Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học Mục Lục LỜI CAM ĐOAN………………………………………………………………………11 LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………………… 12 LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………………….13 Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ SIMATIC PCS7 14 1.1 Simatic PCS 14 1.1.1 Simatic PCS – Những điểm bật hệ thống điều khiển 14 1.1.2 SIMATIC PCS – Một HTĐK cho tất lĩnh vực ngành công nghiệp ……………14 1.1.3 SIMATIC PCS – mở rộng cấp bậc từ 100 đến 100.000 I/O 15 1.1.4 Sự phát triển SIMATIC PCS – công suất hiệu suất 15 1.2 Giao diện ghép nối qui trình PROFIBUS 16 1.2.1 Hệ thống Bus 16 1.2.2 Các module liên kết 16 1.3 1.2.2.1 DP/PA Coupler 16 1.2.2.2 DP/PA Link 17 1.2.2.3 Y Coupler 17 1.2.2.4 Y Link 18 Các Module xuất nhập 18 1.3.1 Tổng quan Input/Output 18 1.3.2 Tổng quan Module I/O ET-200M 19 1.3.2.1 Phạm vi module 21 1.4 Các điều khiển 21 1.5 Hệ thống vận hành 25 1.5.1 Các phận phần cứng phần mềm (Hardware & Software Components) 25 1.5.2 Giao diện người dùng (GUI – Graphic User Interface) 25 1.5.2.1 GUI – Sự truy cập dễ dàng nhờ nút nhấn 26 1.5.2.3 Các biểu tượng khối – bảng panel 29 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 1.5.2.4 1.5.3 Luận văn Cao Học Kỹ thuật đa hình (Multi – Screen) 30 Quản lý báo động (Alarm Management) 31 1.5.3.1 Cấp bậc hình hiển thị theo nhóm 31 1.5.3.2 Nhảy đến nơi có cảnh báo (Loop – in Alarm) 31 1.5.4 Hiển thị biểu đồ (Trend Displays) 32 1.5.5 Hệ thống lưu trữ 33 1.5.6 Hệ thống cảnh báo 33 1.5.7 Công việc download kiểm tra thay đổi online 34 1.5.8 Sự dự phòng 35 1.5.9 Quản trị người sử dụng cấp nhà máy thuộc diện rộng (Plant – wide user administration) 36 1.6 Hệ thống kỹ thuật (Engineering System) 37 1.6.1 Tổng quan công cụ 37 1.6.2 Các cách quan sát 37 1.6.2.2 Plant View 38 1.6.2.3 Process Object View 40 1.6.3 Simatic PDM 40 1.6.3.1 Một công cụ cho thiết bị HART / PROFIBUS 40 1.6.3.2 Tầm quan sát 41 1.6.4 Định hướng hiển thị OS xuất phát từ Controller Configuration 43 1.6.4.1 Các chức hệ thống cấp bậc nhà máy (plant hierarchy) 43 1.6.4.2 Quản lý thay đổi tối ưu – “copy & modify” 44 1.6.4.3 Định cấu hình đồ họa với CFC tuân theo tiêu chuẩn IEC 1131 45 1.6.4.4 Các thư viện 45 1.6.4.5 Các khối chức – dựng cấu hình biểu tượng OS 46 1.6.5 Tự động tối ưu hóa chiến lược điều khiển 47 1.6.6 SFC : Khái niệm trường hợp Type 49 1.6.6.1 Những điểm bật 49 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học 1.6.6.2 Giao diện khối 50 1.6.6.3 Sự biên tập trung tâm 50 1.6.7 Công cụ tạo bảng panel tùy ý 51 1.6.8 Sử dụng Project Library 52 1.6.9 Khối lượng lớn kỹ thuật hiệu 52 1.6.10 Trợ lý Xuất/Nhập 53 1.6.11 Kỹ thuật đa dự án (Multiproject Engineering) 54 1.6.12 Bộ kiểm tra chéo phiên (Version Cross – Checker – VXC) 54 1.6.13 Download xuống AS 56 1.7 Các hàm hệ thống 56 1.7.1 Hệ thống vận hành 56 1.7.2 Các hàm quản lý người dung kiểm tra dấu vết 57 1.7.2.1 Tổng quan 57 1.7.2.2 Sự bảo vệ truy cập SIMATIC Logon 57 1.7.2.3 Các chức SIMATIC Logon 58 1.7.2.4 Các ứng dụng SIMATIC Logon 59 Chƣơng 2: TỔNG QUAN VỀ GIÀN CNTT SỐ MỎ BẠCH HỔ 61 2.1 Sơ lược quy trình hoạt động giàn CNTT số mỏ Bạch Hổ 61 2.1.1 Chức giàn CNTT-2 61 2.1.2 Hệ thống xử lý dầu 62 2.1.2.1 Sơ đồ khối trình xử lý dầu 62 2.1.2.2 Cụm phân dòng M1 62 2.1.2.3 Phin lọc F-1-A/B/C/D 63 2.1.2.4 Hệ thống bình tách cấp I: V-1-A/B/C 64 2.1.2.5 Hệ thống gia nhiệt T-1-A/B/C/D 64 