Ứng dụng mạng công nghiệp HCMUTE để điều khiển và giám sát hệ thống nồi hơi trong nhà máy nhiệt điện

Đồ án nghiên cứu hcmute industrial network communication application into controlling and monmitoring boller system, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

Chuyên ngành

Automation and Control Engineering Technology

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

graduation project

2020

99
1
0

Phí lưu trữ

35 Point

Mục lục chi tiết

ACKNOWLEDGEMENT

ABSTRACT

CONTENTS

LIST OF ABBREVIATES

LIST OF FIGURES

LIST OF TABLES

1. CHAPTER 1: INTRODUCTION

1.1. Reason for choosing topic

1.2. Objective

1.3. The Thesis’ Content

1.4. Method Research

1.5. Thesis’s Scope

2. CHAPTER 2: THEORETICAL BASIC

2.1. Overview system

2.2. Water Supply and Steam Drum

2.3. External Supply System

2.4. Coal Mill System

2.5. Boiler Discharge System

2.6. Dust Blowing System

2.7. Advantages of Using Industrial Network

2.8. Hierarchical Levels in Industrial Communication Networks

2.9. Industrial Communication Networks of ALLEN BRADLEY

2.10. Transfer Data Based On Produced Tag And Consumed Tag Protocol

2.11. Allen Bradley PLC Series

2.12. Overview About SCADA System

2.13. SCADA System Components

2.14. The Functions of SCADA Systems

2.15. Hardware and Software of SCADA System

2.16. Allen Bradley PowerFlex drives series

2.17. PID Controller And Function

3. CHAPTER 3: HARDWARE DESIGN

3.1. Analog Input 1769-IF4 Module

3.2. Analog Output 1769-OF2 Module

3.3. HMI Panelview Plus 7

3.4. Powerflex 700S AC DRIVE

3.5. Danfoss And Micro 420 Inverter

3.6. Level Water Sensor

3.7. Industrial Fan and Motor

3.8. Steam Turbine and Steam Valve

3.9. Powered Circuit And Control Circuit

4. CHAPTER 4: SOFTWARE DESIGN

4.1. Plc Program Design

4.2. Interchange Data Between PLC Stations

4.3. The Importance of Interchange Data

4.4. Data Transmission Process

4.5. SCADA System Design

4.6. Result Of Hardware

6. CHAPTER 6: CONCLUSION AND DEVELOPMENT DIRECTION

6.1. Advantages of System

6.2. Not achieved elements

6.3. Directions For Future Research

Tóm tắt

I. Mạng Công Nghiệp trong Nhà Máy Nhiệt Điện

Trong bối cảnh ngành công nghiệp năng lượng đang phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về hiệu suất, độ tin cậy và tự động hóa trong các nhà máy nhiệt điện ngày càng tăng. Nồi hơi, một thành phần quan trọng trong nhà máy, yêu cầu giám sát liên tục và kiểm tra định kỳ. Tuy nhiên, hoạt động thủ công tiềm ẩn nhiều rủi ro về sai sót kỹ thuật. Do đó, việc ứng dụng hệ thống điều khiển và giám sát tự động là rất cần thiết để tối ưu hóa hoạt động và giảm thiểu rủi ro.

1.1. Vai trò của Hệ Thống SCADA

Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy nhiệt điện để giám sát và điều khiển từ xa các thiết bị quan trọng như nồi hơi. Hệ thống này cho phép thu thập dữ liệu từ các cảm biến, hiển thị thông tin trực quan trên giao diện HMI (Human Machine Interface) và điều khiển các thiết bị dựa trên PLC (Programmable Logic Controller). Việc ứng dụng SCADA giúp nâng cao hiệu quả hoạt động, giảm thiểu thời gian chết và đảm bảo an toàn cho hệ thống.

1.2. Mạng Công Nghiệp HCMUTE

Mạng công nghiệp HCMUTE là một hệ thống mạng được nghiên cứu và phát triển bởi trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, nhằm ứng dụng vào các hệ thống tự động hóa công nghiệp. Hệ thống này tích hợp các công nghệ mạng tiên tiến như Ethernet/IP, ControlNet, DeviceNet, cho phép kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị trong hệ thống một cách nhanh chóng và đáng tin cậy.

