Đang tải... (xem toàn văn)
code ở phụ lục, điều khiển PID độ mở valveHình 2.1. Cấu hình chung hệ thống DCS15Hình 2.2. Cấu tạo chung bộ điều khiển PLC S730018Hình 2.3. Tố chức bộ nhớ trong CPU22Hình 2.4. Vòng quét chương trình23Hình 2.5. Lập trình tuyến tính24Hình 2.6. Khối hàm scale FC 10525Hình 2.7. Khối hàm unscale26Hình 2.8. Cấu trúc khối FB4127Hình 2.9. Nguyên lý trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng29Hình 3.1. Cấu hình phần cứng cho S7 300 và 2 ET200M36Hình 3.2. Cấu hình ET 200M thứ nhất36Hình 3.3. Cấu hình ET 200M thứ hai36Hình 3.4. Lưu đồ chương trình một vòng quét PLC38Hình 3.5. Lưu đồ chương trình khởi động giàn FC139Hình 3.6. Lưu đồ chương trình Khởi động sau khi Reset FC340Hình 3.7. Lưu đồ chương trình cảnh báo – FC241Hình 3.14. Sơ đồ các đầu nối PLC56Hình 4.1. Màn hình chính57Hình 4.2. Màn hình giám sát tổng quan hệ thống58Hình 4.4. Màn hình giám sát tổ máy nén khí60Hình 4.5. Màn hình giám sát hệ thống cảnh báo61Hình 4.6. Màn hình Tag Logging612.1. Hệ thống điều khiển DCS132.1.1. Cấu hình chung của hệ DCS (Distributed Control System)132.1.2. Chức năng của hệ DCS152.2. Tổng quan về bộ điều khiển logic khả trình PLC162.2.1. Giới thiệu hãng sản xuất tự động hóa Siemens162.2.2. Phân tích lựa chọn giải pháp và thiết bị hãng Siemens172.3.1. Giới thiệu về phần cứng192.3.2. Tổ chức bộ nhớ CPU của PLC S730021Chương 3. THIẾT KẾ CẤU HÌNH PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM303.1. Phân công đầu vào ra303.2. Xây dựng cấu hình phần cứng và kết nối353.2.1. Cấu hình CPU353.2.2. Cấu hình IO363.3. Thiết kế cấu trúc chương trình363.3.1. Lưu đồ chương trình một vòng quét383.3.2. Lưu đồ chương trình khởi động giàn và khởi động sau reset393.3.3. Lưu đồ chương trình cảnh báo sự cố413.3.4. Lưu đồ chương trình điều 3.4. Các đầu nối PLC56Chương 4. MÔ PHỎNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT BẰNG WINCC574.1. Giới thiệu về phần mềm WinCC574.2. Mô phỏng giao diện WinCC57TÀI LIỆU THAM KHẢO63PHỤ LỤC64
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ CÔNG NGHIỆP ====o0o==== ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÀN NÉN KHÍ MỎ RỒNG Trưởng bộ môn : TS. Trần Trọng Minh Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Mạnh Tiến Sinh viên thực hiện : Trần Tuấn Lớp : ĐK-TĐH3 K55 MSSV : 20102444 Hà Nội, 06-2015 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống điều khiển giàn nén khí Mỏ Rồng do em tự thiết kế dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TS. Nguyễn Mạnh Tiến. Các số liệu và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế. Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác. Nếu phát hiện có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Nội, ngày 14 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện Trần Tuấn MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ i DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv LỜI NÓI ĐẦU 1 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ GIÀN NÉN KHÍ MỎ RỒNG 2 1.1. Giới thiệu xí nghiệp liên doanh Dầu khí