Luận văn thạc sĩ về thiết kế hệ điều khiển và giám sát hệ thống cung cấp điện cho nhà máy đạm Phú Mỹ

• Tác giả: Đới Thành Chung
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Vân Hà
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Điều Khiển Tự Động
• Đề tài: Thiết Kế Hệ Điều Khiển Và Giám Sát Cho Hệ Thống Điện Nhà Máy Đạm Phú Mỹ
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY ĐẠM PHÚ MỸ
• 1.1. Giới thiệu chung
• 1.2. Hệ thống cung cấp điện và vai trò của hệ thống
• 1.3. Nguyên lý làm việc và cấu tạo máy biến áp
• 1.4. Các kết cấu mạch từ điển hình
• 1.5. Những kết cấu phụ
• 1.6. Thông số máy biến áp
• 1.7. Máy phát điện tuabin khí
• 1.8. Cấu tạo của máy phát điện tuabin khí
• 1.9. Nguyên lý hoạt động máy phát điện tuabin khí
• 1.10. Thông số và đặc điểm máy phát điện
• 1.11. Thông số máy phát
• 1.12. Cuộn dây và mạch từ stato
• 1.13. Các bộ cảm biến nhiệt
• 1.14. Roto và cuộn dây rotor
• 1.15. Ổ trục và thiết bị chèn trục
• 1.16. Hệ thống phụ máy phát
• 1.17. Hệ thống kích từ
• 1.18. Máy phát điện diesel
• 1.19. Tủ chuyển nguồn tự động (ATS)
• 1.20. Tủ tụ bù
• 1.21. Hệ thống lưu tích điện
• 1.22. Máy biến dòng và máy biến áp đo lường
• 1.23. Các tín hiệu đo lường sử dụng trong hệ thống
• 1.24. Máy biến dòng điện
• 1.25. Hệ thống rơle bảo vệ
• 1.26. Rơle và ứng dụng
• 1.27. Tính năng bảo vệ của một số rơle được sử dụng trong nhà máy
• 1.28. Tổng quan về rơle số và ứng dụng
• 2. CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
• 2.1. Hệ điều khiển hệ thống điện
• 2.2. Kết nối hệ thống điều khiển với thiết bị điện thông thường
• 2.3. Kết nối hệ thống điều khiển với thiết bị điện thông minh
• 2.4. Kết nối hệ thống điều khiển với hệ thống điều khiển máy phát tuabin khí
• 2.5. Kết nối hệ thống điều khiển với máy phát diesel và tủ ATS
• 2.6. Kết nối hệ thống điều khiển với hệ thống cấp nguồn liên tục UPS và hệ thống ắc quy dự phòng
• 2.7. Kết nối hệ thống điều khiển với hệ thống rơle bảo vệ
• 3. CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN VỀ S7 – 300 VÀ PHẦN MỀM WINCC CỦA SIEMENS
• 3.1. Tổng quan về S7 – 300
• 3.2. Cấu hình phần cứng
• 3.3. Cấu trúc bộ nhớ
• 3.4. Mở rộng ngõ vào/ra
• 3.5. Ngôn ngữ lập trình
• 3.6. Tổng quan về WinCC
• 3.7. Giao tiếp với hệ thống tự động hóa
• 3.8. Lập trình chương trình
• 3.9. Sử dụng S7 – PLCSIM thay thế cho PLC thực
• 3.10. Tiến hành chạy thử
• 3.11. Mạng truyền thông công nghiệp SIMATIC NET
• 3.12. Mạng truyền thông PPI
• 3.13. Mạng truyền thông MPI
• 3.14. Mạng truyền thông PROFIBUS
• 3.15. Mạng truyền thông ETHERNET
• 4. CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH PLC VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT
• 4.1. Cấu hình hệ thống
• 4.2. Bộ điều khiển trung tâm S7 – 300
• 4.3. Các thiết bị vào/ra
• 4.4. Cấu hình phần cứng trong STEP7 SIMATIC MANAGER
• 4.5. Cấu hình phần cứng trong WinCC
• 4.6. Giao diện điều khiển và giám sát hệ cung cấp thống điện
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nhà máy đạm Phú Mỹ

Nhà máy đạm Phú Mỹ, thuộc Công ty cổ phần – nhà máy đạm Phú Mỹ, là một trong những nhà máy sản xuất phân đạm trọng điểm tại Việt Nam. Được khởi công xây dựng vào tháng 3-2001, nhà máy có công suất 800.000 tấn/năm, sử dụng công nghệ tiên tiến từ các hãng nổi tiếng. Hệ thống cung cấp điện của nhà máy đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn và ổn định cho quá trình sản xuất. Hệ thống điện được thiết kế với nhiều nguồn dự phòng, bao gồm máy phát điện tuabin khí và máy phát diesel, nhằm đảm bảo cung cấp điện liên tục cho các thiết bị quan trọng trong nhà máy.

1.1. Hệ thống cung cấp điện

Hệ thống cung cấp điện của nhà máy đạm Phú Mỹ được kết nối với lưới điện quốc gia thông qua máy biến áp tổng. Hệ thống này không chỉ cung cấp điện cho các thiết bị sản xuất mà còn đảm bảo an toàn cho các quá trình hóa học nhạy cảm. Việc thiết kế hệ thống điện với nhiều nguồn dự phòng giúp nhà máy duy trì hoạt động liên tục ngay cả khi có sự cố mất điện. Hệ thống điều khiển và giám sát được tích hợp để theo dõi tình trạng hoạt động của các thiết bị điện, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong sản xuất.

