Nghiên cứu tích hợp nâng cao hệ điều khiển tự động bến xuất xăng dầu ô tô xitec với giải pháp sử dụng ControlLogix5000 Rockwell Automation

Nghiên cứu tích hợp nâng cao hệ điều khiển tự động bến xuất xăng dầu ô tô xitec với giải pháp sử dụng ControlLogix5000 Rockwell Automation Nghiên cứu tích hợp nâng cao hệ điều khiển tự động bến xuất xăng dầu ô tô xitec với giải pháp sử dụng ControlLogix5000 Rockwell Automation luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

2

MỤC LỤC

Trang phụ bìa ……… 1

Danh mục các hình vẽ……….6

Lời mở đầu ……….9

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN BẾN XUẤT VÀ VẤN ĐỀ TỰ ĐỘNG HÓA 11

1.1 Bến xuất và phân tích bến xuất với tư cách là đối tượng tự động hóa 11

1.2 Nội dung bài toán tự động hóa bến xuất 12

CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN 15

2.1 Mô hình điều khiển sử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp PLC 15

2.2 Mô hình sử dụng PLC kết hợp với các màn hình HMI 18

2.2.1 Mô hình sử dụng PLC và HMI của Siemens: 18

2.2.2 Mô hình sử dụng PLC và HMI của Rockwell Automation: 18

2.3 Mô hình sử dụng Bộ điều khiển mẻ kết hợp máy tính 21

CHƯƠNG 3 - TÍCH HỢP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA BẾN XUẤT 22

3.1 Thiết lập sơ đồ cấu trúc hệ thống tự động hóa 22

3.1.1 Mô hình thiết kế tổng quan hệ thống 22

3.1.2 Các chế độ xuất hàng áp dụng cho bến xuất tự động hóa 24

3.1.3 Quy trình xuất hàng ở chế độ tự động 26

3.1.4 Các thiết kế để hoàn thiện giải pháp 26

3.1.5 Lựa chọn phần cứng, thiết bị và phần mềm cho hệ điều khiển tự động Bến Xuất 27

3.2 Lắp đặt các thiết bị công nghệ 29

3.3 PLC và các ghép nối hệ thống 30

3.3.1 Sơ lược về dòng PLC ControlLogix – Rockwell Automation 30

3.3.2 Mô hình ghép nối 32

3

3.3.3 Mạch điều khiển cho các họng 33

3.3.4 Mạch điều khiển van 34

3.3.5 Mạch đấu nối với bộ phát xung 34

3.3.6 Mạch đấu nối cảm biến nhiệt độ 35

3.3.7 Mạch nối truyền thông với MicroLoad.NET 35

3.3.8 Đầu ra tín hiệu điều khiển của BƠM và Van điện 36

3.3.9 Tủ điều khiển và giá đỡ bộ Batch Controller 37

CHƯƠNG 4 - TÍCH HỢP HỆ SCADA BẾN XUẤT 39

4.1 Lưu đồ điều khiển xuất hàng - Quy trình luồng dữ liệu 40

4.2 Thiết kế cơ sở dữ liệu 43

4.3 FactoryTalk Transaction Manager (FTTM) và các giao dịch PLC với FTTM 45

4.3.1 Tổng quan về phần mềm Factory Talk Transaction Manager 45

4.3.2 Giao dịch 1 - Kiểm tra mã lệnh 47

4.3.3 Giao dịch 2 - Chuẩn bị xuất hàng 48

4.3.4 Giao dịch 3 - Ghi số liệu từ PLC về CSDL khi kết thúc 48

4.3.5 Giao dịch 4 - Thời gian TimeOut 50

4.3.6 Giao dịch 5 – Lưu dữ liệu lịch sử 50

4.4 FactoryTalk View và giám sát hệ thống 51

4.4.1 Giới thiệu hệ FactoryTalk View và FactoryTalk View Se 51

4.4.2 Màn hình giao diện điều khiển giám sát 53

4.5 Phần mềm truy xuất dữ liệu 54

CHƯƠNG 5 - GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ 56

5.1 Bộ điều khiển mẻ Batch Controller MicroLoad.NET 56

4

5.1.1 Giới thiệu bộ điều khiển mẻ 56

5.1.2 Giới thiệu MicroLoad.NET 56

5.1.3 Các chú ý cài đặt và cấu hình MicroLoad.NET 57

5.1.4 Biểu đồ IO của một MicroLoad.NET 59

5.1.5 Kích thước của MicroLoad.Net 61

5.1.6 Bên trong một MicroLoad.Net 61

5.1.7 Mạch điều khiển bên trong một MicroLoad.Net 62

5.1.8 Thông số kỹ thuật khác của MicroLoad.Net 62

5.1.9 Truyền thông với MicroLoad.Net 64

5.1.10 Modbus và MicroLoad.Net 65

5.2 Van điện điều khiển 66

5.2.1 Cấu tạo van Daniel Digital Control Valve 67

5.2.2 Nguyên lý hoạt động và cách điều khiển van 68

5.2.3 Các tiêu chuẩn đạt được: 70

5.3 Cảm biến nhiệt độ 70

5.3.1 Giới thiệu 70

5.3.2 Thông số kỹ thuật 70

5.4 Lượng kế Oval 70

5.4.1 Bộ thiết bị lượng kế Oval 70

5.4.2 Nguyên lý hoạt động 72

5.4.3 Thông số kỹ thuật chỉ tiêu phòng nổ 74

CHƯƠNG 6 - CÁC THIẾT KẾ NÂNG CAO 75

6.1 Các giải pháp thiết kế dự phòng (Redundancy) 75

6.1.1 Redundancy cho hệ PLC 75

5

6.2 Sử dụng các thiết bị chống sét cho bến xuất 78

6.2.1 Mạch chống sét cho bộ phát xung: 79

6.2.2 Mạch chống sét cho cảm biến nhiệt độ: 79

6.2.3 Mạch chống sét cho đường truyền thông với Batch Controller: 80

6.2.4 Mạch chống sét cho nguồn vào của tủ điều khiển trung tâm: 80

6.2.5 Mạch chống sét đường nguồn cho MicroLoad.Net 81

6.2.6 Mạch chống sét cho các cuộn hút của Van điện 81

6.2.7 Mạch chống sét cho Bơm 81

KẾT LUẬN ……… 82

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 - Hình ảnh bến xuất ô tô xitec tại kho Đức Giang – KV1 – Petrolimex 11

Hình 2.1 - Sử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp với PLC (Rockwell) 15

Hình 2.2 - Bến xuất Đỗ Xã – Công ty xăng dầu Hà Nam Ninh – Petrolimex sử dụng mô hình PLC Rockwell – Bộ điều khiển mẻ 16

Hình 2.3 - Mô hình sử dụng PLC - HMI và phần mềm hãng Siemens 18

Hình 2.4 - Mô hình sử dụng PLC - HMI và phần mềm hãng Rockwell 19

Hình 2.5 - Mô hình sử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp với máy tính 21