Việt – Nga 2 1.2. Giới thiệu giàn nén khí mỏ Rồng DGCP 5 1.3. Sơ đồ công nghệ chung của giàn nén khí mỏ Rồng 6 1.4. Thiết bị giàn nén khí Mỏ Rồng 9 1.4.1. Bình tách đầu vào (Slug Catcher V-101) 9 1.4.2. Tổ máy nén khí cao áp (V-201A, V-202A, V-203A) 10 1.4.3. Bình tách hệ thống xả kín (Closed Drain Drum V-301) 11 1.4.4. Bình tách đuốc cao áp V401 12 Chương 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS VÀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LOGIC KHẢ TRÌNH 13 2.1. Hệ thống điều khiển DCS 13 2.1.1. Cấu hình chung của hệ DCS (Distributed Control System) 13 2.1.2. Chức năng của hệ DCS 15 2.2. Tổng quan về bộ điều khiển logic khả trình PLC 16 2.2.1. Giới thiệu hãng sản xuất tự động hóa Siemens 16 2.2.2. Phân tích lựa chọn giải pháp và thiết bị hãng Siemens 17 2.3.1. Giới thiệu về phần cứng 19 2.3.2. Tổ chức bộ nhớ CPU của PLC S7300 21 Chương 3. THIẾT KẾ CẤU HÌNH PHẦN CỨNG VÀ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM 30 3.1. Phân công đầu vào ra 30 3.2. Xây dựng cấu hình phần cứng và kết nối 35 3.2.1. Cấu hình CPU 35 3.2.2. Cấu hình I/O 36 3.3. Thiết kế cấu trúc chương trình 36 3.3.1. Lưu đồ chương trình một vòng quét 38 3.3.2. Lưu đồ chương trình khởi động giàn và khởi động sau reset 39 3.3.3. Lưu đồ chương trình cảnh báo sự cố 41 3.3.4. Lưu đồ chương trình điều khiển bình tách đầu vào Slug Catcher 42 3.3.5. Lưu đồ chương trình điều khiển tổ máy nén khí 45 3.3.6. Lưu đồ chương trình điều khiển bình tách hệ thống xả kín V301 50 3.3.7. Lưu đồ chương trình điều khiển bình tách đuốc cao áp V401 53 3.4. Các đầu nối PLC 56 Chương 4. MÔ PHỎNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT BẰNG WINCC 57 4.1. Giới thiệu về phần mềm WinCC 57 4.2. Mô phỏng giao diện WinCC 57 KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 PHỤ LỤC 64 Danh mục hình vẽ i DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ toàn cảnh mỏ Bạch Hổ và Rồng 3 Hình 1.2. Sơ đồ công nghệ chung giàn nén khí mỏ Rồng - DGCP 6 Hình 1.3. Sơ đồ bình tách đầu vào Slug Catcher 9 Hình 1.4. Sơ đồ máy nén khí cao áp 10 Hình 1.5. Sơ đồ bình tách hệ thống xả kín 11 Hình 1.6. Sơ đồ bình tách đuốc cao áp 12 Hình 2.1. Cấu hình chung hệ thống DCS 15 Hình 2.2. Cấu tạo chung bộ điều khiển PLC S7-300 18 Hình 2.3. Tố chức bộ nhớ trong CPU 22 Hình 2.4. Vòng quét chương trình 23 Hình 2.5. Lập trình tuyến tính 24 Hình 2.6. Khối hàm scale FC 105 25 Hình 2.7. Khối hàm unscale 26 Hình 2.8. Cấu trúc khối FB41 27 Hình 2.9. Nguyên lý trao đổi dữ liệu giữa CPU và các module mở rộng 29 Hình 3.1. Cấu hình phần cứng cho S7 300 và 2 ET200M 36 Hình 3.2. Cấu hình ET 200M thứ nhất 36 Hình 3.3. Cấu hình ET 200M thứ hai 36 Hình 3.4. Lưu đồ chương trình một vòng quét PLC 38 Hình 3.5. Lưu đồ chương trình khởi động giàn - FC1 39 Hình 3.6. Lưu đồ chương trình Khởi động sau khi Reset - FC3 40 Hình 3.7. Lưu đồ chương trình cảnh báo – FC2 41 Hình 3.8. Lưu đồ chương trình Bình tách đầu vào Slug Catcher V-101 (FC5) 43 Hình 3.9. Lưu đồ thuật toán bình nén khí V201A 46 Danh mục hình vẽ ii Hình 