Luận văn: Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển giám sát bến xuất xăng dầu cho xe xi téc

Tài liệu trình bày giải pháp thiết kế hệ thống điều khiển giám sát bến xuất xăng dầu cho xe xi téc, ứng dụng PLC và HMI để tự động hóa.

• Tác giả: Phùng Bá Thành
• Người hướng dẫn: PGS.TS Hoàng Sĩ Hồng
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Điều Khiển Giám Sát Trong Bến Xuất Xăng Dầu Cho Xe Xi-Téc
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Hệ Điều Khiển Giám Sát Bến Xuất Xăng Dầu

Hệ điều khiển giám sát bến xuất xăng dầu là một giải pháp công nghệ hiện đại được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp năng lượng. Hệ thống này đóng vai trò thiết yếu trong việc quản lý, điều khiển và giám sát quy trình xuất xăng dầu cho xe xi-téc một cách an toàn và hiệu quả. Với sự phát triển của tự động hóa và công nghệ thông tin, hệ thống điều khiển PLC kết hợp với máy tính đã trở thành giải pháp tối ưu để nâng cao chất lượng dịch vụ. Ứng dụng công nghệ này giúp giảm thiểu sai sót con người, tăng độ chính xác trong đo lường lưu lượng, và đảm bảo an toàn cho toàn bộ quy trình vận hành. Bến xuất xăng dầu tự động không chỉ cải thiện hiệu suất làm việc mà còn giảm đáng kể chi phí vận hành và bảo trì.

1.1. Khái Niệm và Tầm Quan Trọng

Hệ điều khiển giám sát trong bến xuất xăng dầu là tập hợp các thiết bị điện tử và cơ khí được lập trình để tự động thực hiện các chức năng quản lý và kiểm soát. Tầm quan trọng của hệ thống này nằm ở khả năng đảm bảo an toàn, phòng chống cháy nổ, và tối ưu hóa quy trình xuất hàng. Trong môi trường có nguy hiểm cao như bến xăng dầu, hệ thống tự động hóa là yếu tố quyết định.

1.2. Ứng Dụng Trong Ngành Năng Lượng

Tự động hóa bến xuất là xu hướng phát triển tất yếu của ngành công nghiệp xăng dầu hiện đại. Hệ thống này được áp dụng tại các kho xăng dầu lớn, giúp xử lý lượng hàng hóa khổng lồ với độ chính xác cao. Thiết kế hệ thống điều khiển phù hợp với từng bến xuất cụ thể là chìa khóa thành công trong việc nâng cao năng suất.

II. Các Thành Phần Chính của Hệ Thống

Hệ thống điều khiển bến xuất xăng dầu bao gồm nhiều thành phần phức tạp, mỗi thành phần đóng vai trò riêng nhưng hoạt động liên kết chặt chẽ. Trung tâm của hệ thống là bộ điều khiển lập trình (PLC) - thiết bị mạnh mẽ có khả năng xử lý hàng nghìn tín hiệu trong một giây. Ngoài ra, hệ thống còn bao gồm các cảm biến đo lưu lượng (Flow meter), van điều khiển, máy bơm, và giao diện màn hình HMI để hiển thị thông tin thực thời. Các thiết bị này phải được chọn lựa kỹ lưỡng để đáp ứng các tiêu chí an toàn, độ chính xác cao, và khả năng chịu áp lực từ các chất lỏng corrosive.

2.1. Bộ Điều Khiển PLC và Hệ Thống Tính Toán

PLC (Programmable Logic Controller) là 'bộ não' của hệ thống, xử lý tất cả các tín hiệu từ cảm biến và đưa ra lệnh điều khiển. CPU 317 được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng bến xuất nhờ hiệu suất cao và tính ổn định. Kết hợp với máy tính, PLC cho phép lập trình các quy trình phức tạp và lưu trữ dữ liệu lịch sử.

2.2. Thiết Bị Đo Lưu Lượng và Cảm Biến

Lưu lượng kế (Flow meter) như Oval là các thiết bị đo chính xác lưu lượng xăng dầu được bơm ra. Máy bơm Magnus Bary cung cấp áp lực cần thiết, còn van điều khiển Smith Meter giúp điều chỉnh lưu lượng. Sự chính xác của các thiết bị này trực tiếp ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của hóa đơn tiền hàng.