Hình 3.1- Tổng quan hệ tự động hóa sử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp PLC Controllogix5000 của Rockwell Automation 22

Bảng các thiết bị, phần mềm bản quyền sử dụng 28

Hình 3.2 - Bố trí các thiết bị trên mỗi họng xuất 29

Hình 3.3 - Hình ảnh bộ Controllogix5000 của Rockwell Automation 31

Hình 3.4 - Mô hình ghép nối hệ thống 32

Hình 3.5 - Mạch điều khiển cho một họng 33

Hình 3.6 - Mạch điều khiển Van 34

Hình 3.7 - Mạch đấu nối phát xung với MicroLoad.NET 35

Hình 3.8 - Đấu nối cảm biến nhiệt độ với MicroLoad.NET 35

Hình 3.9 - Đấu nối truyền thông RS485 và ấn định địa chỉ Modbus cho các MicroLoad.NET 36

Hình 3.10 - Chân đế để lắp thiết bị Batch Controller 37

Hình 3.11 - Hình ảnh tủ điều khiển 38

Hình 4.1 - Quy trình luồng dữ liệu 40

Hình 4.2 - Lưu đồ điều khiển xuất hàng 42

7

Hình 4.3 - FactoryTalk Transaction Manager 45

Hình 4.4 - FactoryTalk View system 51

Hình 4.5 - Các thông số quá trình hiển thị của một họng xuất 53

Hình 4.6 - Truy xuất bảng mã lệnh 54

Hình 4.7 - Truy xuất bảng dữ liệu cảnh báo, event 55

Hình 4.8 - Truy xuất lịch sử quá trình bơm hàng của lệnh 55

Hình 5.1 - Biểu đồ IO của MicroLoad.NET 60

Hình 5.2 - Hình vẽ thể hiện kích thước của MicroLoad.NET 61

Hình 5.3 - Bên trong một MicroLoad.Net 61

Hình 5.4 - Bo mạch với các switch cấu hình của MicroLoad.NET 62

Hình 5.5 - Hình ảnh van điện Daniel Digital Control Valve 66

Hình 5.6 - Nguyên ly cấu tạo Daniel Digital Control Valve 67

Hình 5.7 - Van điện ở vị trí đóng 68

Hình 5.8 - Van điện ở vị trí mở 69

Hình 5.9 - Van điện ở vị trí khóa thủy lực 69

Hình 5.10 - Hình ảnh thân lượng kế Oval (phần thân) 71

Hình 5.11 - Đồng hồ cơ của lượng kế Oval 71

Hình 5.12 - Hình ảnh bộ phát xung của Oval 72

Hình 5.13 - Hình ảnh cặp bánh răng bộ đo lưu lượng Oval 73

Hình 5.14 - Hình ảnh Cơ cấu truyền động của 2 bánh răng oval 73

Hình 5.15 - Hình vẽ mô tả nguyên lý hoạt động của phát xung Oval 74

Hình 6.1 - Mô hình Redundancy 77

Hình 6.2 - Mạch chống sét cho bộ phát xung 79

Hình 6.3 - Mạch chống sét cho cảm biến nhiệt độ 79

8

Hình 6.4 - Mạch chống sét cho truyền thông với MicroLoad.NET 80

Hình 6.5 - Mạch chống sét đường nguồn AC 220V cho tủ điều khiển 80

Hình 6.6 - Mạch chống sét nguồn vào cho MicroLoad.Net 81

Hình 6.7 - Mạch chống sét cho các cuộn hút của Van điện 81

Hình 6.8 - Mạch chống sét cho Bơm 81

9

LỜI MỞ ĐẦU Xăng dầu là loại hàng hóa đặc biệt mang tính chiến lược không thể thiếu và liên quan mật thiết đến đời sống kinh tế xã hội, an ninh quốc gia Xác định tầm quan

trọng của mặt hàng này nên các đơn vị cung ứng xăng dầu luôn hoạch định các

giải pháp nhằm đáp ứng đủ xăng dầu cho đất nước trong nhiều khâu từ khâu nhập

khẩu đến quản lý phân phối và khai thác Trong số những bài toán kỹ thuật về ngành xăng dầu thì bài toán về tự động hóa Bến Xuất đem lại nhiều quan tâm cho

việc khai thác và quản lý hệ thống xuất nhật xăng dầu Làm thế nào tích hợp thành công hệ thống tự động hóa cho Bến xuất xăng dầu (bến xuất ô tô xitec), từ đó giúp

giảm sức người, giảm hao phí, nâng cao giá trị lao động… Đồ án hướng đến việc nghiên cứu – tích hợp – nâng cao hệ thống điều khiển tự động cho bến xuất xăng

dầu ô tô xiec và:

- Tìm hiểu các thiết bị công nghệ

- Nghiên cứu và làm chủ công nghệ tự động hóa bến xuất, tiến tới có thể độc

lập triển khai một hệ thống tự động hóa bến xuất mới nếu có điều kiện

- Nghiên cứu và sử dụng được các giải pháp tự động hóa của hãng Rockwell Automation cho bài toán Bến xuất nói riêng, và xa hơn có thể làm chủ cho các bài toán tự động hóa khác

- Đề xuất những giải pháp giúp nâng cao hệ thống điều khiển thực tế đã áp

dụng, cũng như phương hướng nghiên cứu phát triển của đề tài

Sau thời gian được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Nguy ễn Minh Hệ và

các thầy cô trong Viện Điện, luận văn của em đã hoàn thiện Tuy nhiên do thời gian

và năng lực bản thân còn hạn chế nên luận văn của em chắc chắn còn nhiều thiếu sót, em rất mong được sự chỉ dạy và đóng góp ý kiến của thầy cô

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà N ội, ngày … tháng … năm 2013

H ọc viên

TR ẦN ĐỨC BÌNH

11

CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN BẾN XUẤT VÀ VẤN ĐỀ TỰ

ĐỘNG HÓA

1.1 B ến xuất và phân tích bến xuất với tư cách là đối tượng tự động hóa

Bến xuất là khái niệm thông dụng trong ngày xăng dầu Bến xuất thường được xây dựng trong các kho chứa xăng dầu Đây là nơi xăng dầu chuyển từ các bồn bể

chứa trong kho vào các phương tiện vận chuyển

Hình 1.1 - Hình ảnh bến xuất ô tô xitec tại kho Đức Giang – KV1 – Petrolimex

Bến xuất phân loại theo phương tiện chuyên chở, gồm có bến xuất thủy (bơm hàng cho phương tiện tàu thủy), bến xuất wagon (bơm hàng cho tàu hỏa –

wagon)…

Một bến xuất ô tô xitec nói riêng và bến xuất xăng dầu nói chung thường bao

gồm hệ thống ống công nghệ, các bơm, các van, các bầu lọc, các lượng kế, hệ thống đường ống công nghệ, và giàn xuất Giàn xuất chứa các họng xuất Xăng dầu qua hệ

thống công nghệ sau đó qua các họng xuất chảy đến các phương tiện vận chuyển

Một bến xuất làm nhiệm vụ bơm và xuất bán hàng, thông số về bơm đúng và đủ hàng là thông số quan trọng, ngoài ra do nghiệp vụ giao nhận yêu cầu quy chuẩn về lít 15 để làm chuẩn nên là thông số nhiệt độ trung bình cũng là thông số cần quan