1.2. Nguyên lý làm việc và cấu tạo máy biến áp

Máy biến áp là thiết bị quan trọng trong hệ thống điện, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ. Dòng điện chạy qua cuộn dây sơ cấp tạo ra từ trường, từ trường này biến thiên và tạo ra hiệu điện thế ở cuộn dây thứ cấp. Cấu tạo của máy biến áp bao gồm lõi sắt và các cuộn dây, được thiết kế để tối ưu hóa hiệu suất truyền tải điện năng. Việc lựa chọn kết cấu mạch từ phù hợp sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của máy biến áp.

II. Hệ điều khiển và giám sát

Hệ điều khiển và giám sát trong nhà máy đạm Phú Mỹ được thiết kế để đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống điện. Hệ thống này bao gồm các thiết bị điều khiển tự động và các cảm biến để theo dõi tình trạng hoạt động của các thiết bị điện. Việc sử dụng công nghệ SCADA giúp giám sát từ xa, cho phép các kỹ sư theo dõi và điều chỉnh các thông số hoạt động của hệ thống điện một cách nhanh chóng và hiệu quả.

2.1. Chức năng của hệ điều khiển

Hệ điều khiển trong nhà máy đạm Phú Mỹ có chức năng chính là điều phối và giám sát hoạt động của các thiết bị điện. Hệ thống này cho phép tự động hóa các quy trình, giảm thiểu sự can thiệp của con người và tăng cường độ chính xác trong việc điều chỉnh các thông số. Các cảm biến được lắp đặt để thu thập dữ liệu về nhiệt độ, áp suất và lưu lượng, từ đó cung cấp thông tin cần thiết cho hệ thống điều khiển.

2.2. Giám sát từ xa

Giám sát từ xa là một trong những tính năng quan trọng của hệ thống điều khiển. Công nghệ SCADA cho phép các kỹ sư theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống điện từ xa, giúp phát hiện sớm các sự cố và đưa ra biện pháp khắc phục kịp thời. Việc này không chỉ nâng cao hiệu quả hoạt động mà còn đảm bảo an toàn cho nhà máy, giảm thiểu rủi ro trong quá trình sản xuất.

III. Tổng quan về S7 300 và phần mềm WinCC

S7-300 là một trong những dòng PLC phổ biến được sử dụng trong các hệ thống điều khiển công nghiệp. Phần mềm WinCC của Siemens cung cấp giao diện người dùng thân thiện, cho phép lập trình và giám sát hệ thống một cách dễ dàng. Việc sử dụng S7-300 kết hợp với WinCC giúp tối ưu hóa quy trình điều khiển và giám sát, nâng cao hiệu suất làm việc của nhà máy.

3.1. Cấu hình phần cứng

Cấu hình phần cứng của S7-300 bao gồm các module vào/ra, bộ xử lý trung tâm và các thiết bị mở rộng. Việc lựa chọn cấu hình phù hợp sẽ ảnh hưởng đến khả năng xử lý và tốc độ phản hồi của hệ thống. Các module vào/ra được thiết kế để tương thích với nhiều loại cảm biến và thiết bị điều khiển, đảm bảo tính linh hoạt trong việc mở rộng hệ thống.

3.2. Lập trình và giao tiếp

Phần mềm WinCC cho phép lập trình và giao tiếp với hệ thống tự động hóa một cách hiệu quả. Người dùng có thể dễ dàng tạo ra các giao diện điều khiển và giám sát, giúp theo dõi tình trạng hoạt động của hệ thống điện. Việc lập trình thông qua WinCC giúp giảm thiểu thời gian và công sức trong việc thiết lập hệ thống, đồng thời nâng cao tính chính xác và độ tin cậy của các quy trình điều khiển.

IV. Lập trình PLC và thiết kế hệ thống giám sát

Lập trình PLC và thiết kế hệ thống giám sát là bước quan trọng trong việc triển khai hệ thống điều khiển cho nhà máy đạm Phú Mỹ. Việc cấu hình hệ thống và lập trình các quy trình điều khiển giúp đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn cho hệ thống điện. Các thiết bị vào/ra được kết nối và cấu hình trong phần mềm STEP7, cho phép theo dõi và điều chỉnh các thông số hoạt động một cách hiệu quả.

4.1. Cấu hình hệ thống

Cấu hình hệ thống bao gồm việc xác định các thiết bị vào/ra, bộ điều khiển trung tâm và các phần mềm điều khiển. Việc cấu hình đúng cách sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống. Các thiết bị được lựa chọn phải đảm bảo tính tương thích và khả năng mở rộng trong tương lai.

4.2. Giao diện điều khiển và giám sát

Giao diện điều khiển và giám sát được thiết kế để người dùng có thể dễ dàng theo dõi và điều chỉnh các thông số hoạt động của hệ thống điện. Việc sử dụng phần mềm WinCC giúp tạo ra các giao diện trực quan, cho phép người dùng nhanh chóng nắm bắt tình trạng hoạt động của hệ thống và đưa ra các quyết định kịp thời.