3.10. Lưu đồ thuật toán bình nén khí V202A 47 Hình 3.11. Lưu đồ thuật toán bình nén khí V203A 48 Hình 3.12. Lưu đồ thuật toán bình tách hệ thống xả kín V301 (FC6) 51 Hình 3.13. Lưu đồ thuật toán bình tách đuốc cao áp V401 (FC7) 54 Hình 3.14. Sơ đồ các đầu nối PLC 56 Hình 4.1. Màn hình chính 57 Hình 4.2. Màn hình giám sát tổng quan hệ thống 58 Hình 4.3. Màn hình giám sát 3 bình V101 V301 V401 59 Hình 4.4. Màn hình giám sát tổ máy nén khí 60 Hình 4.5. Màn hình giám sát hệ thống cảnh báo 61 Hình 4.6. Màn hình Tag Logging 61 Danh mục bảng số liệu iii DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1. Sản lượng dầu thô khai thác được qua các năm 2 Bảng 1.2. Thông số Thiết bị tách đầu vào Slug Catcher 10 Bảng 1.3. Thông số một máy nén khí cao áp 11 Bảng 3.1. Liệt kê đầu vào số DI 30 Bảng 3.2. Liệt kê đầu ra số DO 31 Bảng 3.3. Liệt kê đầu vào tương tự AI 33 Bảng 3.4. Liệt kê đầu ra tương tự AO 34 Bảng 3.5. Liệt kê các khối lệnh của chương trình 37 Bảng 3.6. Bảng giá trị set point các mức ngưỡng bảo vệ tại bình V101 45 Bảng 3.7. Bảng giá trị set point các mức ngưỡng bảo vệ tại các bình nén khí 49 Bảng 3.8. Bảng giá trị set point các mức ngưỡng bảo vệ tại bình V301 52 Bảng 3.9. Bảng giá trị set point các mức ngưỡng bảo vệ tại bình V401 55 Danh mục từ viết tắt iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PLC Programmable Logic Control cccController Bộ điều khiển logic khả trình CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm APS Alarm Process System Cảnh báo dời giàn ESD Emmergency Shut Down Cảnh báo dừng giàn USD Unit Shut Down Dừng bộ phận PSD Process Shut Down Ngắt quá trình LSHH Level Switch Hight Hight Mức rất cao LSLL Level Switch Low Low Mức rất thấp PSHH Pressure Switch Hight Hight Áp suất rất cao PSLL Pressure Switch Low Low Áp suất rất thấp TSLL Temperature Switch Low Low Nhiệt độ quá thấp ZSC Valve Position Switch Close Cảm biến van đóng ZSO Valve Positon Switch Open Cảm biến van mở LAHH Level Alarm Hight Hight Cảnh báo mức rất cao LALL Level Alarm Low Low Cảnh báo mức rất thấp PAHH Pressure Alarm Hight Hight Cảnh báo áp suất rất cao PALL Pressure Alarm Low Low Cảnh báo áp suất rất thấp TALL Temperature Alarm Low Low Cảnh báo nhiệt độ quá thấp ZIC Valve Position Close Indicator Trạng thái van đóng ZIO Valve Positon Open Indicator Trạng thái van mở LAH Level Alarm Hight Cảnh báo mức cao Danh mục từ viết tắt v LAL Level Alarm Low Cảnh báo mức thấp PAH Pressure Alarm Hight Cảnh báo áp suất cao PAL Pressure Alarm Low Cảnh báo áp suất thấp LV Level Valve Độ mở van SOV Solenoid Opera Valve Van khí nén XBDV Blow Down Valve Van xả khí lên đuốc XY Trạng thái van LV SDV Shut Down Valve Van cầu On/Off FT Flow Transmitter Cảm biến đo lưu lượng LT Level Transmitter Cảm biến đo mức PT Pressuare Transmitter Cảm biến đo áp suất TT Temperater Transmitter Cảm biến đo nhiệt độ LY Lever Transducer Relay Chuyển đổi mức PDI Pressure Differential Indicator Hiển thị độ chênh áp LI Level Indicator Hiển thị mức PI Pressure Indicator Hiển thị áp suất TI