnước, có thể lấy điện từ hai cáp 3A hoặc 3B phân cho hai trạm:

* Trạm ES02 cũ:

Là trạm điện của Nhật thiết kế và lắp đặt năm 1978 Trạm gồm hai máy biến áp 750KVAcấp điện cho các băng tải thuộc tràn than và 02 máy biến áp 50KVA cấp điện ánh sáng vàđiều khiển cho trạm Trạm có các máy cắt 6KV (máy cắt không khí) cấp điện cho cácmáy ST2, ST3, RC3, RC4, SL1, SL2, RC5, RC6 và hai tủ bù

- Thông số kỹ thuật của máy cắt 6KV và cầy dao 6KV:

Máy cắt HGD- 6B50 7,2KV- 600A

- Thống số kỹ thuật máy biến áp:

- Các phương án cấp điện cho trạm ES02 cũ:

Từ cáp 3A: Đóng Aptomat 7/ FA (tổng)

Từ cáp 3B: Đóng Aptomat 9/ FA (tổng)

Cấp điện bằng hai đường cáp 3A và 3B độc lập với nhau

* Trạm ES02 mới

Thông số kỹ thuật các trang bị trọng hệ thống hạ áp của trạm:

02 tủ bù có dụng lượng mỗi tủ là 400KVAR

01 biếp áp cảng 630KVA 6/ 0,4 KV

01 biến áp SL3 7500KVA 6/ 0,4 KV

04 biến áp tại các máy RC5, RC6, ST4, ST5: 400KVA 6/ 0,4 KV

02 biến áp chiếu sáng và điều khiển: 50KVA 6/0,4 KV

01 biếp áp Silô: 400KVA 6/ 0,4 KV

01 biến áp ES2 :750KVA 6/ 0,4 KV

01 biến áp cảng dự phòng: 630KVA 6/ 0,4 KV

2.4 Nhận xét và rút ra định hướng cho đề tài.

- Công ty Tuyển Than Cửa Ông nói chung và phân xưởng Kho Bến II nói riêng có khảnăng tự động hoá khá cao

- Phân xưởng Kho Bến II được điều khiển hoàn toàn tự động bằng thiết bị điều khiểnlogic khả trình PLC

Với thực tế tại nơi thực tập là phân xưởng Kho Bến II và kiến thức tự động hóa đãđược trang bị trong nhà trường, đồ án tốt nghiệp của em được hoàn thành theo hướng :

“Ứng dụng mạng truyền thông Profibus – DP xây dựng hệ thống điều khiển và giám

sát dây chuyền xuất sản phẩm phân xưởng Kho Bến II – Công ty tuyển than Cửa Ông”.

vụ truyền thông đặc biệt khác

Profibus – DP được phát triển nhằm đáp ứng các yêu cầu cao về tính năng thờigian trong trao đổi dữ liệu dưới cấp trường, ví dụ giữa thiết bị điều khiển khả trình hoặc

máy tính cá nhân công nghiệp với các thiết bị trường phân tán như I/O, các thiết bị đo,truyền động và van Việc trao đổi dữ liệu ở đây chủ yếu thực hiện tuần hoàn theo cơ chếchủ tớ Các dịch vụ truyền thông được định nghĩa theo các chức năng DP cơ sở theo tiêuchuẩn EN 50170 Bên cạnh đó, DP còn hỗ trợ các dịch vụ truyền thông không tuần hoàn,thực hiện tham số hóa, vận hành và chuẩn đoán các thiết bị trường thông minh.

Profibus chỉ thực hiện hai lớp 1 và 2 vì lý do hiệu suất xử lý giao thức và tính năng

tớ Tuy nhiên, duy nhất một trạm chủ được quyền ghi dữ liệu đầu ra

Tùy theo phạm vi chức năng, kiểu dịch vụ thực hiện, người ta phân biệt các kiểuthiết bị DP như sau :

- Trạm chủ DP cấp 1 (DP-Master class 1, DPM1) : các thiết bị thuộc kiểu này trao đổi dữliệu với các trạm tớ theo một chu trình được quy định Thông thường, đó là các bộ điềukhiển trung tâm, ví dụ PLC hoặc PC, hoặc các module thuộc bộ điều khiển trung tâm

