Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong các ngành công nghiệp hiện đại như dệt may, chế biến thực phẩm, công nghệ hóa chất, sản xuất đồ uống và hệ thống sưởi nhiệt, lò hơi (nồi hơi) là thiết bị sinh hơi đóng vai trò trung tâm cung cấp năng lượng nhiệt cho toàn bộ dây chuyền sản xuất. Việc vận hành lò hơi đòi hỏi phải giám sát đồng thời nhiều đại lượng vật lý phức tạp như áp suất buồng hơi, nhiệt độ khói thải, mức nước trong bao hơi và lưu lượng hơi cấp.

Trước đây, các hệ thống điều khiển lò hơi thường sử dụng mạch logic rơ-le hoặc mạch điều khiển tương tự (analog). Tuy nhiên, các hệ thống cơ điện truyền thống bộc lộ nhiều hạn chế về không gian lắp đặt, mức độ tiêu thụ điện năng, độ tin cậy trong môi trường rung lắc, bụi bẩn và độ ẩm công nghiệp, cũng như sự thiếu linh hoạt khi cần thay đổi thuật toán điều khiển. Sự phát triển của bộ điều khiển logic khả trình (PLC) đã khắc phục các nhược điểm này nhờ độ bền mạch bán dẫn cao, kích thước nhỏ gọn, khả năng lập trình linh hoạt và hỗ trợ xử lý tín hiệu phức tạp.

Đề tài "Thiết kế bảng điều khiển cho lò hơi đốt dầu sử dụng PLC S7-1200" (tiếng Anh: Designing a Control Panel for an Oil-Fired Boiler Using PLC S7-1200) được thực hiện bởi nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh nhằm giải quyết các nhiệm vụ cụ thể:

  1. Thiết kế bản vẽ kỹ thuật và chế tạo hoàn chỉnh tủ điều khiển điện cho hệ thống lò hơi đốt dầu sử dụng PLC Siemens SIMATIC S7-1200.
  2. Xây dựng chương trình điều khiển logic, xử lý tín hiệu tương tự (analog) từ các cảm biến trên phần mềm TIA Portal V15.
  3. Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát và cảnh báo sự cố SCADA/HMI trên phần mềm WinCC.
  4. Lắp đặt, kết nối và thực hiện vận hành thực tế hệ thống điều khiển trên mô hình lò hơi tại xưởng Nhiệt (thermal workshop) của nhà trường.

Đối tượng nghiên cứu của đồ án là hệ thống lò hơi đốt dầu công nghiệp, cấu trúc phần cứng của PLC Siemens S7-1200, các loại cảm biến đo lường (áp suất, nhiệt độ, mức nước, công tắc dòng chảy), ngôn ngữ lập trình Ladder (LAD) và nền tảng giám sát WinCC. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế tủ điện và vận hành thực nghiệm tại xưởng Nhiệt, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (thời gian nghiệm thu vào tháng 7 năm 2024).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ sử dụng

Đề tài dựa trên nền tảng kỹ thuật điều khiển tự động hóa công nghiệp và nguyên lý nhiệt kỹ thuật của thiết bị sinh hơi:

  • Cấu trúc phần cứng PLC S7-1200: Thiết bị điều khiển logic khả trình từ Siemens với khả năng tích hợp cổng truyền thông Ethernet (PROFINET tốc độ 10/100 Mbit/s), tích hợp đầu vào analog 0–10V trên CPU, hỗ trợ các khối đếm tốc độ cao (HSC), đầu ra xung PWM/PTO và các bộ điều khiển PID tích hợp tự động dò thông số (auto-tune).
  • Quy chuẩn lập trình IEC 61131-3: Khảo sát và ứng dụng các chuẩn ngôn ngữ lập trình PLC gồm Ladder Diagram (LAD), Function Block Diagram (FBD), Structured Text (ST/STL), Sequential Function Chart (SFC), Instruction List (IL) và C/C++. Trong đó, ngôn ngữ sơ đồ bậc thang (LAD) được lựa chọn làm công cụ lập trình chính cho toàn bộ hệ thống.
  • Tổ chức bộ nhớ PLC S7-1200: Khai báo và phân bổ các vùng nhớ I (Process Image Input), Q (Process Image Output), M (Bit Memory), DB (Data Block), L (Local Temporary Memory) và các phương thức truy xuất tức thời I_:P, Q_:P.
  • Phần mềm tích hợp TIA Portal V15 (Totally Integrated Automation Portal): Môi trường đồng nhất cho phép cấu hình phần cứng, viết mã chương trình điều khiển, gỡ lỗi (diagnostic), mô phỏng và tích hợp giao diện WinCC.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp phân tích - tổng hợp kỹ thuật: Khảo sát yêu cầu công nghệ vận hành của lò hơi đốt dầu, xác định các thông số giới hạn an toàn cần bảo vệ (áp suất hơi, nhiệt độ khói thải, mức nước tối thiểu và tối đa).
  • Phương pháp thiết kế hệ thống: Lựa chọn thiết bị điện đóng cắt, rơ-le bảo vệ, bộ xử lý trung tâm CPU S7-1200, mô-đun mở rộng analog SM và lập bảng thống kê khối lượng thiết bị, vẽ sơ đồ đấu nối dây cho tủ điện điều khiển.
  • Phương pháp lập trình và xử lý tín hiệu số/tương tự: Xây dựng thuật toán chuyển đổi và chuẩn hóa tín hiệu đo lường từ cảm biến (sử dụng hàm NORM_X và SCALE_X), lập trình điều khiển bơm cấp nước, đầu đốt dầu, van điện từ và các khối thời gian thực (Real-time).
  • Phương pháp thực nghiệm - kiểm thử: Lắp đặt tủ điện thực tế, kết nối dây tín hiệu với các cơ cấu chấp hành và cảm biến của lò hơi tại xưởng Nhiệt, chạy thử nghiệm hệ thống ở các chế độ vận hành bằng tay (Man), tự động (Auto) và theo thời gian thực (Real-time).

Thiết kế và triển khai hệ thống

Cấu hình phần cứng và module mở rộng

Hệ thống điều khiển trung tâm sử dụng CPU Siemens S7-1200 (phiên bản CPU 1212C AC/DC/Rly) kết hợp cùng mô-đun mở rộng tín hiệu tương tự SM (Signal Module).

Thành phần phần cứng Mã thiết bị / Đặc tính kỹ thuật Chức năng trong hệ thống
Khối xử lý trung tâm (CPU) SIMATIC S7-1200 CPU 1212C AC/DC/Rly Xử lý logic trung tâm, nhận tín hiệu số DI, điều khiển ngõ ra rơ-le DQ
Mô-đun mở rộng Analog SM 1231 / SM 1213 (Analog Input Module) Đọc tín hiệu dòng/áp 0–10V hoặc 0–20mA từ các cảm biến đo lường
Cảm biến áp suất Sensys M5200 Đo áp suất hơi trong thân lò và chuyển đổi về tín hiệu chuẩn
Cảm biến mức nước Điện cực 3 que (Low, Medium, High) Giám sát mức nước buồng hơi: cạn nước, mức trung bình và mức cao
Cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ khói thải (Exhaust smoke) Giám sát nhiệt độ khí xả để bảo vệ quá nhiệt và tối ưu hóa quá trình cháy
Cơ cấu chấp hành Bơm cấp nước, đầu đốt dầu, van cấp hơi, van xả đáy Thực hiện bơm nước, đánh lửa/đốt dầu, cấp hơi ra mạng nhiệt và xả cặn

Bảng phân vùng dữ liệu và kiểu dữ liệu sử dụng trên S7-1200

Chương trình ứng dụng khai thác các cấu trúc dữ liệu theo tiêu chuẩn của Siemens trên TIA Portal V15:

Kiểu dữ liệu Dung lượng (Bit) Giới hạn giá trị Ứng dụng trong đồ án
Bool 1 0 hoặc 1 Trạng thái tiếp điểm ON/OFF nút nhấn, rơ-le, van điện từ
Byte 8 0 đến 255 Lưu trữ trạng thái hoạt động theo byte
Word 16 0 đến 65535 Giá trị đếm, mã trạng thái
Int / UInt 16 -32768 đến 32767 / 0 đến 65535 Biến đếm thời gian, giá trị nguyên từ đầu vào analog
DInt 32 -2.147.483.648 đến 2.147.483.647 Số nguyên kép cho các phép tính tích lũy
Real 32 Dấu phẩy động (độ chính xác 6 chữ số) Tính toán giá trị áp suất (bar), nhiệt độ (°C) sau khi Scale

Nội dung chính theo từng chương

Chapter 1: Introduction and Objectives of the Thesis

Chương này trình bày bối cảnh ứng dụng của kỹ thuật nhiệt trong sản xuất công nghiệp, đặc biệt là vai trò sinh hơi của lò hơi trong các ngành thực phẩm, dệt may, hóa chất. Tác giả chỉ rõ xu hướng chuyển đổi từ hệ thống rơ-le cơ điện sang hệ thống điều khiển khả trình PLC nhằm tối ưu hóa độ chính xác, an toàn và tiết kiệm năng lượng. Mục tiêu tổng thể được xác lập là thiết kế, chế tạo tủ điện điều khiển lò hơi đốt dầu bằng PLC S7-1200 tích hợp máy tính và thử nghiệm tại xưởng Nhiệt UTE.