2.1.2.6 Hệ thống bình tách cấp II: V-2-A1/B1/C1 65 2.1.2.7 Hệ thống bình tách tĩnh điện: V-2-A2/B2/C2 68 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2.1.2.8 2.1.3 Luận văn Cao Học Hệ thống bình chứa dầu cố V-3-C 69 Hệ thống xử lý nước 69 2.1.3.1 Hệ thống tách dầu nước HC-1-A/B/C/D HC-2-A/B/C/D 70 2.1.3.2 Hệ thống tách váng dầu khử khí nước V-10-A/B Caission KS-1 71 2.1.4 Hệ thống xử lý khí 71 2.1.4.1 Hệ thống xử lý khí thấp áp 72 2.1.4.2 Hệ thống xử lý khí cao áp 72 2.1.4.3 Hệ thống xử lý khí nhiên liệu – Fuel Gas 73 2.1.5 Hệ thống đuốc cao áp thấp áp (HP & LP Flare) 74 2.1.6 Hệ thống thu gom condensate 76 2.1.7 Hệ thống hóa phẩm 76 2.1.8 Hệ thống Boiler 78 2.1.9 Hệ thống thu gom dầu thải 78 2.1.10 Hệ thống khí nguồn ni 79 2.1.11 Hệ thống tạo Nitơ 79 2.2 Tìm hiểu bình tách pha (bình tách cấp 1) 80 2.2.1 Phát biểu toán điều khiển cho bình tách pha (bình tách cấp 1) 80 2.2.2 Tìm hiểu thiết bị hệ thống bình tách pha 81 2.2.2.1 Bình tách pha 81 2.2.2.2 Transmitter đo mức 82 2.2.2.3 Transmitter áp suất 83 2.2.2.4 Transmitter nhiệt độ 84 2.2.2.5 Relay bảo vệ mức chất lỏng 84 2.2.2.6 Relay bảo vệ mức áp suất 84 Chƣơng 3: TỔNG HỢP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HĨA CHO BÌNH TÁCH PHA BẰNG HỆ PCS7 CỦA HÃNG SIEMENS 86 3.1 Cấu hình phần cứng 86 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học 3.1.1 Tạo dự án 86 3.1.2 Định cấu hình phần cứng – Hardware Configuration 87 3.2 Chương trình điều khiển 91 3.2.1 Các thơng số kĩ thuật bình tách pha 91 3.2.2 Chương trình điều khiển 91 3.2.3 Lưu đồ thuật toán điều khiển mức nước 93 3.2.4 Lưu đồ thuật toán điều khiền mức dầu 94 3.2.5 Lưu đồ thuật toán điều khiển áp suất 95 3.2.6 Lưu đồ thuật toán điều khiển nhiệt độ 96 3.3 Giao diện hình Scada 97 3.3.1 Màn hình 97 3.3.2 Màn hình giám sát nhiệt độ 97 3.3.3 Màn hình giám sát áp suất 98 3.3.4 Màn hình giám sát mức nước 98 3.3.5 Màn hình giám sát mức dầu 99 Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 100 4.1 Kết luận 100 4.2 Hướng phát triển 100 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học Danh mục bảng Tên bảng Trang Bảng 1: Sự phát triển SIMATIC PCS7 13 Bảng 2: Khả điều khiển điển hình 19 Bảng 3: Thơng số kỹ thuật 88 Bảng 4: Bảng tín hiệu vào 88 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học Danh Mục hình ảnh Hình 1: Các module mở rộng 15 Hình 2: DP/PA Coupler 17 Hình 3: DP/PA Link 17 Hình 4: Y Coupler 18 Hình 5: Y Link 18 Hình 6: Tổng quan I/O 19 Hình 7: I/O ET-200M 19 Hình 8: Sơ lược phần cứng 23 Hình 9: Card kết nối 24 Hình 10: Sơ đồ chuyển mạch 24 Hình 11: Redundant CPU 25 Hình 12: Giao diện người dùng 26 Hình 13: Các biểu tượng khối - bảng panel 30 Hình 14: Multi - Screen 31 Hình 15: Cảnh báo từ Overview 32 Hình 16: Cảnh báo từ panel 32 Hình 17: Số liệu kỹ thuật 33 Hình 18: Download online 34 Hình 19: Download tự động 35 Hình 20: Sever dự phịng 35 Hình 21: Quyền truy cập 36 Hình 22: Tổng quan cơng cụ 37 Hình 23: Component View 38 Hình 24: Plant View 39 Hình 25: Process Object View 40 Hình 26: HART / PROFIBUS 40 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học Hình 27: Tầm quan sát 41 Hình 28: LifeList 42 Hình 29: Biểu tượng chuẩn đoán 43 Hình 30: Plant Hierarchy 44 Hình 31: Copy & Modify 44 Hình 32: CFC tiêu chuẩn IEC 1131 45 Hình 33: Các khối chức 46 Hình 34: Chart CFC 47 Hình 35: Biên tập theo chuẩn IEC 1131 48 Hình 36: Trình tự cấu hình CFC chart 