- Trạm chủ DP cấp 2 (DP-Master class 2, DPM2) : các máy lập trình, công cụ cấu hình vàvận hành, chuẩn đoán hệ thống bus Bên cạnh các dịch vụ cấp 1, các thiết bị này còn cungcấp các hàm đặc biệt phục vụ đặt cấu hình hệ thống, chuẩn đoán trạng thái, truyền nạpchương trình…

- Trạm tớ (DP-Slave) : các trạm tớ không có vai trò kiểm soát truy nhập bus, vì vậy chỉcần thực hiện một phần nhỏ các dịch vụ so với một trạm chủ Thông thường đó là cácthiết bị vào/ra hoặc các thiết bị trường hoặc các thiết bị điều khiển phân tán Một bộ điềukhiển PLC cũng có thể đóng vai trò là một trạm tớ thông minh

Trong thực tế, một thiết bị có thể thuộc một kiểu riêng biệt nói trên, hoặc phối hợpchức năng của hai kiểu Ví dụ, một thiết bị có thể phối hợp chức năng của DPM1 vớiDPM2, hoặc trạm tớ với DPM1.

Việc đặt cấu hình hệ thống được thực hiện bằng các công cụ (phần mềm) Thôngthường, một công cụ cấu hình cho phép người sử dụng bổ sung và tham số hóa nhiều loạithiết bị của cùng một nhà sản xuất một cách đơn giản, bởi các thông tin tính năng cầnthiết của các thiết bị này được đưa vào cơ sở dữ liệu của công cụ cấu hình Còn thiết bịcủa các hang khác, công cụ cấu hình đòi hỏi tập tin mô tả tập tin đi kèm gọi là tập tinGSD (Gerate-stammdaten)

3.1.2 Trao đổi dữ liệu giữa Master và Slave

Trao đổi dữ liệu giữa trạm chủ và trạm tớ gán cho nó được thực hiện tự động theomột quy trình định sẵn Khi đặt cấu hình hệ thống bus, người sử dụng định nghĩa các tram

tớ cho một thiết bị DPM1, quy định các trạm tớ tham gia và các trạm tớ không tham giatrao đổi dữ liệu tuần hoàn

Trước khi thực hiện trao đổi dữ liệu tuần hoàn, trạm chủ chuyển thông tin cấu hình

và các tham số đã được đặt xuống các trạm tớ Mỗi trạm tớ sẽ kiểm tra các thông tin vềkiểu thiết bị, khuôn dạng và độ dài dữ liệu, số lượng các đầu vào/ra Chỉ khi thông tin cấuhình đúng với cấu hình thực của thiết bị và các tham số hợp lệ thì bắt đầu trao đổi dữ liệutuần hoàn với trạm chủ

Trong mỗi chu kỳ, trạm chủ đọc các thông tin đầu vào lần lượt từ các trạm tớ lên

bộ nhớ đệm cũng như đưa ra các thông tin đầu ra từ bộ nhớ đệm xuống lần lượt các trạm

tớ theo một quy trình định sẵn trong danh sách Mỗi trạm tớ cho phép truyền tối đa 246byte dữ liệu đầu vào và 246 byte dữ liệu đầu ra

Với mỗi trạm tớ, trạm chủ gửi một khung yêu cầu và chờ đợi một khung đáp ứng(bức điện trả lời hoặc xác nhận ) Thời gian trạm chủ cần để xử lý một danh sách hỏi tuần

tự chính là một chu ky bus Đương nhiên chu kỳ bus phải nhỏ hơn chu kỳ một vòng quétcủa chương trình điều khiển Thực tế thời gian cần thiết để truyền 512 bit dữ liệu đầu vào

và 512 bit dữ liệu đầu ra với 32 trạm và với tốc độ truyền 12Mbit/s nhỏ hơn 2ms

Hình 3.1 : Nguyên tắc trao đổi dữ liệu tuần hoàn Master/Slave

Mô hình DP-Slave hỗ trợ cấu trúc kiểu module của các thành viên Mỗi moduleđược sắp xếp một số thứ tự khe cắm bắt đầu từ 1,riêng module có số thứ tự khe cắm 0phục vụ việc truy nhập toàn bộ dữ liệu của thiết bị Toàn bộ dữ liệu vào ra của các moduleđược chuyển chung trong một khối dữ liệu sử dụng của trạm tớ Bên trạm tớ sử dụng cảnhgiới (watch dog) để giám sát việc giao tiếp với trạm chủ và sẽ đặt đầu ra về một giá trị antoàn, nếu nội trong một khoảng thời gian quy định không có dữ liệu từ trạm chủ đưa