Chapter 2: Introduction to PLC S7–1200 Control and Connection

Chương 2 mô tả chi tiết phần cứng dòng PLC SIMATIC S7-1200 của Siemens:

  • Cấu tạo bên ngoài gồm cổng nguồn (220VAC hoặc 24VDC), khe cắm thẻ nhớ SIMATIC Memory Card, các cọc đấu nối ngõ vào/ra (I/O), cổng Ethernet chuẩn RJ45 và các dãy đèn LED báo trạng thái: RUN/STOP (chạy/dừng), ERROR (báo lỗi), MAINT (bảo trì), cùng đèn cảnh báo truyền thông TX/RX.
  • Đặc tính mở rộng phần cứng thông qua 3 dạng: Bo mạch tín hiệu SB (Signal Board) lắp trực tiếp mặt trước CPU, mô-đun tín hiệu SM (Signal Module) ghép bên phải CPU, và mô-đun truyền thông CM (Communication Module) gắn bên trái CPU (hỗ trợ RS232, RS485, Profibus Master/Slave).
  • Sơ đồ nguyên lý đấu nối nguồn điện và các dạng ngõ vào số DC: kiểu Sink (nguồn dòng chảy vào ngõ vào) và kiểu Source (dòng điện từ ngõ vào ra ngoài nút bấm), cùng các dạng đầu ra rơ-le (Relay) và tranzito (DC Transistor).

Chapter 3: Overview of SIMATIC S7 – 1200 PLC

Chương 3 tổng quan về các ngôn ngữ lập trình theo chuẩn IEC và tổ chức dữ liệu nội bộ của S7-1200:

  • Phân tích ưu nhược điểm của các ngôn ngữ: LAD (trực quan, dễ theo dõi), FBD (khối chức năng), ST/STL (dạng văn bản cấp cao), SFC (lưu đồ tuần tự), IL (danh sách lệnh) và C/C++.
  • Quy định địa chỉ vùng nhớ: Vùng nhớ ngõ vào số I, ngõ ra Q, bit nhớ nội M, bộ nhớ dữ liệu khối DB và vùng nhớ cục bộ L. Quy trình truy xuất trực tiếp ngoại vi thông qua cú pháp I_:P và Q_:P.
  • Thiết lập các bit nhớ đặc biệt của hệ thống (System and Clock Memory) trong mục Device Configuration như bit chu kỳ quét đầu tiên (First cycle), bit báo thay đổi trạng thái và các bit tạo xung nhịp tần số (Clock memory bits).
  • Định nghĩa các kiểu dữ liệu sử dụng: Bool, Byte, Word, DWord, Int, SInt, UInt, DInt, Real, LReal, String.

Chapter 4: Overview Of PORTAL TIA V15 Programming Software

Chương 4 tập trung vào cấu trúc phần mềm TIA Portal V15:

  • Lịch sử phát triển và kiến trúc nền tảng tích hợp toàn diện của Siemens, cho phép chia sẻ cơ sở dữ liệu chung giữa lập trình PLC, cấu hình mạng và thiết kế giao diện SCADA.
  • Yêu cầu cấu hình máy tính cài đặt (hệ điều hành Windows 7/10/Server, RAM tối thiểu 8GB, chip xử lý Core i5 trở lên, dung lượng ổ cứng trống tối thiểu 50GB). So sánh hai phiên bản TIA Portal V15 Advance (gọn nhẹ, đáp ứng các hàm cơ bản) và Professional (tích hợp C Script, cấu hình Server/Client phân tán).
  • Trình tự thiết lập dự án: Tạo mới Project, cấu hình phần cứng (Hardware Configuration), chọn mã CPU SIMATIC S7-1200 tương ứng, mở khối tổ chức chính Main [OB1], định nghĩa danh bạ biến (PLC tags) trong Default tag table.
  • Các tập lệnh cơ bản: Các khối hàm Timer (TP, TON, TOF, TONR), khối đếm Counter (CTU, CTD, CTUD), các lệnh so sánh dữ liệu, lệnh số học (ADD, SUB, MUL, DIV, CALCULATE, MOD, NEG), lệnh truyền dữ liệu (MOVE), lệnh gán giữ (SET/RESET) và lệnh phát hiện sườn xung lên/xuống (Up/Down Pulse).

