Nghiên Cứu và Phát Triển Hệ Điều Khiển DCS Tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

• Tác giả: Trương Xuân Hữu
• Người hướng dẫn: PGS. Võ Minh Chính
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điều Khiển Và TĐ Hoá
• Đề tài: Nghiên Cứu Và Phát Triển Hệ Điều Khiển DCS
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI NÓI ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN
• 1.1. Tổng quan về tự động hóa quá trình sản xuất và các hệ điều khiển
• 1.2. Tự động hóa quá trình sản xuất
• 1.3. Sự ra đời và phát triển của các hệ thống điều khiển
• 1.4. Điều khiển tập trung và điều khiển phân tán
• 1.5. Cấu hình của hệ DCS
• 1.5.1. Cấp chấp hành - cảm biến
• 1.5.2. Cấp điều khiển
• 1.5.3. Cấp vận hành, giám sát chỉ huy
• 1.5.4. Một số cấu trúc của hệ DCS phổ biến hiện nay
• 1.5.4.1. Cấu trúc hệ DCS của YOKOGAWA
• 1.5.4.2. Cấu trúc hệ DCS của ABB
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG DCS XÂY DỰNG TẠI DÂY CHUYỀN 2 CÔNG TY CỔ PHẦN NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI CHÍ LINH HẢI DƯƠNG
• 2.1. Tổng quan về nhà máy
• 2.1.1. Giới thiệu chung về DCS Công ty CP Nhiệt Điện Phả Lại
• 2.1.2. Công nghệ sản xuất điện của nhà máy nhiệt điện
• 2.1.3. Chu trình nhiệt chính trong nhà máy nhiệt điện
• 2.2. Tổng quan về hệ thống DCS
• 2.2.1. Phân cấp trong hệ thống
• 2.2.1.1. Cấp quản lý giám sát chung
• 2.2.1.2. Cấp giao diện vận hành (HIS)
• 2.2.1.3. Cấp điều khiển
• 2.2.1.4. Cấp chấp hành
• 2.2.2. Mạng truyền thông trong hệ thống
• 2.2.3. Các phần tử khác trong hệ thống
• 2.2.4. Các thiết bị đo lường
• 2.2.5. Cơ cấu chấp hành
• 2.3. Cấu trúc chi tiết phần cứng hệ thống DCS
• 2.3.1. Trạm giao diện người máy (HIS)
• 2.3.2. Trạm điều khiển khu vực (FCS – Field Control Station)
• 2.3.2.1. Cấu hình của PFCS
• 2.3.2.2. Cấu hình của LFCS kiểu rack treo
• 2.3.2.3. Mạng vào/ra từ xa (RIO Bus Network)
• 2.3.3. Các kiểu mô đun vào/ra
• 2.3.3.1. Nest AMN11 cho các mô đun vào/ra tương tự
• 2.3.3.2. Nest AMN32 cho các mô đun vào/ra số
• 2.3.3.3. Nest AMN33 cho các mô đun thông tin
• 2.3.3.4. Nest AMN51 cho Card thông tin
• 2.4. Phần mềm CENTUM CS3000
• 2.4.1. Tổng quan về System View
• 2.4.2. Định nghĩa Project
• 2.4.2.1. Project hiện thời
• 2.4.2.2. Project định nghĩa bởi người sử dụng
• 2.4.3. Tập lệnh của CS3000
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG DỰ ÁN
• 3.1. Trình tự tiến hành
• 3.1.1. Nghiên cứu tổng quan hệ thống khói gió
• 3.1.2. Mục tiêu và các phương thức, thiết bị điều khiển của hệ thống khói gió
• 3.1.2.1. Điều chỉnh lưu lượng gió
• 3.1.2.2. Điều chỉnh áp lực buồng đốt
• 3.1.2.3. Bảo vệ, liên động
• 3.1.2.4. Thống kê các đầu vào ra
• 3.1.3. Lựa chọn phần cứng hệ thống
• 3.1.3.1. Lựa chọn FCS
• 3.2. Lựa chọn các modul vào ra
• 3.6. Xây dựng phần mềm điều khiển
• 3.6.2. Xây dựng đồ hoạ
• 3.6.3. Xây dựng các trang điều khiển
• 3.6.7. Chỉnh định các thông số của bộ điều chỉnh PID
• 4. CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG, VẬN HÀNH, GIÁM SÁT
• 4.1. Mô phỏng – Test Function
• 4.1.1. Thủ tục khởi động quá trình mô phỏng
• 4.1.2. Các chức năng trên cửa sổ chính của quá trình mô phỏng
• 4.1.3. Thủ tục thoát khỏi quá trình mô phỏng
• 4.1.4. Kiểm tra tình tự làm việc quạt khói số 1: 1MBC-FN003
• 4.1.5. Kiểm tra tình tự làm việc quạt gió chính số 1: 1MBA-FN1
• 4.2. Vận hành và giám sát
• 4.2.1. Vào số liệu
• 4.2.1.1. Thao tác từ hộp thoại Data Entry
• 4.2.2. Chuyển đổi hạng mục số liệu
• 4.2.3. Thao tác từ hộp thoại vận hành INC/DEC
• 4.2.4. Thay đổi chế độ khối
• KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC A
• PHỤ LỤC B