III. Yêu Cầu An Toàn và Tiêu Chuẩn Thiết Kế

An toàn là yêu cầu hàng đầu khi thiết kế hệ điều khiển bến xuất xăng dầu. Xăng dầu là chất dễ cháy nổ, do đó hệ thống phải được thiết kế với các biện pháp phòng chống cháy nổ đặc biệt. Hệ thống điều khiển phải có khả năng phát hiện các bất thường như rò rỉ, áp lực vượt quá, hay nhiệt độ bất thường, sau đó tự động dừng quá trình xuất hàng. Ngoài ra, giao diện HMI (Human Machine Interface) phải được thiết kế sao cho dễ sử dụng nhưng không cho phép nhân viên can thiệp vào các tham số quan trọng. Mỗi đầu xuất phải được giám sát độc lập, và dữ liệu từng lần xuất hàng phải được ghi lại chi tiết.

3.1. Tiêu Chí An Toàn và Phòng Chống Cháy Nổ

Hệ thống phòng chống cháy nổ phải tuân thủ các tiêu chuẩn quốc tế và quy định của Việt Nam. Tủ điều khiển PLC được đặt trong môi trường có kiểm soát nhiệt độ, với hệ thống chống tĩnh điện và chống rò rỉ gas. Tất cả thiết bị điện phải được cách ly thích hợp, và phải có hệ thống báo động tự động.

3.2. Độ Chính Xác và Hiệu Suất

Độ chính xác đo lường là tiêu chí quan trọng, thường yêu cầu sai số không vượt quá 0,5%. Hệ thống giám sát phải có khả năng ghi lại dữ liệu chi tiết về từng lần xuất hàng bao gồm lưu lượng, thời gian, và tên chất lỏng. Hiệu suất vận hành cần đạt được để xử lý lượng hàng hóa lớn, đặc biệt tại các bến có nhu cầu cao.

IV. Quy Trình Xuất Xăng Dầu và Giám Sát Tự Động

Quy trình xuất xăng dầu cho xe xi-téc bắt đầu từ khi tài xế kết nối xe tới đầu xuất của bến. Hệ thống điều khiển sẽ tự động kiểm tra các điều kiện an toàn như xe được grounding đúng cách, van an toàn đóng kín, và áp lực hệ thống bình thường. Sau khi xác nhận an toàn, máy bơm được kích hoạt bơp xăng dầu qua van điều khiển vào xe. Trong suốt quá trình xuất hàng, lưu lượng kế liên tục đo lường lượng xăng dầu được bơp, cảm biến áp lực giám sát áp lực hệ thống, và cảm biến nhiệt độ theo dõi nhiệt độ của chất lỏng. Giao diện HMI hiển thị tất cả thông tin trong thời gian thực, cho phép nhân viên giám sát quá trình. Khi đạt được lượng hàng yêu cầu, hệ thống tự động dừng quá trình và lưu lại toàn bộ dữ liệu.

4.1. Các Giai Đoạn Chính của Quy Trình Xuất Hàng

Giai đoạn chuẩn bị: Kiểm tra điều kiện an toàn ban đầu. Giai đoạn xuất hàng: Kích hoạt hệ thống bơm, giám sát lưu lượng và áp lực. Giai đoạn hoàn thành: Dừng hệ thống, tách xe, lưu dữ liệu. Mỗi giai đoạn có các biện pháp kiểm tra tự động để đảm bảo an toàn.

4.2. Hệ Thống Giám Sát và Ghi Nhận Dữ Liệu

Hệ thống giám sát ghi lại chi tiết từng lần xuất hàng bao gồm thời gian bắt đầu, kết thúc, loại xăng dầu, lưu lượng bơp, và các sự kiện bất thường nếu có. Dữ liệu này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để phục vụ quản lý, kiểm tra, và kế toán. Giao diện báo cáo giúp quản lý dễ dàng theo dõi hoạt động hàng ngày.

Trích đoạn nội dung tài liệu

chương 1 - - - 15 CIIUONG 2: PITAN TICIE VA TIMET KE GIAI PIIAP TONG TIDE It THONG16 2.1 Các yêu cầu đặt ra về hệ thông.2 Các chỉ tiểu an toàn và phòng chống chảy nổ.3 Mục tiêu của hệ thông điều khiển và giảm sắt.4 Thiết kế tổng thể hệ điều khiển giảm sát sứ dụng PLC két hop may tinh .5 Tổng kết chương 2. CHUONG3: THTRT KR HA THONG PHAN CỨNG.1 Phân tích lựa chọn thiết bị cấp tường, - 23 BLT Bon dong [ute .3 Thiết bị đo lưu lượng Oval - - 32 CAC CHT VIET TAT Chữ viết tất Tiếng Anh "Tiếng Việt PLC Programmable Logic Controller Thiết bị điều khiển lập trình HMI Auman Machine interlace Thiết bị giáo tiếp giữa. nigười và máy móc thiết bị SCADA Supervisory Control And Data TI1ệ thêng thu thập đữ liệu Acquisition và diều khiển gidm sal RID Resistance ‘Temperature Detectors Nhiệt điện trỡ VCE Volume Correction Factor TIệ sẽ điều chính thể tích. WCE Weight Correction Factor TIệ sẽ điều chính khối lượng OLTP On-line ‘Transaction Processing Xứ lý giao dịch trực tuyển OLAP On-line Analytical Processing Xử lý phân tích trực tuyển ETT.