Chapter 5: Boiler System, Operating Principles and Parameters of SIMATIC S7-1200

Chương 5 phân tích kết cấu và nguyên lý công nghệ của lò hơi đốt dầu:

  • Định nghĩa lò hơi và phân loại các dạng lò hơi công nghiệp (lò hơi đốt than, đốt dầu, lò hơi tầng sôi tuần hoàn/tầng sôi hoàn toàn).
  • Cấu tạo thân lò, buồng đốt, đường cấp nước, ống khói xả và các van an toàn.
  • Xác định các thông số giới hạn công nghệ cần điều khiển và bảo vệ: Áp suất hơi bão hòa trong bao hơi, nhiệt độ khói xả đuôi lò, mức nước sinh hơi (giám sát qua hệ thống điện cực) và lưu lượng cấp.

Chapter 6: Control Program on SIMATIC S7 – 1200 PLC and Electrical Cabinet Design

Chương 6 là phần thiết kế kỹ thuật chi tiết của đồ án:

  • Thiết kế phần cứng: Lựa chọn CPU S7-1200 1212C AC/DC/Rly, mô-đun đầu vào analog SM 1231/SM 1213, cảm biến áp suất Sensys M5200, cảm biến mức nước và cảm biến nhiệt độ khói.
  • Lập trình xử lý tín hiệu analog bằng các hàm toán học NORM_X (chuẩn hóa tín hiệu đầu vào từ dải 0–27648 về dải 0.0–1.0) và SCALE_X (chuyển đổi dải 0.0–1.0 sang giá trị vật lý thực tế).
  • Lập trình các thuật toán điều khiển và bảo vệ hệ thống:
    • Khối chương trình bảo vệ quá áp suất hơi (High pressure protection).
    • Khối bảo vệ quá nhiệt khói thải (High exhaust temperature protection).
    • Khối bảo vệ rơ-le nhiệt quá tải cho động cơ bơm cấp nước.
    • Khối bảo vệ sự cố đầu đốt dầu (Burner trouble).
    • Khối kiểm tra công tắc dòng chảy đường ống cấp nước (Flow switch).
    • Khối điều khiển bơm nước và đầu đốt theo chế độ bằng tay (Man mode) và tự động (Auto mode).
    • Khối điều khiển van điện từ cấp hơi và van xả đáy tự động.
    • Khối chương trình cảnh báo tổng hợp và chức năng hẹn giờ vận hành theo thời gian thực (Real-time).
  • Thiết kế và lắp ráp tủ điều khiển: Bố trí không gian thiết bị bên trong và bên ngoài mặt tủ điện, lập bảng khối lượng thiết bị tủ điện (bảng 13) và sơ đồ đấu nối dây mạch động lực, mạch điều khiển.

Chapter 7: Control Interface Design of Oil Fired Boiler System with WinCC

Chương 7 trình bày việc xây dựng giao diện điều khiển và giám sát (HMI/SCADA) trên WinCC:

  • Thiết kế màn hình chính (Main Operating Home Screen) mô phỏng toàn diện sơ đồ công nghệ lò hơi.
  • Bố trí các tab chức năng (Table 14) và thanh trạng thái chung (Table 15) hiển thị các thông số đo lường tức thời (áp suất, nhiệt độ, mức nước).
  • Giao diện chuyển đổi các chế độ vận hành: Chế độ Man (bật/tắt cưỡng bức bơm và đầu đốt), chế độ Auto (tự động duy trì thông số theo dải cài đặt), chế độ Real-time (lập lịch tự động khởi động hệ thống theo thời gian trong ngày).
  • Màn hình cảnh báo sự cố (Error Warning Screen) hiển thị các thông báo lỗi: Quá tải nhiệt động cơ bơm, lỗi đầu đốt, lỗi cạn nước, lỗi quá áp suất, lỗi nhiệt độ khói vượt ngưỡng.
  • Màn hình cài đặt thông số (Parameter Settings Screen) cho phép người vận hành điều chỉnh các ngưỡng áp suất đóng/ngắt đầu đốt và mức nước an toàn.