I. Tổng Quan Về Hệ Điều Khiển Phân Tán DCS Bách Khoa HN

Hệ thống DCS (Distributed Control System) là một hệ thống điều khiển hiện đại, thường được áp dụng cho các nhà máy lớn, có công nghệ phức tạp và số lượng lớn các đầu vào/ra (I/O). Hệ thống này hoạt động trên môi trường số, sử dụng cơ sở dữ liệu toàn cục và tập trung vào việc giám sát, vận hành và điều khiển. Chức năng điều khiển được phân bổ cho các bộ điều khiển, mỗi bộ có khả năng xử lý một lượng lớn I/O, được phân tán và kết nối với các thiết bị đo lường thông minh và cơ cấu chấp hành. Các thành phần của hệ thống được tích hợp và kết nối với nhau thông qua mạng truyền thông chuẩn công nghiệp. Hệ thống DCS Bách Khoa Hà Nội là minh chứng cho sự tiên phong trong lĩnh vực tự động hóa tại Việt Nam. Việc nghiên cứu và phát triển DCS là một bước tiến quan trọng trong việc nâng cao năng lực tự chủ công nghệ.

1.1. Ưu Điểm Của Hệ Điều Khiển Phân Tán DCS Hiện Đại

Hệ thống DCS có nhiều ưu điểm so với các hệ thống điều khiển truyền thống. Tiết kiệm dây nối và công nối dây là một lợi ích quan trọng nhờ sử dụng mạng truyền thông. Hiệu suất và độ tin cậy tổng thể của hệ thống được nâng cao do chức năng được phân tán. Độ linh hoạt cao, cho phép mở rộng, thay thế thiết bị, nâng cấp và tạo mới các chương trình phần mềm ứng dụng. Những ưu điểm này làm cho DCS trở thành lựa chọn hàng đầu cho các ứng dụng công nghiệp phức tạp.

1.2. So Sánh DCS Với PLC Trong Tự Động Hóa Công Nghiệp

Trong khi PLC (Programmable Logic Controller) thường được sử dụng cho điều khiển logic, DCS phù hợp hơn với các ứng dụng điều khiển quá trình liên tục. Tuy nhiên, ranh giới giữa hai hệ thống này ngày càng mờ nhạt. DCS thường có khả năng xử lý dữ liệu lớn hơn và tích hợp các chức năng giám sát, điều khiển, và báo cáo trong một nền tảng duy nhất. Theo tài liệu, việc sử dụng PLC để xây dựng hệ thống điều khiển phân tán có thể phức tạp và tốn kém hơn so với việc sử dụng DCS.