12

tâm Đối tượng điều khiển trực tiếp là các bơm và các van điện Các thông số đầu vào có thể kể đến là nhiệt độ tức thời của lô hàng và đầu ra của các bộ đo - chuyển đổi lượng lít thành xung Mỗi lần bơm hay mỗi đơn hàng được coi là một mẻ và các

bộ điều khiển sẽ thực hiện điều khiển trực tiếp các mẻ này

Ngành tự động hóa trong những năm gần đây đang phát triển mạnh mẽ và đúng như tên gọi của mình, tự động hóa giúp giải quyết bài toán nâng cao tính hiệu quả lao động, phóng sức lao động của con người, nâng cao tính chính xác của hệ

thống… Tự động hóa được ứng dụng ngày một rộng rãi trong các ngành công nghiệp của nước ta và trong ngành xăng dầu cũngvậy, vấn đề được đặt ra là triển khai tự động hóa cho các bến xuất để đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

Thêm vào đó, các bến xuất vận hành bằng tay thì việc lưu trữ các số liệu phục

vụ nghiệp vụ hay kiểm tra giám sát là điều khó có thể thực hiện Tự động hóa bến

xuất cũng đề ra giải pháp thu thập và lưu trữ các dữ liệu xuất hàng theo thời gian

thực

Một bến xuất bao gồm các giàn xuất, đông thời một giàn xuất lại bao gồm nhiều

họng xuất Bài toán tự động hóa đặt ra ở đây là thực hiện điều khiển tự động đến

từng giàn xuất, từng họng xuất và từng bơm, từng van… Và thực hiện bài toán tự động hóa này thế nào?, tự động hóa đạt được cái gì…? Tất cả những điều này sẽ được phân tích trong các phần sau của đồ án Đồ án sẽ làm sáng tỏ các khâu để có

thể cung cấp giải pháp tự động hóa toàn diện cho một bến xuất (từ các bến xuất đang xuất hàng bằng tay, hay giải pháp nâng cao cho một số các bến xuất đã có hệ

thống tự động hóa)

1.2 N ội dung bài toán tự động hóa bến xuất

Các thông s ố kỹ thuật chính của bến xuất:

Bến xuất được chọn để áp dụng tự động hóa có 4 giàn xuất, mỗi giàn xuất có 2

họng xuất Trước khi áp dụng tự động hóa, việc xuất hàng hoàn toàn thủ công

Có 8 bơm cấp hàng độc lập cho 8 họng, mỗi họng có bộ nút Start – Stop điều khiển các bơm này

13

Lưu lượng mỗi họng: max 80 m3/h

Quy trình xu ất hàng thủ công, chưa tự động hóa:

Sau khi khách hàng đăng ký, phòng kinh doanh công ty sẽ cấp cho một phiếu mã

lệnh xuất hàng Lái xe xitec mang theo mã lệnh này vào bến xuất để lấy hàng Nhân viên tại bến xuất sẽ kiểm tra các điều kiện an toàn theo quy định của từng bến xuất

và thông tin phiếu mã lệnh (mã lệnh, lượng đặt, mã họng…), sau đó hướng dẫn Lái

xe vào khu vực họng xuất để lấy hàng

Tại họng xuất, công nhân đóng hàng tiếp nhận phiếu mã lệnh, đặt lại giá trị 0 cho đồng hồ lượng kế kiểu cơ khí Đặt cần xuất vào cổ chứa của xe xitec, mở van đóng nhanh, và ấn nút Start để khởi động bơm bắt đầu bơm hàng Trong suốt quá trình bơm hàng, công nhân đóng hàng phải túc trực trên xe xitec, để quan sát lượng hàng (qua đồng hồ cơ), khi hàng đã đủ, công nhân đóng hàng tắt bơm và đóng van đóng nhanh kết thúc quá trình bơm hàng Sau đó công nhân ghi lại số lượng xuất thưc tế trên đồng hồ lượng kế vào phần “lượng thực tế” của phiếu xuất hàng Công nhân đóng hàng sẽ làm thêm thao tác nữa là đo nhiệt độ hàng trong xe sau đó ghi giá trị nhiệt độ này vào phiếu mã lệnh

Quá trình xuất hàng tại họng xuất đến đây là kết thúc Lái xe mang phiếu xuất hàng

trở lại phòng kinh doanh Nhân viên phòng kinh doanh trên cơ sở số liệu xuất hàng này (lượng thực tế, và nhiệt độ hàng) để làm cơ sở xuất hóa đơn cho khách hàng

Yêu c ầu bài toán đặt ra: Khi thiết kế và ứng dụng hệ thống tự động hóa cho

bến xuất, ta phải giải quyết những nội dung chi tiết sau:

- Đưa ra giải pháp, sản phẩm để giải quyết bài toán tự động hóa bến xuất

- Xây dựng quy trình trao đổi thông tin, điều khiển, giám sát, vận hàng, báo cáo số liệu khép kín, minh bạch rõ ràng cho quá trình xuất hàng

- Mỗi họng xuất hàng có thể xuất hàng tự động và độc lập: Các họng xuất có

thể hoạt động tự động và độc lập

- Giảm bớt sai sót chủ quan của con người vào hệ thống

- Dữ liệu về quá trình xuất hàng phải được lưu lại ở một cơ sở dữ liệu để phục

vụ nghiệp vụ

14

- Có màn hình cho cán bộ kỹ thuật theo dõi các quá trình xuất hàng: Màn hình theo dõi sự hoạt động của hệ thống, các họng xuất, xe đang xuất, lượng hàng đang xuất, lưu tốc, nhiệt độ của mẻ đang xuất, cũng như các thông báo cảnh báo khác…

- Xác định được nhiệt độ trung bình của mỗi quá trình xuất hàng: Nhiệt độ trung bình là thông số quan trọng, trong nghiệp vụ bến xuất của ngành xăng

dầu, nhiệt độ trung bình của mẻ hàng có ý nghĩa nhiều hơn là nhiệt độ tức

thời Qua giá trị nhiệt độ này để xác định lít 15 – một thông số dùng trong giao nhận hàng hóa

- Hệ thống tự động hóa mới có sự liên kết dữ liệu với phân hệ kinh doanh

15

CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN

2.1 Mô hình điều khiển sử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp PLC

Hình 2.1 - S ử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp với PLC (Rockwell)

Bộ điều khiển mẻ sẽ được cấu hình để có thể kết nối qua truyền thông (TCP,

Serial communication ) đến các thiết bị cấp cao, và liên kết qua các đầu vào số, đầu ra số, đầu vào tương tự đến các thiết bị cảm biến và điều khiển cấp dưới