49 Hình 37: Giao diện khối 50 Hình 38: Biên tập trung tâm 51 Hình 39: Cơng cụ tạo panel 51 Hình 40: Trợ lý xuất/nhập 53 Hình 42: Version Cross – Checker – VXC 54 Hình 41: Multiproject Engineering 54 Hình 43: Các tính kiểm tra 55 Hình 44: Download xuống AS 56 Hình 45: Tổng quan hàm quản lý 57 Hình 46: Chức SIMATIC Logon 59 Hình 47: Ứng dụng SIMATIC Logon 60 Hình 48: Sơ đồ khối trình xử lý dầu 62 Hình 49: Hệ thống gia nhiệt T-1 65 Hình 50: Loop điều khiển áp suất bình tách cấp II 67 Hình 51: Loop điều khiển mức dầu bình tách cấp II 67 Hình 52: Loop điều khiển mức nước bình tách cấp II 68 Hình 53: Sơ đồ khối trình xử lý nước 70 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học Hình 54: Nguyên lý hoạt động hydrocyclone 71 Hình 55: Sơ đồ khối q trình xử lý khí thấp áp 72 Hình 56: Sơ đồ khối q trình xử lý khí cao áp 73 Hình 57: Sơ đồ khối q trình xử lý khí nhiên liệu 74 Hình 58: Sơ đồ khối hệ thống đuốc cao áp 75 Hình 59: Sơ đồ khối hệ thống đuốc thấp áp 75 Hình 60: Sơ đồ khối hệ thống đánh lửa 76 Hình 61: Sơ đồ khối hệ thống thu gom condensate 76 Hình 62: Sơ đồ khối hệ thống hóa phẩm chống đơng 77 Hình 63: Sơ đồ khối hệ thống hóa phẩm phá nhũ tương dầu nước 77 Hình 64: Sơ đồ khối hệ thống hóa phẩm phá nhũ tương nước dầu 77 Hình 65: Sơ đồ khối hệ thống hóa phẩm chống ăn mòn 77 Hình 66: Sơ đồ khối hệ thống xả xả kín xả hở 78 Hình 67: Sơ đồ khối hệ thống xả Riser Block chất thải dạng đặc quánh 79 Hình 68:Sơ đồ khối hệ thống khí nguồn ni 79 Hình 69: Sơ đồ khối hệ thống tạo khí Nitơ 80 Hình 70: Sơ đồ bình tách pha 81 Hình 71: Sơ đồ P&ID chi tiết bên bình tách 82 Hình 72: Loop điều khiển mức dầu bình tách pha 82 Hình 73: Loop điều khiển mức nước bình tách pha 83 Hình 74: Loop điều khiển áp suất bình tách pha 83 Hình 75: Tạo Project 86 Hình 76: Chọn CPU 86 Hình 77: Danh mục lựa chọn Project 87 Hình 78: Đặt tên Project 87 Hình 79: Giao diện 88 Hình 80: Định dạng IP cho CPU 88 SVTH: Trần Hoàng Trang Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học Hình 81: Setup MAC-address 89 Hình 82: IE General 90 Hình 83: Setup IE General 90 Hình 84: Lưu đồ thuật tốn điều khiển mức nước 93 Hình 85: Lưu đồ thuật tốn điều khiền mức dầu 94 Hình 86: Lưu đồ thuật toán điều khiển áp suất 95 Hình 87: Lưu đồ thuật toán điều khiển nhiệt độ 96 Hình 88: Màn hình 97 Hình 89: Màn hình giám sát nhiệt độ 97 Hình 90: Màn hình giám sát áp suất 98 Hình 91: Màn hình giám sát mức nước 98 Hình 92: Màn hình giám sát mức dầu 99 SVTH: Trần Hoàng Trang 10 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học 3.2.6 Lƣu đồ thuật tốn điều khiển nhiệt độ Hình 87: Lưu đồ thuật tốn điều khiển nhiệt độ SVTH: Trần Hồng Trang 96 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 3.3 Luận văn Cao Học Giao diện hình Scada 3.3.1 Màn hình Hình 88: Màn hình 3.3.2 Màn hình giám sát nhiệt độ Hình 89: Màn hình giám sát nhiệt độ SVTH: Trần Hoàng Trang 97 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học 3.3.3 Màn hình giám sát áp suất Hình 90: Màn hình giám sát áp suất 3.3.4 Màn hình giám sát mức nƣớc Hình 91: Màn hình giám sát mức nước SVTH: Trần Hoàng Trang 98 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học 3.3.5 Màn hình giám sát mức dầu Hình 92: Màn hình giám sát mức dầu SVTH: Trần Hoàng Trang 99 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học Chƣơng 4: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận Qua luận văn này, ta