II. Thách Thức Giải Pháp Nghiên Cứu DCS Tại Bách Khoa Hà Nội

Việc nghiên cứu DCS đặt ra nhiều thách thức, từ việc làm chủ công nghệ lõi đến việc phát triển các ứng dụng thực tiễn. Một trong những thách thức lớn là chi phí đầu tư ban đầu cho phần cứng và phần mềm. Tuy nhiên, sự phát triển của các hệ thống DCS mở và các tiêu chuẩn công nghiệp như IEC 61131-3 đang giúp giảm chi phí và tăng tính linh hoạt. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao và thực hiện các dự án nghiên cứu DCS có tính ứng dụng cao. Các đề tài nghiên cứu DCS tại trường tập trung vào việc giải quyết các vấn đề thực tế trong các ngành công nghiệp khác nhau.

2.1. Vấn Đề An Toàn và Bảo Mật Trong Hệ Thống DCS

An toàn và bảo mật là những yếu tố quan trọng hàng đầu trong thiết kế và vận hành hệ thống DCS. Các hệ thống DCS ngày càng trở nên kết nối hơn, điều này làm tăng nguy cơ bị tấn công mạng. Cần có các biện pháp bảo mật mạnh mẽ để bảo vệ hệ thống khỏi các mối đe dọa an ninh mạng, đảm bảo tính toàn vẹn và khả năng hoạt động liên tục của hệ thống. Bảo mật DCS là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng tại các trường đại học kỹ thuật.

2.2. Tối Ưu Hóa Chi Phí và Nâng Cấp Hệ Thống DCS Cũ

Việc nâng cấp DCS là một bài toán kinh tế kỹ thuật phức tạp. Cần phải cân nhắc giữa chi phí đầu tư và lợi ích mà việc nâng cấp mang lại. Các giải pháp DCS hiện đại thường cung cấp khả năng tương thích ngược với các hệ thống cũ, giúp giảm chi phí và thời gian nâng cấp. Ngoài ra, việc sử dụng các công nghệ mô phỏng DCS có thể giúp đánh giá hiệu quả của việc nâng cấp trước khi triển khai thực tế.

III. Phương Pháp Lập Trình DCS Tiên Tiến Tại Đại Học Bách Khoa

Phương pháp lập trình DCS hiệu quả là yếu tố then chốt để khai thác tối đa tiềm năng của hệ thống. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trang bị cho sinh viên những kiến thức và kỹ năng cần thiết để lập trình DCS một cách chuyên nghiệp. Việc nắm vững các ngôn ngữ lập trình chuẩn như trong IEC 61131-3 là điều kiện tiên quyết. Ngoài ra, sinh viên còn được học cách sử dụng các công cụ phần mềm DCS để thiết kế, cấu hình và kiểm tra hệ thống. Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành giúp sinh viên có thể tự tin giải quyết các bài toán thực tế.

3.1. Sử Dụng Ngôn Ngữ Lập Trình IEC 61131 3 Trong DCS

IEC 61131-3 là một tiêu chuẩn quốc tế quan trọng trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, định nghĩa các ngôn ngữ lập trình cho PLC và DCS. Việc sử dụng IEC 61131-3 giúp tăng tính di động của mã nguồn và giảm sự phụ thuộc vào nhà cung cấp. Các ngôn ngữ lập trình phổ biến trong IEC 61131-3 bao gồm Ladder Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST), Instruction List (IL) và Sequential Function Chart (SFC).