Extract, Transform, Toad Thu gọn, chuyển đổi, cập nhật TŒP Transport Control Pretocol Giao thức điều khiến truyén vận Internet Protocol Giao thức Internet GRSDI. Cơ sở dữ liệu Poece Phỏng cháy chữa cháy Hình 4.15: Tủ điều khiển PUC. ác sen sen linh 4.16: Các thiết bị trong tú điều khiển PLC.17: Giao điện màn hình HMT 80 DANH MỤC BẰNG BIẾU Bang 1.1: Các cap 46 etia kho xang dau Bang 1,2: Lượng tiêu thụ trung binh tại kho xăng dâu Đà Nẵng.1: Bang thang số kỹ thuật của may bom Magnus Bary 3.2: Bang thong sé ky thuat cia van dién Smith Meter.3: Đăng thông sẻ kỹ thuật của lưu lượng kể Oval. ào co Bang 3.4: Bang thang số kỹ thuật lưn lượng kê Oval Bang 3.5: Tăng thông số kỹ thuật lưu lượng kế Oval Bang 3.6 Bang diém giám sát vào ra tú điều khiển PLC cho 4 họng xuất.7: Thông số kĩ thuật bộ điều khiến trung tâm Bary 3.8: Cáo Module mổ rộng cho CPU 317.9: Thông số kĩ thuật màn hình HMI KP490.

si soccevcccosssrrircee Hình 3.12: Cảm biến do nhiệt độ Rosemount.13: Cảm biển nhiệt độ RTD loại4 đây._ Tình 3 L4: Hệ thống hẻ chứa xăng đâu. Biên tân Sinamie Œ120.16: Đô thị lưu tốc quá trình bơm.17: Bộ điều khiển trung tâm CPU 317 2PN/DE.18: Mản hình KP400 Comfort.19: Mô tả giải pháp truyên thông, của hãng Siemens. ti diéu khién PLC cho 4 họng xuất 31 Hình 3.21: Mạch diễu khiển của 1 họng xuất.22: Thu nhận tín hiệu xung.23: Thu nhận tín liệu nhiệt độ.24: Layout tủ động lực cho 4 hợng xuất.25: Mạch động hực biên tần điều khiến bơm.26: Sơ để đấu nổi truyền thông.1: Sơ đỗ thuật toán chu trình xuất hảng.2: Lưu để thuật toán điều khiến - - 58 Hinh 4.3: Giao diện khởi động TIA Portal.4: Giao diện tạo mới thiết bị lập trinh.5: Giao điện thêm mới CPU.6: Giao diện thêm mới các Module mở rộng.7; Thanh công cụ và giao điện lập trình.8: Mô hình kiển trắc của kho đíữ liệu - - 69 Tình 4.9: Kho dữ ligu cho bén xudt.10: Giao điện giám sát SZADA cho 1 họng xuất.11: Giao điện phần mềm truy xuất đữ liệu.12: Câu hình DNS trong Modem.13: Kết nối từ ngoài trỏ đến thiết bị trong hệ thống, 75 Tình 4.14: Giao điển giám sal. - - - 79 MUC LUC DANH MLC HINH ANH.

- - - - 3 DANH MỤC BẰNG BIẾỂU. eueubaeieeooouÐ CAC CHU VIRT TAT - 6 MỜ DẦU. HH H HH gi. THHmhreou CHUONG1: TONG QUAN VE HR THONG BAN XUẤT XĂNG DÂU 9 1.1 Gidi thiéu chung vé hé théng bến xuất.1 Giới thiệu về tập doàn xăng dâu Việt Nam 1.2 Giới thiệu về kho xăng đầu vá các phương pháp vận chuyến tại kho.3 Bến xuất xăng đầu tự động và lich hợp truyền dan.2 Giới thiệu quy trình xuất hàng của các bến xăng đầu 13 1.3 Tổng kết chương 1 - - - 15 CIIUONG 2: PITAN TICIE VA TIMET KE GIAI PIIAP TONG TIDE It THONG16 2.1 Các yêu cầu đặt ra về hệ thông.2 Các chỉ tiểu an toàn và phòng chống chảy nổ.3 Mục tiêu của hệ thông điều khiển và giảm sắt.4 Thiết kế tổng thể hệ điều khiển giảm sát sứ dụng PLC két hop may tinh .5 Tổng kết chương 2.