3.1.3 Đồng bộ hóa dữ liệu vào/ra

Trong các giải pháp điều khiển sử dụng bus trường, một trong những vấn đề cầnphải giải quyết là việc đồng bộ hóa các đầu vào và đầu ra Một thiết bị chủ có thể đồng bộhóa việc đọc các đầu vào cũng như đặt các đầu ra qua các bức điện gửi đồng loạt Mộttrạm chủ có thể gửi đồng loạt lệnh điều khiển để đặt chế độ đồng bộ cho một nhóm trạm

tớ như sau :

- Lệnh SYNC : đưa một nhóm trạm tớ về chế độ đồng bộ hóa đầu ra Ở chế độ này, đầu racủa tất cả các trạm tớ trong nhóm được giữ nguyên ở trạng thái hiện tại cho tới khi nhậnđược lệnh SYNC tiếp theo Lệnh UNSYNC sẽ đưa các trạm tớ về chế độ bình thường(đưa đầu ra tức thì)

- Lệnh FREEZE : đưa một nhóm các trạm tớ về chế độ đồng bộ hóa đầu vào Ở chế độnày tất cả các trạm tớ trong nhóm được chỉ định không được phép cập nhật vùng nhớ đệmđầu vào, cho tới khi (đồng loạt) nhận được lệnh FREEZE tiếp theo Trong thời gian đótrạm chủ vẫn có thể đọc giá trị đầu vào (không thay đổi) từ vùng nhớ đệm của các trạm tớ.Lệnh UNSYNC sẽ đưa trạm tớ về chế độ bình thường (đọc đầu vào tức thì)

3.2 Giới thiệu về module EM-277

CPU s7-200 có thể kết nối vào mạng Profibus - DP được là nhờ sử dụng module

mở rộng EM-277 Khối EM-277 cho phép s7-200 trở thành một trạm tớ trên mạng Mộttrạm chủ có thể ghi và đọc dữ liệu từ các khối s7-200 trong mạng thông qua khối mở rộngEM-277

- Giao thức : Profibus – DP Slave và MPI Slave.

- Chiều dài cáp : phụ thuộc tốc độ

Địa chỉ trạm : 0-99 (thiết lập bằng nút xoay)

Số lượng trạm tối đa một phân đoạn : 32

Số lượng trạm tối đa một mạng : 126, lên đến 99 trạm EM-277

3.2.2 Cấu trúc vùng nhớ của Master và Slave

Mục đích kết nối Profibus – DP là trao đổi dữ liệu Một trạm chủ ghi dữ liệu ngõ rađến một trạm tớ Trạm tớ phản hồi bằng dữ liệu ngõ vào gửi tới trạm chủ

Trạm chủ chuyển dữ liệu từ một vùng ngõ ra I/O đến vùng đệm ngõ ra của trạm tớ(hộp thư nhận) Trạm chủ đọc dữ liệu từ vùng đệm ngõ vào của trạm tớ (hộp thư đi) vàlưu trữ trong một vùng ngõ vào I/O Vùng đệm ngõ vào và ngõ ra được đặt trong vùngnhớ biến của CPU gọi là vùng nhớ V

Trong kỹ thuật Profibus – DP thì dữ liệu trao đổi được mô tả luôn tuân theo mộtquy tắc hướng về trạm chủ

- Dữ liệu chuyển từ trạm chủ đến trạm tớ luôn gọi là dữ liệu ngõ ra

- Dữ liệu chuyển từ trạm tớ đến trạm chủ luôn gọi là dữ liệu ngõ vào

- Dữ liệu chuyển đến từ trạm chủ luôn được coi là dữ liệu ngõ ra mặc dù đối vớitrạm tớ thì nó là dữ liệu ngõ vào Tương tự vậy, dữ liệu gửi về trạm chủ luôn là dữ liệungõ vào dù đối với trạm tớ thì nó lại là dữ liệu ngõ ra