3.2. Phát Triển Phần Mềm HMI Human Machine Interface Cho DCS

HMI (Human-Machine Interface) là giao diện giữa người vận hành và hệ thống DCS. Một HMI được thiết kế tốt có thể giúp người vận hành dễ dàng giám sát và điều khiển quá trình sản xuất. Việc phát triển phần mềm HMI đòi hỏi kiến thức về đồ họa, thiết kế giao diện người dùng và lập trình. Các công cụ phần mềm DCS thường cung cấp các thư viện đồ họa và các chức năng lập trình sẵn có để giúp người phát triển HMI tiết kiệm thời gian và công sức.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Của DCS Trong Công Nghiệp Tại Việt Nam

Ứng dụng DCS ngày càng trở nên phổ biến trong các ngành công nghiệp khác nhau tại Việt Nam, bao gồm điện lực, hóa chất, dầu khí, và sản xuất thực phẩm. Hệ thống DCS giúp các nhà máy nâng cao hiệu quả sản xuất, giảm chi phí vận hành và đảm bảo an toàn. Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển giao công nghệ DCS cho các doanh nghiệp Việt Nam. Các dự án ứng dụng DCS tại trường thường được thực hiện với sự hợp tác của các doanh nghiệp, giúp sinh viên có cơ hội làm việc với các hệ thống thực tế.

4.1. DCS Trong Nhà Máy Nhiệt Điện Kinh Nghiệm Từ Phả Lại

Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại là một trong những nhà máy đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng hệ thống DCS. Hệ thống DCS tại Phả Lại giúp điều khiển và giám sát các quá trình phức tạp trong nhà máy, từ quá trình đốt nhiên liệu đến quá trình sản xuất điện. Kinh nghiệm từ Phả Lại cho thấy rằng DCS có thể giúp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của nhà máy điện.

4.2. Tự Động Hóa Quá Trình Với DCS Trong Ngành Hóa Chất

Ngành hóa chất là một trong những ngành công nghiệp đòi hỏi độ chính xác và an toàn cao. Hệ thống DCS giúp tự động hóa các quá trình phức tạp trong nhà máy hóa chất, đảm bảo chất lượng sản phẩm và giảm thiểu rủi ro. Việc tự động hóa công nghiệp bằng DCS trong ngành này giúp giảm thiểu sai sót do con người, tăng năng suất và đảm bảo an toàn cho người lao động và môi trường.

V. Kết Quả Nghiên Cứu Và Triển Vọng Phát Triển DCS Tại Việt Nam

Kết quả nghiên cứu và phát triển hệ thống DCS tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã góp phần quan trọng vào việc nâng cao năng lực tự chủ công nghệ của Việt Nam. Các luận văn DCS và tài liệu DCS được công bố đã cung cấp những kiến thức quý giá cho cộng đồng kỹ thuật. Triển vọng phát triển DCS tại Việt Nam là rất lớn, đặc biệt trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Việc tiếp tục đầu tư vào nghiên cứu DCS và đào tạo DCS là điều cần thiết để Việt Nam có thể cạnh tranh trên thị trường quốc tế.

5.1. Đào Tạo Chuyên Gia DCS Vai Trò Của Đại Học Bách Khoa

Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đóng vai trò then chốt trong việc đào tạo DCS và cung cấp nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành công nghiệp tự động hóa. Chương trình đào tạo được thiết kế để trang bị cho sinh viên những kiến thức và kỹ năng cần thiết để trở thành chuyên gia DCS có khả năng thiết kế, triển khai và vận hành các hệ thống DCS phức tạp.

5.2. Hướng Đến Hệ Thống DCS Mở Và Nền Tảng IoT

Xu hướng phát triển của DCS trong tương lai là hướng đến các hệ thống DCS mở và tích hợp với nền tảng IoT (Internet of Things). Việc kết nối DCS với IoT cho phép thu thập và phân tích dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và cải thiện hiệu quả hoạt động. Các hệ thống DCS mở cung cấp tính linh hoạt cao hơn và dễ dàng tích hợp với các hệ thống khác.