Temperator Indicator Hiển thị nhiệt độ LC Lever Control Bộ điều khiển mức LG Lever Gause Bộ hiển thị mức dạng vạch CB Cảm biến Lời nói đầu 1 LỜI NÓI ĐẦU Nước ta đi lên từ một nền kinh tế lạc hậu, để phát triển đất nước toàn diện phải có một ngành năng lượng tương xứng, trong đó ngành công nghiệp dầu khí chiếm một vai trò quan trọng. Sản phẩm khí thô thương phẩm trong mỏ dầu khí được dùng làm nhiên liệu cho các nhà máy điện, chiếm 85 – 90% sản lượng khí, khí đồng hành được ứng dụng trong nhiều ngành như: dệt may, đồ gia dụng… phục vụ cho công nghiệp và đời sống nhân dân. Trước bối cảnh ngành công nghiệp dầu khí Việt Nam đang trên đà phát triển, các mỏ khí mới được phát hiện… chuẩn bị đi vào hoạt động, yêu cầu về việc nghiên cứu các công nghệ xử lý khí thích hợp nhằm đạt được năng suất cao cho quá trình xử lý khí đồng hành là cần thiết. Trên cơ sở đó, em đã làm đồ án tốt nghiệp với đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển giàn nén khí Mỏ Rồng. Đồ án gồm 4 phần chính: Phần 1: Tổng quan về giàn nén khí mỏ Rồng Phần 2: Tổng quan về hệ thống điều khiển DCS và bộ điều khiển logic khả trình Phần 3: Thiết kế cấu hình phần cứng và chương trình phần mềm Phần 4: Mô phỏng giao diện giám sát bằng WinCC Bằng những kiến thức đã học ở nhà trường cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của các quý thầy cô giáo trong bộ môn Tự Động Hóa Công Nghiệp em đã hoàn thành đồ án này. Do khả năng, trình độ hiểu biết còn hạn chế, thiếu sót về tài liệu và kinh nghiệm thực tế nên đồ án còn nhiều sai sót. Vì vậy, em kính mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô. Em xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc tới quý thầy cô và nhà trường, đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn TS. Nguyễn Mạnh Tiến đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn. Hà Nội, ngày 14 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện Trần Tuấn [...]... điều khiển cơ lớn (Control Station) Bộ điều khiển có thể là máy tính , PLC (ví dụ Siemens : PLC S74 00 ;) Yokogawa : VPCentum; Centun CS 3000 , ), bộ điều khiển công nghiệp hoặc máy tính cá nhân công nghiệp Yokogawa : VP-Centum; Centun CS 3000 , ) Bộ điều khiển thực hiện các thuật toán điều chỉnh ví dụ các bộ điều khiển PID và điều khiển lôgíc ( PLC) có chức năng điều khiển cục bộ các công đoạn của nhà... phân tán (ví dụ ET 200 M hoặc I/O S7- 300, ) để ghép nối với các cảm biến, các cơ cấu chấp hành, xử lí sơ bộ trước khi gửi lên cấp điều khiển Cấp trường có thể có các bộ điều 13 Chương 2 Tổng quan về hệ thống điều khiển DCS và bộ điều khiển logic khả trình khiển cục bộ nhỏ (ví dụ S7 300, ) thực hiện điều khiển các công đoạn nhỏ, hoặc độc lập Cấp điều khiển: Bao gồm một số bộ điều khiển cơ lớn (Control... mở rộng gồm có: Module nguồn (PS); Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM), gồm có: DI, DO, DI/DO, AI, AO, AI/AO; Module ghép nối (IM); Module chức năng điều khiển riêng (FM); Module phục vụ truyền thông (CP) PS CPU IM SM: DI SM: SM: DO AI SM: AO M FM COIL VALE