giới thiệu tổng quan hệ thống PCS với vai trò giải pháp tích hợp tồn diện (Totally Intergeated Automation) cho hệ thống điều khiển phân tán dành cho nhà máy qui mô vừa lớn, cần số lượng lớn ngõ vào/ra với nhiều yêu cầu phức tạp điều khiển, giám sát thu thập liệu thực tế môi trường công nghiệp Đồng thời, việc thực mơ dự án PCS hồn chỉnh bao gồm quy trình hịa trộn hỗn hợp, phản ứng chiết rót phần mềm tương ứng minh chứng nhiều ưu điểm trội so với hệ thống SCADA truyền thống cách cấu hình, lập trình, điều khiển giám sát cho tồn hệ thống, góp phần cung cấp thêm thơng tin hữu ích hệ thống Siemens PCS Áp dụng vào mơ hình thực tế cho bình tách pha Tìm hiểu quy trình cơng nghệ tách dầu, khí nước 4.2 Hƣớng phát triển Việc áp dụng hệ thống điều khiển PCS7 cho ngành cơng nghiệp dầu khí nước mẻ Tuy nhiên bước đầu đạt kết tốt Do việc hạn chế kiến thức chuyên môn với thời gian tiếp xúc công nghệ không nhiều em dừng lại việc nghiên cứu ứng dụng hệ PCS7 cho bình tách pha Trong tương lai, để phát triển hoàn thiện có thể: - Thiết kế hệ thống điều khiển cho tồn hệ thống bình tách, hệ thống xử lý nhiệt, hệ thống xử lý nước, hệ thống xử lý khí, hệ thống thu gom, hệ thống chứa dầu… - Kết nối thiết kế hệ thống điều khiển cho giàn vệ tinh, giàn BK giàn cơng nghệ trung tâm Mặc dù có nhiều cố gắng, luận văn tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô giáo để luận văn hoàn thiện SVTH: Trần Hoàng Trang 100 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học TÀI LIỆU THAM KHẢO Process Control System PCS Getting Started – Part 1, Siemens, 2003 Process Control System PCS Getting Started – Part 2, Siemens, 2004 SIMATIC PCS Technology, Siemens, 2003 SIMATIC PCS System Training, 2004 PCS - Configuration Manual Engineering System, 2004 PCS - Configuration Manual Operator Station, 2003 PCS - PC Configuration and Authorization, 2004 SVTH: Trần Hoàng Trang 101 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học PHỤ LỤC *Chương trình điều khiển OB1 SVTH: Trần Hồng Trang 102 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội SVTH: Trần Hoàng Luận văn Cao Học Trang 103 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội SVTH: Trần Hoàng Luận văn Cao Học Trang 104 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Luận văn Cao Học *Chƣơng trình điều khiển OB35 SVTH: Trần Hoàng Trang 105 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội SVTH: Trần Hoàng Luận văn Cao Học Trang 106 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội SVTH: Trần Hoàng Luận văn Cao Học Trang 107 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội SVTH: Trần Hoàng Luận văn Cao Học Trang 108 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội SVTH: Trần Hoàng Luận văn Cao Học Trang 109 Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội SVTH: Trần Hoàng Luận văn Cao Học Trang 110 ... lượng trình điều khiển khai thác Mục đích đề tài: Nghiên cứu ứng dụng hệ thống điều khiển PCS7 cho bình tách dầu thô pha giàn công nghệ trung tâm số mỏ Bạch Hổ, xí nghiệp khai thác dầu khí Vietsovpetro. .. 80 2. 2 .2 Tìm hiểu thiết bị hệ thống bình tách pha 81 2. 2 .2. 1 Bình tách pha 81 2. 2 .2. 2 Transmitter đo mức 82 2 .2. 2 .3 Transmitter áp suất 83 2. 2 .2. 4... 63 2. 1 .2. 4 Hệ thống bình tách cấp I: V-1-A/B/C 64 2. 1 .2. 5 Hệ thống gia nhiệt T-1-A/B/C/D 64 2. 1 .2. 6 Hệ thống bình tách cấp II: V -2- A1/B1/C1 65 2. 1 .2. 7 Hệ thống bình