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống điều khiển phân tán (DCS) là một trong những công nghệ tự động hóa hiện đại, được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy công nghiệp lớn với quy mô phức tạp như nhà máy nhiệt điện, hóa chất, sản xuất điện năng. Theo ước tính, các nhà máy sử dụng DCS có thể nâng cao hiệu suất vận hành lên đến 20-30% so với các hệ thống điều khiển truyền thống. Luận văn tập trung nghiên cứu và phát triển hệ điều khiển DCS tại dây chuyền 2 của Công ty Cổ phần Nhiệt điện Phả Lại, một nhà máy nhiệt điện kiểu ngưng hơi với công suất 600MW, sản lượng điện phát đạt 3,414 tỷ KWh/năm. Mục tiêu nghiên cứu nhằm phân tích cấu trúc, chức năng và vận hành của hệ thống DCS CS3000 do hãng Yokogawa cung cấp, đồng thời xây dựng và mô phỏng dự án điều khiển hệ thống khói gió nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và độ tin cậy của nhà máy. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dây chuyền 2 tại nhà máy Phả Lại, giai đoạn từ năm 1998 đến 2008, với ý nghĩa quan trọng trong việc cải thiện chất lượng điện quốc gia và thúc đẩy ứng dụng công nghệ tự động hóa tiên tiến trong ngành năng lượng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về hệ thống điều khiển tự động hóa, đặc biệt là hệ thống điều khiển phân tán (DCS). Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

• Lý thuyết điều khiển phân tán (Distributed Control Theory): Nhấn mạnh việc phân bố chức năng điều khiển xuống nhiều bộ điều khiển khu vực (FCS), giúp tăng tính linh hoạt, độ tin cậy và giảm chi phí dây dẫn so với điều khiển tập trung. Hệ thống DCS được cấu trúc theo ba cấp chính: cấp chấp hành (sensor, actuator), cấp điều khiển (FCS), và cấp vận hành giám sát (HIS).

• Mô hình tự động hóa quá trình sản xuất đa cấp: Phân chia hệ thống tự động hóa thành 5 cấp từ cấp trường (cảm biến, chấp hành) đến cấp quản lý công ty, giúp tổ chức và quản lý hiệu quả các chức năng điều khiển và giám sát.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: sensor thông minh, bộ điều khiển Field Control Station (FCS), mạng truyền thông công nghiệp (Vnet, Ethernet), phần mềm điều khiển CENTUM CS3000, và các modul vào/ra (Nest AMN11, AMN32, AMN33, AMN51).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ thực tế vận hành hệ thống DCS tại dây chuyền 2 nhà máy nhiệt điện Phả Lại, kết hợp với tài liệu kỹ thuật, báo cáo vận hành và các tài liệu tham khảo chuyên ngành. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ các trạm điều khiển FCS (12 LFCS và 2 PFCS cho mỗi khối), 5 trạm giao diện HIS cho mỗi khối, cùng các thiết bị đo lường và cơ cấu chấp hành liên quan.

Phương pháp phân tích sử dụng bao gồm:

• Phân tích cấu trúc hệ thống: Đánh giá chi tiết phần cứng, phần mềm và mạng truyền thông của hệ thống DCS CS3000.

• Xây dựng dự án điều khiển: Thiết kế và lập trình các chức năng điều khiển hệ thống khói gió, bao gồm lựa chọn phần cứng, xây dựng đồ họa giao diện và chỉnh định bộ điều chỉnh PID.

• Mô phỏng và vận hành thử nghiệm: Sử dụng chức năng Test Function của phần mềm CS3000 để kiểm tra trình tự hoạt động của các thiết bị như quạt khói và quạt gió chính, đồng thời thực hiện các thao tác vận hành, giám sát và thay đổi chế độ làm việc.

Timeline nghiên cứu kéo dài trong khoảng 1 năm, từ khảo sát thực tế, thiết kế, xây dựng đến mô phỏng và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Cấu trúc hệ thống DCS phân cấp rõ ràng: Hệ thống DCS CS3000 được phân thành 4 cấp gồm cấp chấp hành, cấp điều khiển, cấp giao diện vận hành và cấp quản lý giám sát. Mạng truyền thông Vnet và Ethernet đảm bảo tốc độ truyền tin lần lượt 10Mb/s và sử dụng giao thức TCP/IP, giúp kết nối ổn định giữa các trạm điều khiển và giao diện người máy.