Hình 2.2 Cấu tạo chung bộ điều khiển PLC S7- 300 18 CP Chương 2 Tổng quan về hệ thống điều khiển DCS và bộ điều khiển logic khả trình 2.3.1... và thiết bị điện được thiết kế Điều khiển liên tục với FB41: Được sử dụng trong ngôn ngữ lập trình Step 7 để điều khiển sự hoạt động của các máy mpsc, thiết bị Trong khi thiết lập tham số cho bộ điều khiển PID, có thể sử dụng hoặc không sử dụng một số thành phần chức năng của bộ điều khiển cho phù hợp với đối tượng 26 Chương 2 Tổng quan về hệ thống điều khiển DCS và bộ điều khiển logic khả trình Hình... vào (Slug Catcher V-10 1) Hình 1.3 Sơ đồ bình tách đầu vào Slug Catcher 9 Chương 1 Tổng quan về giàn nén khí Mỏ Rồng Bảng 1.2 Thông số Thiết bị tách đầu vào Slug Catcher Thiết bị Slug Catcher (V-10 1) Kích thước 2250 mm (ID) X 7200 mm (T/T) Công suất thiết kế 0.96 MMSCMD Thể tích 28,6 m3 Áp suất( thiết kế/ vận hành) 2500/570 kPag Nhiệt đ ( thiết kế max và min/ nhiệt độ 125 và -29oC / 26oC vận hành) Bình... hiện chức năng điều khiển cơ bản trong DCS gọi là khối hàm (Function Block) 15 Chương 2 Tổng quan về hệ thống điều khiển DCS và bộ điều khiển logic khả trình Chức năng truyền thông, trao đổi thông tin với các hệ thống phụ Trong hệ DCS, còn có các PLC nhỏ điều khiển một số thiết bị nhỏ, hoặc thiết bị phụ : trạm bơm, trạm nén khí, xử lý nước … Các tham số làm việc và trạng thái của các hệ thống phụ cần... lý khí nhiên liệu, từ cụm đo khí Tất cả khí này được đưa vào bình tách đuốc cao áp để tách khí và thành phần lỏng Khí đi thẳng lên đuốc để đốt, còn chất lỏng từ bình tách đuốc cao áp qua van điều khiển mức đi vào bình tách hệ thống xả kín ( Closed Drain Drum V-30 1) 12 Chương 2 Tổng quan về hệ thống điều khiển DCS và bộ điều khiển logic khả trình Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DCS VÀ BỘ ĐIỀU... Chuẩn đoán hệ thống , hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống Hỗ trợ lập báo cáo 14 Chương 2 Tổng quan về hệ thống điều khiển DCS và bộ điều khiển logic khả trình Trong trạm vận hành có các dạng : Màn hình, bàn phím, chuột và hiện nay là các màn hình chạm (Touch Screen) Một trạm vận hành có thể bố trí theo kiểu một ngưởi sử dụng (một hoặc nhiều màn hình) hoặc nhiều người sử dụng với nhiều thiết bị... của hệ DCS a Chức năng điều khiển: Chức năng điều khiển quá trình công nghệ toàn nhà máy là chức năng quan trọng nhất Chức năng điều khiển được thực hiện bằng các bộ điều khiển đặt ở phòng điều khiển trung tâm hoặc các trạm vận hành của các công đoạn Chức năng điều khiển có hai chức năng : Điều khiển cơ bản và truyền thông Chức năng điều khiển cơ bản: DCS thực hiện tất cả các chức năng điều khiển. .. hành OS (Operator Station) Trạm kỹ thuật ES (Engineering Station) và các công cụ phát triển Bộ điều khiển cục bộ PLC S7- 300 của hãng Siemens Hệ thống truyền thông (field bus, system bus) Trong hệ DCS thường gồm 3 cấp và thực hiện liên kết với một phần cấp quản lí và điều hành sản xuất thông qua hệ thống quản lí thông tin Sơ đồ cấu hình tiêu biểu của hệ DCS như hình 2.1 Cấp trường (Field Bus) -