Trạm chủ xác định địa chỉ bắt đầu của bộ đệm ngõ ra ( hộp thư nhận) Trạm chủgửi Offset của vùng nhớ V của vùng đệm ngõ ra đến trạm tớ như là một phần trong khaibáo thông số của trạm tớ Nếu offset này có giá trị là 0, trạm tớ sẽ đặt bộ vùng đệm ngõ ratại địa chỉ VB0 Nếu offset có giá trị là 5000 thì nó sẽ đặt tại địa chỉ VB5000

Đồng thời với việc gửi đi địa chỉ ban đầu, trạm chủ cũng xác định kích thước củavùng đệm ngõ ra (hộp thư nhận) Người điều khiển cấu hình trạm chủ để viết một số Byte

dữ liệu gửi tới trạm tớ Trạm chủ gửi thông tin này đi như là một phần trong định cấu hìnhcủa trạm tớ Trạm tớ sử dụng thông tin này để xác định kích thước của vùng đệm ngõ ra.Nếu trạm chủ quy định trạm tớ có 16byte ngõ ra, trạm tớ sẽ xác định vùng đệm ngõ ra là16byte Ví dụ, vùng đệm ngõ ra bắt đầu từ địa chỉ VB5000, dữ liệu ngõ ra từ trạm chủ sẽđược ghi vào vùng đệm từ VB5000 đến VB 5015

Vùng đệm ngõ vào (hộp thư nhận hay dữ liệu phản hồi về trạm chủ) lập tức theosau vùng đệm ngõ ra Người điều khiển cũng cấu hình về khối lượng dữ liệu phản hồi về

từ trạm tớ Giá trị này được ghi vào trạm tớ như là một phần cấu hình của nó Trạm tớ sửdụng thông tin này để ấn định kích thước của vùng đệm ngõ vào Tiếp theo ví dụ trên, nếutrạm chủ đặt vùng đệm ngõ ra tại địa chỉ VB5000 và ấn định kích thước là 16Byte thìvùng đệm ngõ vào bắt đầu từ địa chỉ VB5016 ngay sau vùng đẹm ngõ ra Nếu như kích

thước của vùng đệm ngõ vào là 16Byte thì nó sẽ đặt trong vùng nhớ từ VB5016 đếnVB5031.

Hình 3.3 : Ví dụ về vùng nhớ V của CPU và vùng nhớ I/O của trạm chủ

3.2.3 Thiết lập địa chỉ mạng DP cho khối EM-277

- Ngắt nguồn cấp cho CPU và khối EM -277

- Thiết lập nút xoay trên mặt trước của khối EM-277 để được địa chỉ mong muốn Có hainút chọn là X10 và X1, X10 để thiết lập hàng chục và X1 để thiết lập hàng đơn vị

- Cấp nguồn lại cho CPU và khối EM-277

3.2.4 Truyền dữ liệu giữa trạm chủ và khối EM-277

Việc truyền dữ liệu giữa trạm chủ và khối EM-277 được thực hiện theo 3 bước :

- Khai báo thông số

- Thiết lập cấu hình

- Trao đổi dữ liệu

Hai bước đầu tiên thông thường tiến hành khi hệ thống khởi động và trạm tớ đượcđưa vào Bước trao đổi dữ liệu chính là chế độ hoạt động bình thường của hệ thống.

Sự khai báo thông số và thông tin về cấu hình được gửi tới trạm tớ từ các tùy chọn

mà ta thực hiện khi thiết lập hệ thống và từ các tệp cơ sở dữ liệu của thiết bị của các trạm

tớ (các tệp GSD) Các tệp GSD là các tệp văn bản mô tả các thuộc tính của thiết bị tớ Cáctùy chọn của hệ thống và các thuộc tính của trạm tớ được nạo vào trạm chủ sau này được

sử dụng để th iết lập các thông điệp khai báo thông số và cấu hình gửi đến các trạm tớ

- Khai báo thông số :