2. Hiệu quả vận hành cao tại nhà máy Phả Lại: Với công suất 600MW và sản lượng điện phát 3,414 tỷ KWh/năm, hệ thống DCS đã góp phần nâng cao hiệu suất tổ máy lên 38,1%, giảm điện tự dùng xuống 7,2%, đồng thời đảm bảo vận hành an toàn và tin cậy.

3. Ứng dụng thành công phần mềm CS3000: Việc xây dựng dự án điều khiển hệ thống khói gió với các modul vào/ra Nest AMN11, AMN32 và bộ điều chỉnh PID đã giúp kiểm soát lưu lượng gió và áp lực buồng đốt hiệu quả, giảm dao động và tăng tính ổn định của quá trình.

4. Khả năng mô phỏng và giám sát trực quan: Chức năng Test Function cho phép kiểm tra trình tự làm việc của quạt khói và quạt gió chính, đồng thời thao tác vận hành qua các hộp thoại Data Entry, INC/DEC và thay đổi chế độ khối giúp người vận hành dễ dàng điều chỉnh và giám sát hệ thống trong thời gian thực.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của hiệu quả vận hành cao là do hệ thống DCS phân tán cho phép phân bổ chức năng điều khiển gần với quá trình kỹ thuật, giảm thiểu khối lượng dây dẫn và tăng độ tin cậy. So với các nghiên cứu trong ngành, kết quả này phù hợp với xu hướng ứng dụng DCS trong các nhà máy nhiệt điện hiện đại nhằm tối ưu hóa quá trình sản xuất.

Việc sử dụng mạng truyền thông Vnet và Ethernet với giao thức chuẩn công nghiệp giúp đảm bảo tính mở và khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai. So sánh với các hệ thống điều khiển tập trung truyền thống, DCS CS3000 cho thấy ưu thế vượt trội về độ linh hoạt và khả năng xử lý các thuật toán điều khiển phức tạp.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ hiệu suất tổ máy theo thời gian, bảng thống kê số lượng trạm điều khiển và thiết bị đo lường, cũng như sơ đồ cấu trúc mạng truyền thông để minh họa rõ ràng hơn về hệ thống.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Nâng cấp phần mềm điều khiển: Cập nhật phiên bản phần mềm CS3000 hoặc tích hợp các thuật toán điều khiển tiên tiến như điều khiển mờ, điều khiển dự báo nhằm tăng độ chính xác và hiệu quả vận hành trong vòng 1-2 năm tới, do bộ phận kỹ thuật nhà máy thực hiện.

2. Mở rộng mạng truyền thông: Triển khai thêm các mạng truyền thông dự phòng và nâng cấp băng thông Ethernet để đảm bảo tính sẵn sàng và giảm thiểu rủi ro mất kết nối, hoàn thành trong 12 tháng, phối hợp với nhà cung cấp thiết bị.

3. Đào tạo nâng cao cho nhân viên vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về vận hành và bảo trì hệ thống DCS, đặc biệt là kỹ năng sử dụng các chức năng mô phỏng và giám sát, nhằm giảm thiểu lỗi vận hành, thực hiện định kỳ hàng năm.

4. Tăng cường bảo trì dự phòng: Thiết lập quy trình bảo trì dự phòng cho các khối nguồn, pin dự phòng và các thiết bị đo lường nhằm kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo hoạt động liên tục, thực hiện hàng quý bởi đội ngũ bảo trì.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư tự động hóa và điều khiển: Nắm bắt kiến thức chuyên sâu về cấu trúc và vận hành hệ thống DCS, áp dụng vào thiết kế và phát triển các dự án tự động hóa trong công nghiệp.

2. Quản lý vận hành nhà máy nhiệt điện: Hiểu rõ về hệ thống điều khiển phân tán, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý, giám sát và bảo trì thiết bị.