Các số nhận thu thập bao gồm: tín hiệu nhiệt độ (RTD) từ các cảm biến nhiệt

độ, tín hiệu xung từ các lưu lượng kế, và kết nối để điều khiển bơm, điều khiển van điện

16

Một PLC (Rockwell, Siemens ) sử dụng để kết nối điều khiển trực tiếp các

bộ điều khiển mẻ này PLC cũng đóng vai trò liên kết với phân hệ điều khiển giám sát ở cấp cao hơn

Hình 2.2 - B ến xuất Đỗ Xã – Công ty xăng dầu Hà Nam Ninh – Petrolimex sử dụng

mô hình PLC Rockwell – B ộ điều khiển mẻ

Trên máy tính điều khiển giám sát, bộ phần mềm scada cũng được cài đặt để

thực hiện mục đích giám sát điều khiển, cũng như thu thập số liệu

Bộ điều khiển mẻ đóng vai trò điều khiển, tính toán, và cũng đóng vai trò là thiết bị giao tiếp với người dùng (HMI) ở cấp trường Từ đây người vận hành tại

cấp trường có thể thao tác vận hành, giám sát các thông số từ màn hình của thiết bị này

Hệ thống có thể xuất hàng ở các chế độ:

- Chế độ tự động: Chế độ được định nghĩa là có sự tham gia điều khiển của các phần mềm điều khiển giám sát thu thập số liệu, và có sự tham gia của các PLC điều khiển Batch controller Quá trình xuất hàng sẽ diễn ra hoàn chỉnh

từ khâu phát hành hóa đơn ở máy tính kinh doanh, quá trình tiếp theo PLC sẽ điều khiển các Batch Controller và các bộ Batch Controller này sẽ tiến hành thu thập điều khiển các tham số cần thiết, sau đó số liệu cần thiết tự động được trả về các bảng dữ liệu định trước

17

- Chế độ bán tự động: chế độ khi các kết nối với PLC và kết nối với phân hệ điều khiển giám sát bị đứt đoạn Tuy nhiên các bộ điều khiển mẻ vẫn hoạt động được, cho phép người dùng nhập mã lệnh trực tiếp từ màn hình - bàn phím của Batch Controller Các quá trình như điều khiển bơm, điều khiển van, cập nhật nhiệt độ thực tế, tính toán nhiệt độ trung bình vẫn được Batch Controller thực hiện Các số liệu xuất hàng sau đó sẽ được ghi bằng tay để đến khâu cuối cùng là hoàn thiện hóa đơn Chế độ bán tự động này cũng có khá nhiều ý nghĩa khi mà phân hệ điều khiển giám sát bị mất, hệ thống vẫn

tự động hóa được một số khâu quan trọng

- Chế độ bằng tay: chế độ sơ khai được định nghĩa khi các kết nối với phân hệ điều khiển giám sát, PLC, Batch Controller hoàn toàn bị mất Khi này các thao tác điều khiển bơm, đóng van đều phải do công nhân vận hành Các số

liệu xuất hàng sẽ được ghi lại băng tay trên các đồng hồ kiểu cơ khí

Các bộ điều khiển mẻ thường có giá thành tương đối cao, tuy nhiên sử dụng

những bộ điều khiển mẻ tương tự như sử dụng những chuẩn công nghiệp được thế

giới công nhận: nó mang tới độ chính xác, và độ tin cậy tương đối tốt

Sử dụng thêm các PLC đi kèm, cho phép xây dựng hệ điều khiển giám sát trên máy tính sử dụng những phần mềm chuyên dụng (Siemens có WinCC, Rockwell có RSView32, FactoryTalk View ) Sử dụng những phần mềm này cho phép xây

dựng ứng dụng giao diện nhanh chóng, đơn giản và khả năng nâng cấp khi bến xuất

mở rộng cao

Mặt khác, các bến xuất ngoài các họng xuất, nhiều trường hợp sẽ phải tích hợp

cả các phân hệ báo tràn cho bồn bể, phân hệ đo cho bồn bể khi này chỉ cần bổ sung thêm các module chức năng tương ứng là có thể tích hợp được, điều này rất quan trọng, nó giúp khả năng linh động của hệ thống cao, đáp ứng được nhiều yêu

18

chuyển sử dụng nhiều bơm, hoặc trường hợp nhiều bộ điều khiển mẻ sử dụng chung

một bơm Trường hợp này sự có mặt của PLC sẽ giúp cho việc chọn lựa bơm nào

sử dụng, bể nào xuất hàng sẽ rất tiện lợi

2.2 Mô hình s ử dụng PLC kết hợp với các màn hình HMI

2.2.1 Mô hình s ử dụng PLC và HMI của Siemens:

Hình 2.3 dưới mô tả hệ sử dụng PLC và HMI của hãng Siemens Một hệ PLC và các module của dòng S7-300 được sử dụng cho phân hệ điều khiển Tại giàn suất, màn hình HMI cho phép người vận hành thao tác và theo dõi ở cấp

trường là các màn hinh OP77A

Máy tính điều khiển giám sát sẽ là các phần mềm được lập trình và thiết kế trên nền WinCC, Simatics NET …

Hình 2.3 - Mô hình s ử dụng PLC - HMI và phần mềm hãng Siemens

2.2.2 Mô hình s ử dụng PLC và HMI của Rockwell Automation:

Hình 2.4 mô tả hệ sử dụng PLC và HMI của hãng Rockwell AUtomation Một hệ PLC và các module của dòng Controllogix5000 được sử dụng cho phân hệ điều

19

khiển Tại giàn suất, màn hình HMI cho phép người vận hành thao tác và theo dõi ở

cấp trường là các màn hinh Panelview Plus 6

Máy tính điều khiển giám sát sử dụng bộ phần mềm Factory Talk View, RSLinx, Factory Talk Transaction Manager

Hình 2.4 - Mô hình s ử dụng PLC - HMI và phần mềm hãng Rockwell

Mô t ả:

Một bộ PLC cùng các module đi kèm đóng vai trò điều khiển chính PLC có các module đi kèm, thực hiện việc thu nhận số liệu từ các lượng kế, cảm biến nhiệt độ

và điều khiển các bơm, van điện

Việc tính toán giá trị nhiệt lượng thực tế, giá trị nhiệt độ thực tế, nhiệt độ trung bình thông qua những thuật toán cài trên PLC

Các màn hình giao diện thao tác cấp trường được trang bị thêm tại các họng xuất Công nhân vận hành thực hiện nhập lệnh và quan sát các thông số, cũng như các thao tác tương tác người máy khác trên màn hình này

20

Tương tự như trường hợp trên, các phần mềm điều khiển giám sát được cài đặt trên máy tính điều khiển, cho phép cán bộ kỹ thuật giám sát toàn bộ hệ thống

Hệ thống được định nghĩa hai chế độ hoạt động:

- Chế độ tự động: khi có sự tham gia của PLC, các máy tính điều khiển giám sát Quy trình thực hiện một lệnh xuất hàng hay thực hiện một giao dịch hàng hóa (xăng dầu) tương tự trên bắt đầu từ máy tính kinh doanh ghi hóa đơn, sau đó qua cơ sở dữ liệu tự động hóa Người vận hành nhập các yêu cầu vào

từ màn hình HMI ở tại các họng xuất, sau đó PLC sẽ tiến hành kiểm tra các giá trị này với các giá trị ghi trong cơ sở dữ liệu tự động hóa ghi bởi phân hệ kinh doanh Từ đó quyết định có hay không cho phép bắt đầu quá trình xuất hàng Khi bơm hàng, PLC sẽ điều khiển tự động từ việc khởi động bơm, đến

việc tính toán lượng thực xuất, cho đến khi bơm đủ lượng và đóng các van,

dừng bơm, kết thúc lệnh Sau đó các dữ liệu sau cùng sẽ được trả về phân

hệ kinh doanh để tiến hành thủ tục hoàn thiện hóa đơn bán hàng

- Chế độ bằng tay: chế độ này hoàn toàn không có sự tham gia của PLC, của

hệ điều khiển giám sát phần trên Các thao tác người vận hành sẽ thực hiện

bằng tay qua các nút ấn ở trên họng xuất Và cũng tương tự trường hợp trên, các số liệu hoàn thiện hóa đơn sẽ được ghi bằng tay từ các đồng hồ cơ

Mô hình này rõ ràng tính linh động là rất cao, dễ dàng tích hợp các phân hệ khác tuy nhiên, với các chủ đầu tư yêu cầu khắt khe thì những thuật toán điều khiển và tính toán tự chế với quá trình xuất hàng xăng dầu là không dễ chấp nhận với những giải pháp sử dụng các bộ điều khiển mẻ (xăng dầu cần có thông số nhiệt độ trung bình, đây là thông số nhậy cảm do nó liên quan đến việc quy chuẩn về nhiệt độ 15 để giao

nhận)

21

2.3 Mô hình s ử dụng Bộ điều khiển mẻ kết hợp máy tính

Hình 2.5 - Mô hình s ử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp với máy tính

Đây cũng là mô hình được nhiều hãng bán bộ điều khiển mẻ giới thiệu và chào bán

Mô hình này gần tương tự như mô hình ở phần 1 bởi lẽ tất cả các tín hiệu

cảm biến được đưa về bộ điều khiển mẻ và bộ điều khiển mẻ này cũng đóng vai trò điều khiển trực tiếp các thiết bị trường (bơm, van)

Các phần điều khiển giám sát ở trên thường là những bộ phần mềm của chính các hãng bán bộ điều khiển mẻ cung cấp

Những giải pháp được phát triển chuẩn từ những tập đoàn uy tín luôn có

những điểm mạnh về tính ổn định cũng như tổng thể giải pháp, tuy nhiên giá thành cho toàn bộ những phần này thường cao, và các thành phần nhà phát triển đưa ra bao giờ cũng rất nhiều Thêm nữa các phần mềm đã được đóng gói, nó tốt, tuy nhiên việc làm chủ hệ thống là khá khó khăn khi không có code nguồn

Máy tính giao tiếp trực tiếp với các bộ điều khiển mẻ, tuy nhiên đây cũng là tính hạn chế của giải pháp Nó sẽ ứng dụng tốt với các mô hình chuẩn, tuy nhiên khi

cần có những biến thể để phục vụ yêu cầu thực tế thì nó lại không giải quyết được

3.1 Thi ết lập sơ đồ cấu trúc hệ thống tự động hóa

3.1.1 Mô hình thi ết kế tổng quan hệ thống

Trước những yêu cầu, bài toán đặt ra, và công thêm những phân tích vấn đề tự động cho một bến xuất ở trên, mô hình thiết kế tổng quan hệ thống được đề ra như sau:

Hình 3.1- T ổng quan hệ tự động hóa sử dụng bộ điều khiển mẻ kết hợp PLC

Controllogix5000 c ủa Rockwell Automation

Mô t ả:

Quá trình khép kín cho hoạt động xuất hàng Bến Xuất, lệnh xuất hàng từ phân hệ kinh doanh, máy tính tự động hóa lấy các dữ liệu cần thiết, sau đó tiến hành truyền thông điều khiển với các PLC PLC tùy theo các tham số đặt sẽ phân phát các lệnh

23

này đến các họng xuất Tại họng xuất các bộ điều khiển mẻ Batch Controller thực

hiện điều khiển trực tiếp các họng xuất thông qua hệ thống Bơm, Van điện từ,… Các tham số quá trình xuất lại được truyền thông về PLC sau đó đưa về Máy tính tự động hóa để điều khiển giám sát, … Dữ liệu về quá trình xuất sau cùng lại được trả

về cơ sở dữ liệu tại máy tính phân hệ kinh doanh, từ đó hoàn thành quá trình xuất hàng và các yêu cầu nghiệp vụ khác đi kèm

Mỗi quá trình xuất hàng (mỗi lệnh xuất) các giá trị cần quan tâm là lượng thực xuất

và nhiệt độ của quá trình xuất, do đó ta cần các cảm biến nhiệt độ và các lưu lượng

kế để thu thập các số liệu này Các van điện được cung cấp để có thể tự động đóng

cắt khi được lượng đúng

Công nghệ điều khiển: Điều khiển phân tán, mỗi họng xuất được điều khiển trực

tiếp bằng bộ điều khiển mẻ (Batch Controller) Như vậy 04 họng sẽ có 04 bộ điều khiển Batch Controller này, mỗi bộ điều khiển độc lập 01 họng Có thể xuất hàng ở các chế độ tự động, bán tự động hoặc bằng tay Đầu vào cho các Batch Controller là tín hiệu nhiệt độ từ các cảm biến nhiệt độ, tín hiệu xung từ các bộ phát xung của lưu lượng kế, đầu ra để điều khiển các Van điện và Bơm

Công nhân vận hành sẽ làm việc trực tiếp với các bộ Batch Controller: nhập mã

lệnh, theo dõi quá trình

Một PLC ControlLogix5000 (Rockwell Automation) được sử dụng đóng vai trò điều khiển chung cho các trạm Batch Controller và giao tiếp với máy tính PLC được đặt trong tủ điều khiển tại khu giám sát điều hành, tại tủ điều khiển này

Máy tính tự động hóa: Sử dụng các bộ phần mềm SCADA chuẩn của Rockwell Automation (FTV Talk View, RSLinx, Transacsion Manager…) cho bài toán điều khiển giám sát, trao đổi thu thập dữ liệu Ở đây cung cấp các màn hình giám sát toàn bộ hệ thống, các thông số quá trình, trạng thái hoạt động của các thành phần… Cán bộ vận hành sử dụng các màn hình HMI này để theo dõi vận hành chung

Một cơ sở dữ liệu mới (sử dụng Microsoft SQL 2008) với các trường thống nhất với nghiệp vụ bến xuất và hệ tự động hóa được đặt trên “Máy tính phân hệ kinh doanh”