Khi trạm chủ chuyển sang trạng thái Operate từ trạng thái Stop, nó phải dò hết cácthiết bị tớ có mặt trên mạng bằng cách chuyển các khai báo thông số và cấu hình đến cáctrạm tớ Trước tiên trạm chủ gửi đi một yêu cầu chuẩn đoán đến các thiết bị tớ Trạm chủ

sẽ nhận được phản hồi thông báo trạng thái của trạm tớ, số ID của trạm tớ và đã có trạmchủ nào điều khiển trạm tớ đó chưa Số ID của trạm tớ là một số đặc biệt được ấn địnhbởi tổ chức những người sử dụng mạng Profibus (Profibus user Organization) đến tất cảcác thiết bị chủ tớ Số ID bốn chữ số của trạm tớ cho phép trạm chủ kiểm tra xem thiết bịtrên mạng có đúng là thiết bị đã được ta xác định trong suốt quá trình cấu hình trạm chủ.Nếu số ID không khớp với cấu hình ta đã quy định hay trạm tớ đã được điều khiển bởimột trạm chủ khác, trạm chủ sẽ dừng lại quá trình cấu hình trạm tớ và thông báo lỗi

Nếu như trạm tớ hiện hữu, trạm chủ gửi một thông điệp khai báo thông số đến trạm

tớ Thông điệp này bao gồm một số mục đích cấu hình trạm tớ cho khớp với các thông sốcủa mạng và các thông số cấu hình các chức năng xác định và các khối bên trong trạm tớ(không bắt buộc)

Khối EM-277 chỉ chấp nhận một thông số duy nhất khi tham gia vào mạng Đóchính là offset của vùng nhớ V cho vùng đệm ngõ ra Nếu như giá trị này được khai báo,khối EM-277 sử dụng offset này truy suất đến vùng đệm ngõ vào và ngõ ra của CPU s7-

200 Nếu như không được khai báo, khối EM-277 sẽ mặc định vùng nhớ V bắt đầu từ địachỉ VB0 của CPU s7-200

- Thiết lập cấu hình :

Sau thông điệp khai báo thông số, trạm chủ sẽ gửi đến trạm tớ một thông điệp thiếtlập cấu hình Thông điệp này chứa đựng cấu hình I/O mà trạm chủ ấn định cho trạm tớ.phần lớn các thiết bị Profibus có cấu hình cố định, và đối với các thiết bị này việc truyền

thông điệp cấu hình này là sự kiểm tra xem thiết bị tớ hợp thức có mặt trên mạng không.Nếu như việc thiết lập cấu hình được chấp nhận, trạm tớ sẽ bị khóa vào địa chỉ của trạmchủ đó cho đến khi trạm chủ “nhả” nó ra hay trạm tớ bị ngắt điện Chỉ có chính trạm chủthực hiện việc cấu hình một trạm tớ mới có thể chuyển sang chế độ trao đổi dữ liệu vớitrạm tớ đó.

Trong trường hợp khối EM-277, việc thiết lập cấu hình cho khối EM-277 biết rằngbao nhiêu byte ngõ ra và ngõ vào của trạm chủ yêu cầu nó và CPU s7-200 hỗ trợ KhốiEM-277 có thể hỗ trợ một số cấu hình chuẩn và nhiều cấu hình tùy chọn khác nếu nhưtrạm chủ cho phép chuyển sang chế độ cấu hình không chuẩn Sauk hi nhận thông điệpthiết lập cấu hình, khối EM - 277 sẽ kiểm ra xem cấu hình có thể được chấp nhận haykhông và kiểm tra xem vùng đệm ngõ ra và ngõ vào có vừa bộ nhớ của CPU s7-200không Nếu không có vấn đề gì thông điệp thiết lập cấu hình và khai báo thông số, khốiEM-277 gán vào địa chỉ của trạm chủ mà đã gửi thông điệp đó

Tùy chọn I/O mà ta xác định cũng đồng thời là tùy chọn toàn vẹn dữ liệu Tùychọn toàn vẹn dữ liệu cho cả trạm chủ và trạm tớ biết rằng có bao nhiêu dữ liệu đượctruyền giữa mạng và bộ nhớ mà không có sự ngắt quãng Profibus hỗ trợ ba kiểu toàn vẹn

dữ liệu : byte, word và buffer

 Toàn vẹn byte : đảm bảo rằng những byte được truyền sẽ được truyền toàn bộ.Toàn vẹn byte nên được sử dụng nếu tất cả byte dữ liệu độc lập