CHUONG3: THTRT KR HA THONG PHAN CỨNG.1 Phân tích lựa chọn thiết bị cấp tường, - 23 BLT Bon dong [ute .3 Thiết bị đo lưu lượng Oval - - 32 Hình 4.15: Tủ điều khiển PUC. ác sen sen linh 4.16: Các thiết bị trong tú điều khiển PLC.17: Giao điện màn hình HMT 80 DANH MỤC BẰNG BIẾU Bang 1.1: Các cap 46 etia kho xang dau Bang 1,2: Lượng tiêu thụ trung binh tại kho xăng dâu Đà Nẵng.1: Bang thang số kỹ thuật của may bom Magnus Bary 3.2: Bang thong sé ky thuat cia van dién Smith Meter.3: Đăng thông sẻ kỹ thuật của lưu lượng kể Oval. ào co Bang 3.4: Bang thang số kỹ thuật lưn lượng kê Oval Bang 3.5: Tăng thông số kỹ thuật lưu lượng kế Oval Bang 3.6 Bang diém giám sát vào ra tú điều khiển PLC cho 4 họng xuất.7: Thông số kĩ thuật bộ điều khiến trung tâm Bary 3.8: Cáo Module mổ rộng cho CPU 317.9: Thông số kĩ thuật màn hình HMI KP490. si soccevcccosssrrircee MUC LUC DANH MLC HINH ANH.

- - - - 3 DANH MỤC BẰNG BIẾỂU. eueubaeieeooouÐ CAC CHU VIRT TAT - 6 MỜ DẦU. HH H HH gi. THHmhreou CHUONG1: TONG QUAN VE HR THONG BAN XUẤT XĂNG DÂU 9 1.1 Gidi thiéu chung vé hé théng bến xuất.1 Giới thiệu về tập doàn xăng dâu Việt Nam 1.2 Giới thiệu về kho xăng đầu vá các phương pháp vận chuyến tại kho.3 Bến xuất xăng đầu tự động và lich hợp truyền dan.2 Giới thiệu quy trình xuất hàng của các bến xăng đầu 13 1.3 Tổng kết chương 1 - - - 15 CIIUONG 2: PITAN TICIE VA TIMET KE GIAI PIIAP TONG TIDE It THONG16 2.1 Các yêu cầu đặt ra về hệ thông.2 Các chỉ tiểu an toàn và phòng chống chảy nổ.3 Mục tiêu của hệ thông điều khiển và giảm sắt.4 Thiết kế tổng thể hệ điều khiển giảm sát sứ dụng PLC két hop may tinh .5 Tổng kết chương 2.

CHUONG3: THTRT KR HA THONG PHAN CỨNG.1 Phân tích lựa chọn thiết bị cấp tường, - 23 BLT Bon dong [ute .3 Thiết bị đo lưu lượng Oval - - 32 M6 PAU 1. Lý do chọn dé tai Trong nên kinh tế quốc đân, năng lượng là một nhân tố tối quan trọng, cd khá năng duy trì, là động lực dễ phát triển sản xuất. Trong đó, xăng dâu lá nguồn năng lượng không thể thiếu trong các hoạt động sản xuất, giao thông vận tải, góp phan to lớn vào sự phát triển của nên kinh tế quốc đân_. Tự động hoá là một lĩnh vục đã được hình thành vá phát triển rộng lớn trên phạm ví toàn thể giới, nó đem lại một phân không nhỏ cho việc tạo ra các sản phẩm có chất lượng và độ phức tạp cao phục vụ nhú câu thiết yêu trong cuộc sống.