24

Lệnh xuất hàng được xuất phát từ đây, lưu trữ vào các cơ sở dữ liệu, “máy tính tự động hóa” thực hiện trao đổi dữ liệu cần thiết với cơ sở dữ liệu này và PLC

3.1.2 Các ch ế độ xuất hàng áp dụng cho bến xuất tự động hóa

Một trong những yêu cầu với hệ thống tự động hóa đó là phải ra được những quy trình thống nhất với nghiệp vụ, đây luôn là một yêu cầu kiên quyết để hệ thống tự động hóa có thể đi vào vận hành đáp ứng được với yêu cầu của phân hệ kinh doanh

Ta sẽ dần đi làm rõ quá trình nghiệp vụ đề xuất khi áp dụng hệ thống tự động hóa qua các chế độ xuất hàng mà hệ thống mới có thể áp dụng thực hiện được

Hệ thống mới được thiết kế cho bến xuất cho phép xuất hàng ở ba chế độ: Tự động, bán tự động và băng tay

a Chế độ xuất hàng T ự động

Công nhân vận hành thực hiện bơm xuất hàng thông qua bộ Batch Controller controller tại họng xuất Hệ thống sẽ tự động điều khiển đóng ngắt van theo lượng

hàng đặt trước đã được đăng ký Số liệu hoạt động của hệ thống được tự động cập

nhật và hiển thị trên máy tính điều khiển và cơ sở dữ liệu của hệ thống (cập nhật ONLINE)

Ch ế độ xuất hàng Tự động là chế độ hoạt động thường xuyên của hệ thống

b Chế độ xuất hàng Th ủ công (bằng tay)

Công nhân vận hành thực hiện bơm xuất hàng thông qua nút bấm Khởi động hoặc

Dừng bơm tại chân giàn xuất hoặc hệ nút bấm tại nhà bơm

Trong chế độ xuất hàng bằng tay, hệ thống tự động hóa phân hệ xuất hàng sẽ không

tự động điều khiển bơm và van điện Việc cấp hàng, đóng ngắt bơm, van hoàn toàn

do người vận hành thao tác Sau đó phải thực hiện các biện pháp đo nhiệt độ và tính hàng hoá bằng các phương pháp thủ công như trước đây

Ở chế độ xuất hàng Bằng tay, van điện cần phải được điều chỉnh van thủy lực ở chế

độ Manual (Xin xem thêm tài liệu thiết bị đi kèm của nhà sản xuất)

c Chế độ xuất hàng Bán t ự động

Tương tự như chế độ Tự động, nhưng người vận hành phải nhập giá trị lượng xuất vào Batch Controller Dữ liệu đã xuất hàng được lưu vào cơ sở dữ liệu trên máy

25

tính SCADA và được tự động cập nhật vào cơ sở dữ liệu chung của hệ thống khi truyền thông giữa PC-SCADA và Server được thiết lập lại (cập nhật OFFLINE) Trong chế độ vận hành này, người điều hành vẫn có thể quan sát được quá trình vận hành thực tế qua chương trình SCADA nếu không có lỗi mất truyền thông giữa PLC

Hệ thống PLC + SCADA + Server + Van hoạt động bình thường

Không thể kết

n ối truyền thông giữa bộ điều khiển PLC + SCADA và Server (phần thông tin xuất hàng)

2 V ị trí bật/tắt bơm, chạy

hoặc dừng quá trình xuất

hàng

Nút kh ởi động/dừng bơm tại nhà bơm hoặc chân giàn xuất

START/STOP trên Batch Controller

3 Khi ấn nút DSC tại giàn

Tắt bơm, đóng van

Tắt bơm, đóng van

4 Chế độ điểu khiển bơm

-

Tự động tắt khi kết thúc lượng hàng của 1 ngăn (tu ỳ theo điều kiện thực tế)

Tắt tại Batch Controller

9 Hiển thị số lượng xuất

trên chương trình SCADA

Không Có Có, nếu vẫn có

kết nối truyền thông gi ữa PLC

và Batch Controller

ấn nút “Bắt đầu”, quá trình bơm hàng Khi này toàn bộ quá trình điều khiển của đơn hàng xuất PLC và Batch Controller sẽ xử lý

- Sau khi lệnh kết thúc, lượng thực tế và nhiệt độ của quá trình sẽ được cập nhật tự động về cơ sở dữ liệu của phòng kinh doanh

- Lái xe sau đó sẽ quay trở về phòng kinh doanh, nhân viên kinh doanh dựa vào các

số liệu tự động hóa trả về để hoàn thiện hóa đơn, một quy trình khép kín

3.1.4 Các thi ết kế để hoàn thiện giải pháp

- Thi ết kế cơ sở dữ liệu: cơ sở dữ liệu mới được thiết kế có đầy đủ các dữ liệu tự

động hóa phù hợp với phân hệ kinh doanh, nghiệp vụ bến xuất

- Thi ết kế tủ điều khiển trung tâm: Tủ điều khiển trung tâm đặt tại phòng điều

hành

27

- Thi ết kế quy trình điều khiển, thiết kế các ghép nối

- Thi ết kế các màn hình điều khiển giám sát Scada

- Thi ết kế trao đổi dữ liệu giữa PLC và phần mềm điều khiển trên máy tính, trao

đổi dữ liệu giữa phần mềm điều khiển giám sát và cơ sở dữ liệu kinh doanh

3.1.5 L ựa chọn phần cứng, thiết bị và phần mềm cho hệ điều khiển tự động

B ến Xuất

Mục tiêu đồ án là tìm hiểu và áp dụng được dòng PLC Controllogix5000 và các

phần mềm điều khiển giám sát của Rockwell Automation nên: PLC, module đi kèm

và phần mềm điều khiển lựa chọn của Rockwell Automation Các thiết bị còn lại (lượng kế, van điện, cảm biến nhiệt độ đươc giới thiệu sâu hơn ở chương 5)

STT N ội dung S ố hiệu Đơn

v ị tính

S ố lượng

2 Chassic 7 Slot 1756-A7 Cái 1

3 Power supply 1756-PA75 Cái 1

4 Module Ethernet 1756-EN2T Cái 1

5 Generic Serial Communication

II Thi ết bị lắp đặt ngoài giàn

13 FactoryTalk View SE Server 25

with RSLinx Enterprise

9701-VWSS025LENE Bản 1

14 FactoryTalk Transaction

Manager Professional Version

with 1500 Tag Limit

29

3.2 L ắp đặt các thiết bị công nghệ

Bến xuất được chọn để thực hiện triển khai hệ thống tự động hóa là bến xuất trước

đó thưc hiện các thao tác xuất hàng hoàn toàn thủ công (bằng tay), do đó để có thể

phục vụ hệ thống mới, ngoài các thiết bị tự động còn phải trang bị thêm các thiết bị

đi kèm (lượng kế, bầu lọc tách khí…)

Sơ đồ dưới đây biểu thị nguyên lý lắp đặt các thiết bị công nghệ cùng với các thiết

bị phục vụ hệ thống tự động hóa:

Hình 3.2 - B ố trí các thiết bị trên mỗi họng xuất

- Bộ điều khiển mẻ Batch Controller để tại giàn xuất, bộ điều khiển này có màn hình đóng vai trò cả là thiết bị giao tiếp người máy với người vận hành Công nhân thao tác các thao tác nhập lệnh điều khiển trên màn hình này

30

- Bộ Batch Controller được bố trí đặt trên một bộ chân đế, phía dưới là bộ nút

ấn Start – Stop phục vụ điều khiển ở chế độ bằng tay, bán tự động, và dừng

khẩn cấp

- Tiếp theo là bầu lọc, bầu lọc, tách khí được lắp ngay trước lượng kế, đảm

bảo dòng nhiên liệu đi vào buồng đong của lượng kế đã được lọc bỏ cặn

bẩn, đảm bảo cho lượng kế hoạt động chính xác và an toàn

- Van điện lắp ngay sau lượng kế, van điện này thực hiện đóng hàng tự động

- Cảm biến nhiệt độ lắp phía sau van điện và lượng kế đảm bảo nhiệt độ là gần

nhất với nhiệt độ hàng được bơm ra xe xitec

- Tất cả các thiết bị lắp đặt ngoài các họng xuất phải đảm bảo kín về điện, các đường dây đi đến các thiết bị này phải được lắp đặt trong ống thép mạ kẽm Các hộp đấu dây nếu có phải đảm bảo đặt trong hộp phòng nổ kín

3.3 PLC và các ghép n ối hệ thống

PLC sử dụng là dòng ControlLogix L61 của Rockwell Automation , module đi kèm

chỉ có 01 một module ControlNet, và 1 module kết phục vụ việc kết nối giữa PLC

và mạng Modbus với các bộ điều khiển mẻ

Sử dụng bộ điều khiển mẻ, do đó PLC chỉ đóng vai trò điều khiển trực tiếp các bộ điều khiển mẻ này Các phần mạch điều khiển kết nối là nối về các bộ điều khiển

mẻ này

3.3.1 Sơ lược về dòng PLC ControlLogix – Rockwell Automation

Controllogix5000 là dòng điều khiển cỡ lớn của Rockwell Automation

Một số họ Controllogix tiêu biểu (1756-L6x, 1756-L7x):

- Có 2 dòng sản phẩm: 1765-L6x và 1756-L7x L7x mới được giới thiệu được vài năm với nhiều tính năng mới cũng như hiệu suất cao gấp đôi so với 1756-L6x, dùng thay thế cho các 1756-L6x cũ Hiện tại tại các nhà máy vẫn phổ biến là 1756-L6x

- Bộ nhớ CPU lớn nhất là 32MB (1756-L75)

- Số lượng I/O tối đa có thể quản lý là 128.000 I/O

- Thẻ nhớ SD (L7x) để Backup chương trình

31

- Cổng USB 2.0 để lập trình (L7x)

- Tích hợp Motion

- Không sử dụng pin

- Dòng Controllogix sử dụng trong đồ án là CPU 1756-L61

Chassis, Slot và Module

- Chassis là khung gồm có bộ nguồn, các khe cắm (slot) để gắn các Module Chassis có nhiều kích cỡ từ 4, 7, 10, 13 và 17 Slot

- Bộ nguồn cấp nguồn cho các Module trên Chassis Bộ nguồn có nhiều loại

AC, DC, Redundant cũng như nhiều công suất khác nhau và phải mua riêng (không kèm theo chassis)

Hình 3.3 - Hình ảnh bộ Controllogix5000 của Rockwell Automation

- Slot là khe cắm các module, tất cả các module 1756-xxx đề có thể gắn trên Chasiss vào các Slot

- Module bao gồm cả CPU, Module I/O và module truyền thông mạng Các module có thể gắn ở Slot bất kì trên Chassis

o Có thể có nhiều CPU trên một Chassis

o Các module trên chassis có thể tháo lắp mà không cần tắt nguồn

o Có thể có hoặc không có CPU trên Chassis (khi đó Chassis đóng vai trò như một trạm Remote IO)

Controllogix phù hợp cho các ứng dụng:

- Điều khiển phức tạp, tích hợp hệ thống như DCS, điều khiển mẻ…

- Yêu cầu Redundant (cấu hình dự phòng sự cố)

- Số lượng IO lớn, phân tán (tối đa 128.000 I/O)

32

- Ứng dụng gồm nhiều loại truyền thông công nghiệp khác nhau như

Controlnet, Ethernet, DeviceNet, DH+…

- Cấp thiết bị trường: Các bộ điều khiển mẻ giao tiếp qua mạng Modbus

(RTU) với PLC qua module MCM Serial Comunication Module Bộ điều khiển mẻ sẽ trực tiếp điều khiển quá trình bơm, các van điều khiển, cũng như thu thập các số liệu của cảm biến nhiệt độ và lưu lượng kế

33

3.3.3 M ạch điều khiển cho các họng

Hình 3.5 - M ạch điều khiển cho một họng

- Mỗi họng có thể hoạt động cả chế độ tự động (bán tự động) và thao tác bằng tay

- Một nút chuyển mạch chế độ tự động bằng tay được sử dụng riêng cho từng

họng Nút chuyển mạch này được đặt trên tủ điều khiển – đặt ở nhà điều hành Chỉ những cán bộ kỹ thuật trong những trường hợp cụ thể mới được xử

dụng nút chuyển chế độ này Nút chuyển mạch này qua rơ le CM để cho

34

phép mạch điều khiển bơm có thể chuyển chế độ: điều khiển với tín hiệu từ

mạch tự động, hoặc điều khiển với tín hiệu từ bộ nút ấn bằng tay

- Một bộ nút ấn Start – Stop đặt tại giàn xuất cho phép người dùng thao tác bật

- Tương tự, một đèn báo dừng sự cố được kích hoạt đi ấn các nút dừng sự cố ESD1, ESD2 qua rơ le R_ESD

3.3.4 M ạch điều khiển van

Hình 3.6 - M ạch điều khiển Van

Hai cuộn Solenoid của van được điều khiển trực tiếp từ các chân output AC của MicroLoad

Các mạch trên là mạch điều khiển cho một họng, các họng khác tương tự như trên

3.3.5 M ạch đấu nối với bộ phát xung

Các bộ phát xung được đấu nối trực tiếp về các Batch Controller, trên các bộ này các cầu đấu CN5 và CN6 sử dụng để đấu nối với bộ phát xung bên ngoài Cách đấu

nối như mạch dưới:

35

Hình 3.7 - M ạch đấu nối phát xung với MicroLoad.NET

3.3.6 M ạch đấu nối cảm biến nhiệt độ

Đấu theo sơ đồ 4 dây, cầu đấu CN3 của MicroLoad.NET được sử dụng cho cảm đầu vào của cảm biến nhiệt độ:

Hình 3.8 - Đấu nối cảm biến nhiệt độ với MicroLoad.NET

3.3.7 M ạch nối truyền thông với MicroLoad.NET

PLC giao tiếp với bộ điều khiển mẻ qua truyền thông vật lý RS485

MicroLoad.NET có 03 cổng truyền thông nối tiếp có thể cấu hình được là RS232 hay RS485 Ở đây, các cổng COM số thứ tự 1 của MicroLoad.NET sẽ được sử dụng

để giao tiếp với PLC

Cấu hình cổng COM1 cho RS485, bộ chuyển chức năng "S1” trong bo mạch của Microload.NET thực hiển việc chuyển đổi này: lưu ý để switch gạt 01 của S1 ở vị trí ON để đặt COM1 cho RS485

Hình dưới chỉ rõ địa chỉ ấn định cho các Batch là từ 1-8 tương ứng với thứ tự tên

họng trên giàn xuất

36

Hình 3.9 - Đấu nối truyền thông RS485 và ấn định địa chỉ Modbus cho các

MicroLoad.NET

3.3.8 Đầu ra tín hiệu điều khiển của BƠM và Van điện

Tín hiệu điều khiển bơm và van điện sẽ được cấu hình để lấy ra từ chân AC output

của MicroLoad.NET

Chân đầu ra đánh số thừ 3,4,5 sẽ của CN7 trên MicroLoad.NET sẽ lần lượt được sử

dụng cho điều khiển van NO, điều khiển van NC, và điều khiển BƠM

Lưu ý đầu ra của các chân này đã là điện AC, nên sẽ được đưa thẳng về chân điều khiển của các van hoặc chân rơle điều khiển BƠM (xem phần 3.4.3 và 3.4.4)

37

3.3.9 T ủ điều khiển và giá đỡ bộ Batch Controller

Chân đế lắp bộ Batch Controller

Hình 3.10 - Chân đế để lắp thiết bị Batch Controller

- Giá đỡ được thiết kế để lắp đặt vững vàng trên giàn xuất

- Thiết bị gắn trên nó gồm bộ Batch Controller và bộ nút ấn Start – Stop –

Dừng Sự Cố

- Chiều cao của giá đỡ được tính toán để người vận hành có thể dễ dàng thao tác trên bộ nút ấn, trên màn hình và các phím ấn của Batch Controller

T ủ điều khiển

- Tủ được thiết kế dạng đứng, và thiế kế để đặt chắc chắn trên sàn nhà

- Bên trong tủ đủ rộng để lắp đặt các thiết bị: PLC và các module, các rơ le trung gian, các cầu đấu, máng đi dây Các phần đi dây trong tủ phải được đặt trong các máng nhựa, các đầu dây phải được gắn đầu cốt, đánh số

- Mặt tủ được gia công các lỗ đặt các đèn báo và nút ấn công nhiệp: Gồm đèn báo bơm, đèn báo dừng sự cố, nút chuyển chế độ tự động bằng tay, nút ấn

dừng sự cố Khoảng cách giữa các nút ấn và các đèn đủ để thao tác dễ dàng

38

- Các đề can ghi chú được dán trên mặt tủ đảm bảo dễ dàng nhận dạng và quan sát cho từng họng Mặt bên có lỗ gắn quản tản nhiệt, và lỗ thông gió Mặt dưới có khoét lỗ vuông để đưa dây từ giàn vào Lưu ý các lỗ này có lưới

chắn ngăn chặn chuột, bọ

Hình 3.11 - Hình ảnh tủ điều khiển

39

CHƯƠNG 4 - TÍCH HỢP HỆ SCADA BẾN XUẤT

Sử dụng các công cụ của Rockwell Automation, ta cần thao tác trên các phần mềm sau:

- Ph ần mềm RSlinx Classic: Cung cấp cho những chuơng trình điều khiển

giúp ta kết nối các thiết bị trong hệ thống như PLC, màn hình SCADA,máy tính giám sát Ngoài ra RSlinx Classic cũng là một OPC Data hoặc DDE server giúp liên kết các tag trong các chuơng trình

- Ph ần mềm RSlogic 5000: Giúp ta tạo và quản lý các chuơng trình hoạt đông

cho Controllogix5000

- Ph ần mềm FactoryTalkView: Giúp tạo các giao diện SCADA, quản lý các

màn hình giao diện người dùng trên máy tính

- Ph ần mềm FactoryTalk Transaction Manager (FTTM): Phần mềm giúp

trao đổi dữ liệu giữa cơ sở dữ liệu với PLC Trong khi FactoryTalk View chỉ

đóng vai trò làm điều khiển giám sát, thì FTTM sẽ đóng vai trò liên kết cả

phân hệ tự động hóa với cơ sở dữ liệu…

biển số xe

- PLC thực hiện liên tục chek kiểm tra biến trạng thái nhập lệnh dưới Batch Controller Khi người vận hành nhập lệnh tại Batch Controller đặt tại mỗi giàn xuất, một thao tác kiểm tra (tạm gọi là IDTM) được thực hiện bởi phần

mềm Factory Talk Transaction Manager (FTTM) Thao tác này sẽ check mã

Facto

ry TalkVi

ew, Trans actio

n Mana ger

Databas

e SQL

Máy tính kinh doan h

IDT M ID

Mo dbu s

Máy tính SCA DA

Sensor nhiệt

độ, Lượng kế, Van điện, Bơm…

Thông

số quá trình

41

lệnh nhập vào này dữ liệu mã lệnh được lưu trong SQL database Kết quả trả

về của thao tác sẽ là giá trị lượng đặt (nếu lệnh đúng) hoặc các mã báo sai (nếu lệnh sai)

- Trong quá trình hoạt thực hiện lệnh: các dữ liệu từ sensor nhiệt độ, lượng

kế được Batch Controller thu về và xử lý, hiển thị các thông số nhiệt độ, nhiệt độ trung bình, lưu tốc, lượng thực Các thông số này cũng được PLC thu thập về các ô nhớ đặt tương ứng trên PLC

- Phần mềm giám sát Factory TalkView cài đặt trên máy tính điều khiển (máy tính SCADA) sẽ thu thập các thông số quá trình của các họng và hiển thị real time trên màn hình

- Các dữ liệu quá trình, dữ liệu sự kiện event cũng được tự động cập nhật theo thời gian vào SQL Database qua một IDTM khác của FTTM

- Khi một lệnh kết thúc (lượng thực >= lượng đặt, hoặc dừng ép) một IDTM

thực hiện việc kết thúc lệnh của FTTM sẽ tự động chạy để lưu thông số kết thúc (nhiệt độ trung bình, lượng thực) vào bảng dữ liệu mã lệnh của SQL Database

- Dữ liệu này sau đó sẽ được phần mềm kinh doanh sử dụng để hoàn thiện hóa đơn cho khách hàng

Lưu đồ điều khiển xuất hàng

Lưu đồ điều khiển xuất hàng được trình bày trong lưu đồ dưới đây:

Các chương trình điều khiển dưới PLC, chương trình FTTM, cơ sở dữ liệu, chương trình Factory Talk View của hệ thống được thiết kế để hoạt động theo chu trình này