3. Sinh viên và nghiên cứu sinh ngành điện – điện tử: Là tài liệu tham khảo quý giá về ứng dụng thực tế của lý thuyết điều khiển phân tán và công nghệ tự động hóa trong ngành năng lượng.

4. Nhà cung cấp và tích hợp hệ thống DCS: Tham khảo cấu hình phần cứng, phần mềm và mạng truyền thông để phát triển giải pháp phù hợp với yêu cầu khách hàng, đồng thời nâng cao chất lượng dịch vụ.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống DCS là gì và có ưu điểm gì so với điều khiển tập trung?
   Hệ thống DCS là hệ thống điều khiển phân tán, phân bổ chức năng điều khiển xuống nhiều bộ điều khiển khu vực, giúp tăng tính linh hoạt, giảm chi phí dây dẫn và nâng cao độ tin cậy so với điều khiển tập trung. Ví dụ, tại nhà máy Phả Lại, DCS giúp giảm khối lượng dây dẫn và tăng hiệu suất vận hành.

2. Phần mềm CENTUM CS3000 có vai trò gì trong hệ thống DCS?
   CS3000 là phần mềm điều khiển và giám sát, cung cấp giao diện người-máy, lập trình điều khiển và chức năng mô phỏng. Nó giúp người vận hành dễ dàng theo dõi và điều chỉnh quá trình công nghệ, đồng thời kiểm tra trình tự hoạt động thiết bị qua chức năng Test Function.

3. Mạng truyền thông Vnet và Ethernet được sử dụng như thế nào trong hệ thống?
   Mạng Vnet kết nối các trạm điều khiển FCS với nhau và với giao diện HIS, sử dụng giao thức Token passing với tốc độ 10Mb/s. Mạng Ethernet kết nối cấp giám sát và giao diện vận hành, sử dụng giao thức TCP/IP, đảm bảo truyền dữ liệu nhanh và ổn định.

4. Các thiết bị đo lường trong hệ thống DCS có đặc điểm gì?
   Thiết bị đo lường bao gồm cảm biến nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, mức, nồng độ khí,... được số hóa với tín hiệu chuẩn 4-20mA, có khả năng tự hiệu chuẩn và chuẩn đoán lỗi, đảm bảo độ chính xác và tin cậy cao trong quá trình vận hành.

5. Làm thế nào để nâng cao hiệu quả vận hành hệ thống DCS?
   Có thể nâng cao hiệu quả bằng cách cập nhật phần mềm điều khiển, mở rộng mạng truyền thông, đào tạo nhân viên vận hành và tăng cường bảo trì dự phòng. Ví dụ, việc chỉnh định bộ điều chỉnh PID chính xác giúp ổn định quá trình điều khiển khói gió tại nhà máy Phả Lại.

Kết luận

• Hệ thống điều khiển phân tán DCS CS3000 tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại đã chứng minh hiệu quả cao trong vận hành và giám sát quá trình công nghệ.
• Cấu trúc phân cấp rõ ràng và mạng truyền thông công nghiệp giúp tăng tính linh hoạt, độ tin cậy và giảm chi phí bảo trì.
• Việc xây dựng và mô phỏng dự án điều khiển hệ thống khói gió đã nâng cao khả năng kiểm soát và ổn định quá trình.
• Đề xuất nâng cấp phần mềm, mở rộng mạng truyền thông và đào tạo nhân viên là cần thiết để duy trì và phát triển hệ thống.
• Các bước tiếp theo bao gồm triển khai các giải pháp đề xuất trong vòng 1-2 năm và tiếp tục nghiên cứu ứng dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến.

Hành động ngay: Các kỹ sư và quản lý nhà máy nên áp dụng các khuyến nghị để tối ưu hóa vận hành, đồng thời cập nhật kiến thức về công nghệ DCS để nâng cao năng lực cạnh tranh trong ngành công nghiệp năng lượng.