Ở nước †a, linh vực tự động hoá đã dược Đảng và Nhà nước quan tâm vả dâu tự rất lớn, cùng với các lĩnh vực công nghiệp chuyến dich nên kinh tế theo định hướng, sông nghiệp hoá - hiển đại hơá đốt nước. Không ngoài mục đích đó, việc ứng dụng, tu ding hoa vào việc khai thác, quản lý xuất nhập xăng dâu là rất gần thiết. ĐĐũng từ nhu câu thực tế đó và cứng xuất phát tù điêu kiện công tác tại công ty ô phần tin học viễn thông PETROI,TMBX là công ty có nhiều dự ản trong lĩnh vực tự động hóa liên quan đến hệ thông xuất làng trong kho xăng dầu nên em đã chọn để tài “Thiết kế hệ thông điển khiển giám sát trong bên xuất xăng dau cho xe ôtô xi-téc”, 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu vả ứng đụng PLC kết hợp máy tính để thiết kế hệ thông điểu khiển giảm sắt trong, bên xuất xăng dẫu cho xe xi-téc.

Déi tuong và phạm vi nghiên cứu -_ Đổi tượng nghiên cứu: Nghiên cứu câu trủe, tính chất quy trình công, nghệ của kho xăng đầu dễ thiết kế hệ thống điều khiển giám sát các họng, xuất xăng dau cho xe xi-téc. ~_ Phạm vi nghiên cửu +_ Nghiên cứu về qui trình, tiêu chuẩn xuât hàng tại các họng xuẬt trong, kho xăng đầu.4 Cảm biến nhiệt độ.5 liệ thống bề chứa.6 Tảng hợp số lượng đâu vào/ra 3.2 Lara chọn thiết bị điều khiến giám sát 3.2 Bộ PLC của hãng Siemens 3.3 Mân hình KP400 Comfort 3.3 Mạng truyền thông 3.4 Thiết ké 10 diéu khién 3.1 Thiết kế tủ diễu khiển PLC 3.3 Thiết kể tú động lực 3.3 Mạng truyền thông trong hệ thống, 3.5 Tổng kết chương 3 CHƯƠNG4: THIẾT KẾ LHÿ THÔNG PLAN MUM cesses 4.1 Tạo lưa đỗ thuật toán.3 Lập trình PLC trên phần nền của hãng Siemeus.1 Tổng quan về ngôn ngữ lập trình PLC.2-2 59 4221p trình ứng dựng trên PLƠ S7 300.3 Lập trinh giao diện HMI.3 Lập trình giao dign SCADA.1 Ngôn ngữ lập trình C# 4.3 Lập trinh phần mềm SCADA.4 Lập trình WEB SCADA bằng WEB Server của Siemens.1 Cầu hình Modem Internet 4.2 1ập trình Web server trên HTMLS MUC LUC DANH MLC HINH ANH. - - - - 3 DANH MỤC BẰNG BIẾỂU. eueubaeieeooouÐ CAC CHU VIRT TAT - 6 MỜ DẦU.

HH H HH gi. THHmhreou CHUONG1: TONG QUAN VE HR THONG BAN XUẤT XĂNG DÂU 9 1.1 Gidi thiéu chung vé hé théng bến xuất.1 Giới thiệu về tập doàn xăng dâu Việt Nam 1.2 Giới thiệu về kho xăng đầu vá các phương pháp vận chuyến tại kho.3 Bến xuất xăng đầu tự động và lich hợp truyền dan.2 Giới thiệu quy trình xuất hàng của các bến xăng đầu 13 1.3 Tổng kết chương 1 - - - 15 CIIUONG 2: PITAN TICIE VA TIMET KE GIAI PIIAP TONG TIDE It THONG16 2.1 Các yêu cầu đặt ra về hệ thông.2 Các chỉ tiểu an toàn và phòng chống chảy nổ.3 Mục tiêu của hệ thông điều khiển và giảm sắt.4 Thiết kế tổng thể hệ điều khiển giảm sát sứ dụng PLC két hop may tinh .5 Tổng kết chương 2. CHUONG3: THTRT KR HA THONG PHAN CỨNG.1 Phân tích lựa chọn thiết bị cấp tường, - 23 BLT Bon dong [ute .3 Thiết bị đo lưu lượng Oval - - 32 M6 PAU 1. Lý do chọn dé tai Trong nên kinh tế quốc đân, năng lượng là một nhân tố tối quan trọng, cd khá năng duy trì, là động lực dễ phát triển sản xuất.

Trong đó, xăng dâu lá nguồn năng lượng không thể thiếu trong các hoạt động sản xuất, giao thông vận tải, góp phan to lớn vào sự phát triển của nên kinh tế quốc đân_. Tự động hoá là một lĩnh vục đã được hình thành vá phát triển rộng lớn trên phạm ví toàn thể giới, nó đem lại một phân không nhỏ cho việc tạo ra các sản phẩm có chất lượng và độ phức tạp cao phục vụ nhú câu thiết yêu trong cuộc sống.