 Toàn vẹn word : đảm bảo việc truyền các word không bị ngắt bởi các quy trìnhkhác Toàn vẹn word nên được sử dụng khi mà dữ liệu chứa giá trị 2byte Toànvẹn word buộc trạm chủ và trạm tớ chuyển 2byte mỗi word giữa bộ nhớ và mạngnhư là một đơn vị mà không thể bị ngắt hay bị hiệu chỉnh bởi bất cứ quy trình nàokhác trong CPU s7-200

 Toàn vẹn buffer : đảm bảo toàn bộ vùng đệm dữ liệu được truyền như là một đơn

vị duy nhất, không thể bị ngắt bởi các quy trình khác Toàn vẹn buffer buộc trạmchủ và trạm tớ chuyển toàn bộ vùng đệm của dữ liệu (tất cả các ngõ ra và ngõ vào)giữa bộ nhớ và mạng không bị ngắt quãng Toàn vẹn buffer nên sử dụng khitruyền giá trị double word hay một nhóm các giá trị dữ liệu được xem như mộtđơn vị duy nhất

Ví dụ :

Khối EM-277 hỗ trợ cấu hình I/O của :

- 8bytes out/ 8byte in

- 4 words out/ 4words in

- 8-byte buffer I/O

Tất cả các cấu hình trên đều truyền 8bytes đến khối EM-277 và 8 bytes ngược lại trạmchủ nhưng mà từng loại toàn vẹn khác nhau trong từng cách cấu hình

- Cấu hình 8 - byte out/in cho phép ta ngắt các quy trình truyền giữa khối EM-277

và vùng nhớ V của CPU s7-200 mọi lúc

- Cấu hình 4 - word out/in cho phép ta chỉ được chen ngang vào giữa 2words trongsuốt quá trình truyền đảm bảo cho các byte cấu tạo nên word không bị phân cách

- Cấu hình 8 - byte buffer I/O khiến cho CPU s7-200 vô hiệu hóa ngắt của người

sử dụng trong suốt quá trình truyền Những tùy chọn toàn vẹn buffer trong khối EM-277thì được giới hạn để mà thời gian ngắt của người sử dụng đã được vô hiệu hóa không làmảnh hưởng đến hệ thống

Sau khi nhận một thông điệp khai báo thông số hay thiết lập cấu hình, khối

EM-277 ghi offset của vùng nhớ V và kích thước vùng đệm ngõ vào và ngõ ra đến vùng nhớđặc biệt của CPU s7-200 ngay cả khi các giá trị không hợp lý đối với CPU s7-200 Đèn

DP ERROR trên bề mặt khối EM-277 sẽ sang đỏ nếu xuất hiện lỗi trong khai báo thông

số hoặc thiết lập cấu hình Nếu như khối EM-277 không chuyển sang chế độ trao đổi vớitrạm chủ, ta có thể xem vị trí của các vùng nhớ SM để xác định lỗi ở đâu

- Trao đổi dữ liệu :

Sau khi gửi thông điệp khai báo thông số và thiết lập cấu hình đến trạm tớ, trạmchủ gửi tiếp một yêu cầu chuẩn đoán khác tới trạm tớ để xác định rằng trạm tớ đã chấpnhận các thông điệp khai báo thông số và thiết lập cấu hình hay chưa Nếu như trạm tớxác định rằng đã có lỗi trong các thông điệp khai báo thông số và thiết lập cấu hình, trạmchủ sẽ gửi lại các thông điệp này Nếu không có lỗi trong các phản hồi chuẩn đoán, trạmchủ sẽ bước sang chế độ hoạt động - trao đổi dữ liệu

Chế độ trao đổi dữ liệu là chế độ hoạt động bình thường trong mạng DP Ở chế độnày, trạm chủ sẽ ghi ngõ ra đến trạm tớ và trạm tớ truyền lại ngõ vào Nếu như trạm tớkhông có ngõ ra nào cả, trạm chủ sẽ gửi một thông điệp không có dữ liệu ngõ ra và trạm

tớ sẽ phản hồi với những ngõ vào của nó Nếu như trạm tớ có ngõ ra nhưng không có ngõvào, trạm tớ sẽ phản hồi cho một thông điệp ngõ ra với một thông điệp rỗng.