Chapter 8: Connection and Practical Operation

Chương 8 tổng kết quá trình triển khai thực địa tại xưởng Nhiệt:

  • Lắp đặt tủ điện điều khiển cạnh lò hơi thực tế tại xưởng Nhiệt (gồm thân lò, bộ tách cứng, phin lọc cặn và bồn chứa nước cấp).
  • Kết nối tủ điện với máy tính vận hành thông qua cáp mạng Ethernet.
  • Thử nghiệm vận hành thực tế ở chế độ Man: Thử nghiệm khởi động bơm nước, đầu đốt và tạo tình huống giả lập sự cố quá tải động cơ để kiểm tra đáp ứng ngắt an toàn của mạch điều khiển.
  • Thử nghiệm vận hành thực tế ở chế độ Auto: Hệ thống tự động kích hoạt bơm khi mức nước dưới ngưỡng trung bình và ngắt khi đạt mức cao; tự động điều khiển đầu đốt duy trì áp suất hơi.
  • Thử nghiệm vận hành ở chế độ Real-time: Cài đặt khung giờ khởi động/dừng hệ thống tự động theo thời gian thực của PLC.
  • Kiểm tra, đo đạc và đánh giá các thông số vận hành thực tế đạt yêu cầu kỹ thuật.

Chapter 9: Conclusion and Recommendations

Chương 9 đúc kết các kết quả đạt được về mặt thiết kế tủ điện, lập trình PLC và giao diện WinCC; đồng thời nêu các đề xuất nâng cấp hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật đạt được

  1. Chế tạo hoàn chỉnh tủ điều khiển điện: Tủ điện công nghiệp tích hợp bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200, mô-đun analog SM, các rơ-le trung gian, khí cụ đóng cắt và bảo vệ, có khả năng kết nối trực tiếp với lò hơi đốt dầu.
  2. Xây dựng chương trình điều khiển toàn diện trên TIA Portal V15:
    • Xử lý chính xác các tín hiệu tương tự từ cảm biến áp suất Sensys M5200 và cảm biến nhiệt độ thông qua cặp hàm NORM_X và SCALE_X.
    • Lập trình hoàn chỉnh 3 chế độ vận hành độc lập: Chế độ Man (vận hành thủ công từng thiết bị), chế độ Auto (tự động điều khiển chu trình cấp nước, duy trì áp suất hơi và đốt nhiên liệu) và chế độ Real-time (vận hành theo lịch trình thời gian thực).
    • Tích hợp chuỗi thuật toán bảo vệ liên động: Tự động ngắt đầu đốt khi áp suất vượt ngưỡng an toàn hoặc cạn nước; tự động khóa bơm khi rơ-le nhiệt nhảy do quá tải hoặc mất dòng qua công tắc dòng chảy.
  3. Phát triển giao diện giám sát SCADA bằng WinCC: Cho phép hiển thị trực quan các đại lượng đo lường, cấu hình tham số công nghệ linh hoạt và ghi nhận các trạng thái báo động sự cố kịp thời.
  4. Vận hành thực nghiệm thành công: Hệ thống đã được đấu nối và vận hành thực tế trên lò hơi tại xưởng Nhiệt UTE, chứng minh tính ổn định của giải pháp điều khiển.

Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp một giải pháp tự động hóa hoàn chỉnh (từ thiết kế tủ điện, lập trình thuật toán điều khiển đến giao diện giám sát) thay thế cho hệ thống điều khiển rơ-le cũ trên mô hình lò hơi đốt dầu tại cơ sở đào tạo.
  • Tạo lập tài liệu kỹ thuật chi tiết về quy trình lập trình xử lý tín hiệu analog, thiết lập khối thời gian thực trên TIA Portal V15 và kết nối mạng truyền thông công nghiệp cho sinh viên ngành Kỹ thuật Nhiệt - Lạnh tham khảo.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và nội dung triển khai được ghi nhận trong văn bản, đồ án có một số đặc điểm và định hướng mở rộng:

  • Phạm vi kiểm soát: Hệ thống hiện tập trung kiểm soát các thông số cơ bản (áp suất buồng hơi, nhiệt độ khói thải, mức nước và dòng chảy cấp nước); chưa tích hợp các thuật toán điều khiển hòa trộn tối ưu tỷ lệ gió - dầu nâng cao để giảm thiểu khí thải ô nhiễm ra môi trường.
  • Khả năng mở rộng giám sát: Giao diện WinCC hiện vận hành qua kết nối cáp mạng trực tiếp giữa PLC và máy tính trạm cục bộ tại xưởng Nhiệt; có thể mở rộng tích hợp truyền thông không dây, lưu trữ dữ liệu đám mây (Cloud) và giám sát từ xa qua nền tảng Web Server/IoT trong các nghiên cứu tiếp theo.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Điện - Điện tử và Tự động hóa: Cung cấp hướng dẫn từng bước từ việc cấu hình phần cứng S7-1200, cách sử dụng các lệnh lập trình trong TIA Portal V15 (Timer, Counter, Math, NORM_X/SCALE_X), đến cách thiết kế các trang giao diện SCADA trên WinCC.
  • Kỹ sư vận hành và bảo trì hệ thống lò hơi: Tham khảo sơ đồ đấu nối mạch điện, phương pháp thiết lập các khối bảo vệ liên động (áp suất, cạn nước, quá tải động cơ bơm, lỗi đầu đốt) nhằm nâng cao độ an toàn cho các trạm sinh hơi công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài sử dụng dòng vi điều khiển/PLC nào và phần mềm lập trình gì?
Hệ thống sử dụng bộ điều khiển logic khả trình Siemens SIMATIC S7-1200 (mã CPU 1212C AC/DC/Rly) kết hợp mô-đun mở rộng tín hiệu tương tự SM, được lập trình trên phần mềm TIA Portal V15 và thiết kế giao diện giám sát trên WinCC.

2. Mức nước trong bao hơi được giám sát và điều khiển bằng nguyên lý nào?
Mức nước được giám sát bằng bộ cảm biến điện cực 3 que tương ứng với 3 mức: thấp (Low), trung bình (Medium) và cao (High). Theo quy trình công nghệ, mức nước không được phép tụt xuống dưới mức trung bình và hệ thống bơm tự động duy trì mức nước dao động trong khoảng từ mức trung bình đến mức cao.

3. Tín hiệu tương tự từ cảm biến áp suất Sensys M5200 được xử lý như thế nào trong chương trình PLC?
Tín hiệu analog từ cảm biến áp suất được đọc qua ngõ vào của mô-đun mở rộng, sau đó được chuẩn hóa thông qua hàm NORM_X (chuyển giá trị số nguyên ngõ vào về dải chuẩn 0.0–1.0) và chuyển đổi thành đơn vị áp suất thực tế qua hàm SCALE_X để phục vụ thuật toán so sánh và ngắt an toàn.

4. Hệ thống điều khiển hỗ trợ những chế độ vận hành nào?
Hệ thống hỗ trợ 3 chế độ vận hành chính:

  • Man mode (Thủ công): Cho phép người vận hành kích hoạt/dừng trực tiếp bơm cấp nước và đầu đốt dầu bằng tay để phục vụ bảo trì hoặc kiểm tra sự cố.
  • Auto mode (Tự động): Tự động duy trì mức nước và đóng/ngắt đầu đốt theo dải áp suất cài đặt.
  • Real-time mode (Thời gian thực): Tự động khởi động và dừng toàn bộ hệ thống theo khung thời gian thực đã được lập lịch sẵn trong PLC.

5. Những thông số và cơ cấu bảo vệ an toàn nào được tích hợp trong hệ thống?
Hệ thống tích hợp các khối bảo vệ gồm: Bảo vệ quá áp suất hơi trong lò, bảo vệ quá nhiệt độ khói thải, bảo vệ cạn nước bao hơi, bảo vệ rơ-le nhiệt chống quá tải cho động cơ bơm nước, kiểm tra dòng chảy qua công tắc dòng (Flow switch) và khóa an toàn khi đầu đốt gặp sự cố.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế bảng điều khiển cho lò hơi đốt dầu sử dụng PLC S7-1200" của nhóm sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh đã hoàn thành toàn diện các nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật đặt ra. Đề tài đã chế tạo thành công tủ điều khiển điện công nghiệp, lập trình giải thuật điều khiển và bảo vệ đa tầng trên nền tảng TIA Portal V15, đồng thời xây dựng giao diện giám sát WinCC trực quan. Kết quả vận hành thử nghiệm tại xưởng Nhiệt chứng minh hệ thống hoạt động ổn định ở cả 3 chế độ (Man, Auto, Real-time), đáp ứng nghiêm ngặt các tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật trong vận hành lò hơi công nghiệp.