Đèn DX MODE trên bề mặt khối EM-277 màu xanh khi khối EM-277 đang ởtrạng thái trao đổi dữ liệu với trạm chủ và sẽ không sáng nếu như không ở trạng thái traođổi dữ liệu với trạm chủ Đèn DP ERROR sẽ đỏ nếu khối EM-277 vừa mới ở trạng tháitrao đổi dữ liệu và hiện đang không ở trạng thái đó nữa

Trạm tớ thiết lập một vùng nhớ bit chuẩn đoán để phản hồi nếu nó phát hiện ra lỗi.Vùng nhớ này buộc trạm chủ gửi một yêu cầu chuẩn đoán đến trạm tớ trước khi truyền dữliệu đến trạm tớ Điều này cho phép trạm chủ phản hồi các lỗi của trạm tớ một cách nhanhchóng

CHƯƠNG 4 :

XÂY DỰNG MẠNG TRUYỀN THÔNG PROFIBUS – DP ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BĂNG TẢI.

4.1 Giới thiệu về các thiết bị tự động hóa có trong đề tài

4.1.1 Giới thiệu về các loại cảm biến trong băng tải vận chuyển than

1 Cảm biến chống lệch băng (Belt limit switch)

Trong khi vận hành tuyến băng có thể xảy ra sự cố lệch băng làm cho thành băng

ma sát với khung băng, giá đỡ con lăn làm hư hại băng Vì vậy trong các hệ thống băngtải cần phải sử dụng cảm biến chống lệch băng để bảo vệ và xử lý sự cố kịp thời

Loại công tắc chống lệch băng LHPE-10/1-L Belt Misalignment Sensor của hãngmatykiewicz có khả năng đáp ứng được yêu cầu phòng nổ và hoạt động tin cậy, phù hợpvới yêu cầu của hệ thống băng tải vận tải than

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cảm biến chống lệch băng:

Công tắc chống lệch băng LHPE-10/1-L gồm có 1 con lăn được lắp trên thanh gạt,thanh gạt này có thể quay 1 góc +250

đến -750 so với vị trí ở trạnh thái bình thường củathanh

Thanh gạt được nối với một trục bên trong có gắn các cơ cấu cam, trên trục này cógắn các lò xo tự trở về Khi xảy ra lệch băng thanh gạt bị gạt về một bên nó sẽ tác độngvào trục, qua các cơ cấu cam sẽ đóng các cặp tiếp điểm thường mở NO đồng thời mở cáccặp tiếp điểm thường đóng NC Tín hiệu lệch băng sẽ được đưa về thiết bị điều khiển

Hình 4.1: Cảm biến chống lệch băng LHPE-10/1-L.

Cảm biến chống lệch băng dược lắp đặt ở hai bên thành băng trong trường hợpbăng bị lệch về bất cứ phía nào.

Hình 4.2: Lắp đặt cảm biến chống lệch băng

2 Cảm biến chống ùn than

Than được vận tải trên những băng tải nối tiếp nhau trên cùng tuyến băng nêntrong quá trình vận tải có thể do băng hoạt động không ổn định, kích thước than vận tảikhông đúng tiêu chuẩn gây nên hiện tượng ùn than tại các đầu băng tải gây sự cố nêulượng than ùn quá lớn

Cảm biến bảo vệ chống ùn than có nhiều loại song loại cảm biến dùng công tắcMTS 300 có nguyên lý hoạt động đơn giản, có khả năng phòng nổ và điều chỉnh thời giantác động từ 1s  99s sau khi sự cố xảy ra

Hình 4.3: Cảm biến chống ùn than.

Nguồn điện cung cấp: 115VAC  10%

Tín hiệu cảm biến: +12VDC

a Cấu tạo cảm biến chống ùn than

Cấu tạo cảm biến chống ùn than gồm 2 phần :

- Công tắc MTS 300; là công tắc điện cực thủy ngân gồm có một bình hình trụ kínđược làm bằng thép bên trong có chứa dung dịch thủy ngân Thể tích thủy ngân chỉ chiếmmột phần không gian bên trong bình, phần còn lại là không khí Trong bình còn mắc cácđiện cực, chúng được nối với dây dẫn đưa ra bên ngoài Bình thường các điện cực nàycách ly về điện với nhau Khi xảy ra hiện tượng ùn than, than tác động vào làm nghiêngbình Nếu góc nghiêng này > 150 (góc nghiêng tác động của công tăc MTS 300) thì cácđiện cực sẽ cùng tiếp xúc dung dịch thủy ngân Thủy ngân là kim loại nên có khả năngdẫn điện sẽ nối các điện cực với nhau giống như đóng mạch cho công tắc

Hình 4.4: Công tắc MTS 300

- Bộ điều khiển SCU-200: là bộ điều khiển đi chung với công tắc MTS 300 để bảo

vệ ùn than SCU-200 vó vỏ phòng nổ, bên trong là các mạch điện từ, rơle để xử lý tín hiệunhận được, đưa tín hiệu đầu ra thích hợp

Bộ SCU-200 MTS-300 kết hợp với nhau, kết nối với nguồn và hiệu chỉnh nhờ panel bêntrong SCU-200

Hình 4.5: Sơ đồ đấu nối của cảm biến chống ùn

Chú thích:

TB1: Bộ phận kết nối với nguồn xoay chiều 115V và nối đất

TB2: Bộ phận đấu nối với tín hiệu vào ra

- 1: Nguồn +12VDC cấp cho công tắc thủy ngân MTS-300

- 2: Tín hiệu từ công tắc thủy ngân MTS-300

- 3: GND nối đất

- 4, 5, 6: Tiếp điểm công tắc 1

- 7,8,9: Tiếp điểm công tắc 2

S1: Công tắc điều khiển nhận tín hiệu từ công tắc thủy ngân MTS-300

S2, S3: Điều chỉnh thời gian tác động của bộ cảm biến

R11: Nguồn +24VDC, dùng cho những nơi không sử dụng nguồn xoay chiều chỉ cónguồn một chiều Ở những nơi này đầu vào cấp nguồn AC sẽ không dùng đến

b Sơ đồ mạch bên trong của cảm biến chống ùn

Hình 4.6 : Sơ đồ mạch bên trong cảm biến chống ùn.

Nếu công tăc cho phép nhận tín hiệu thì khi xảy ra sự cố ùn than công tăc thủyngân đóng lại cấp nguồn cho cuộn dây rơle K Tiếp điểm K tác động đóng nguồn chocuộn dây rơle thời gian RT1 Sau thời gian chỉnh định ( thời gian tính bằng giây ), rơleRT1 tác động đóng nguồn cho cuộn dây rơle thời gian RT2 Sau thời gian chỉnh định( đơn vị nhỏ nhất là 10 giây ), rơle RT2 tác động đóng nguồn cho rơle thời gian RA Tiếpđiểm RA đóng lại Nếu đấu nối các tiếp điểm RA với thiết bị điều khiển sẽ biết được thiết

bị vận tải có ùn than hay không

3 Cảm biến bảo vệ trượt băng

Cảm biến trượt băng bảo vệ trượt băng dựa trên cơ sở so sánh giữa tốc độ tang dẫnđộng và tốc độ băng Thiết bị đo tốc độ rất đa dạng về chủng loại nhưng được chế tạotheo một số nguyên lý chung Thông thường cảm biến trượt băng gồm 2 phần như bộ cảmbiến M100 dưới đây

- Đĩa từ là phần được gắn với trục của tang khung đầu là một đĩa dẹt hình vòngxuyến trên đó có gắn các nam châm vĩnh cửu nhỏ

Hình 4.8: Đĩa từ của cảm biến chống trượt băng

- Đầu thu là phần nhận tín hiệu từ trường của đĩa từ sau đó xử lý và đưa tín hiệu đầu

ra dưới dạng số

Hình 4.9 : Đầu thu của cảm biến chống trượt băng.