II. Ứng Dụng Mạng Công Nghiệp HCMUTE vào Hệ Thống Nồi Hơi

Ứng dụng mạng công nghiệp HCMUTE trong điều khiển và giám sát hệ thống nồi hơi tại nhà máy nhiệt điện mang lại nhiều lợi ích thiết thực. Hệ thống cho phép giám sát nhiệt độ, áp suất và mực nước trong nồi hơi thông qua các cảm biến được kết nối với PLC. Dữ liệu được thu thập và truyền về hệ thống SCADA để hiển thị trực quan cho người vận hành.

2.1. Điều Khiển Hệ Thống

Dựa trên dữ liệu thu thập được, PLC sẽ điều khiển các thiết bị như van hơi, bơm nước, quạt gió... để duy trì hoạt động ổn định của nồi hơi. Bộ điều khiển PID được sử dụng để tối ưu hóa quy trình điều khiển, đảm bảo nhiệt độ và áp suất luôn trong ngưỡng cho phép.

2.2. Giám Sát Từ Xa

Hệ thống SCADA cho phép giám sát từ xa hoạt động của nồi hơi thông qua mạng Ethernet/IP. Người vận hành có thể theo dõi trực quan các thông số hoạt động, nhận cảnh báo khi có sự cố xảy ra và điều khiển hệ thống từ xa một cách thuận tiện và hiệu quả.

III. Kết Luận

Ứng dụng mạng công nghiệp HCMUTE trong điều khiển và giám sát hệ thống nồi hơi tại nhà máy nhiệt điện là một giải pháp hiệu quả, góp phần nâng cao hiệu suất hoạt động, giảm thiểu năng lượng tiêu thụ và đảm bảo an toàn lao động. Việc ứng dụng công nghệ này phù hợp với xu thế công nghiệp 4.0, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho ngành công nghiệp năng lượng.

01/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION THESIS MAJOR: AUTOMATION AND CONTROL ENGINEERING TECHNOLOGY INDUSTRIAL NETWORK COMMUNICATION APPLICATION INTO CONTROLLING AND MONITORING BOILER SYSTEM IN THERMAL POWER PLANT ADVISOR: NGO VAN THUYEN STUDENT'S NAME: PHAN VAN LAM STUDENT’S ID: 15151045 STUDENT'S NAME: HUYNH NHAT THANG STUDENT’S ID: 15151077 SKL 0 0 6 9 0 0 HO CHI MINH CITY, JANUARY 2020 do an HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY FOR HIGH QUALITY TRAINING GRADUATION PROJECT INDUSTRIAL NETWORK COMMUNICATION APPLICATION INTO CONTROLLING AND MONITORING BOILER SYSTEM IN THERMAL POWER PLANT Advisor: ASSOC. NGO VAN THUYEN PHAN VAN LAM Student’s ID: 15151045 HUYNH NHAT THANG Student’s ID: 15151077 Major: Automation And Control Engineering Technology Ho Chi Minh City, January 2020 do an do an do an THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January …, 2020 ASSIGNMENT Student’s full name 1: Phan Van Lam Student’s ID: 15151045 Student’s full name 2: Huynh Nhat Thang Student’s ID: 15151077 Major: Automation and Control Engineering Technology Type of training: Full time Academic year: 2015 Class: 15151CL2 I. TITLE OF THE GRADUATION PROJECT INDUSTRIAL NETWORK COMMUNICATION APPLICATION INTO CONTROL AND MONITOR BOILER SYSTEM IN THERMAL POWER PLANT Advisor: Assoc. Ngo Van Thuyen II.

Initial materials: - Hardware devices at Rockwell Automation Laboratory - Process of operating and monitoring boilers in thermal power plants - Communication applications in practice 2. Content of the project: - Studying communication network solutions in boiler operation and monitoring - Program design for each PLC station - Design of SCADA interface to operate and monitor the system - Writing thesis and report III. DATE OF ASSIGNMENT: 16/9/2019 IV. DATE OF SUBMISSION: 25/12/2019 V.

Ngo Van Thuyen ADVISOR CONTROL ENGINEERING AND AUTOMATION do an THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January …, 2020 IMPLEMENTATION SCHEDULE Student’s full name 1: Phan Van Lam Student’s ID: 15151045 Student’s full name 2: Huynh Nhat Thang Student’s ID: 15151077 Major: Automation and Control Engineering Technology Type of training: Full time Academic year: 2015 Class: 15151CL2 Tittle : INDUSTRIAL NETWORK COMMUNICATION APPLICATION INTO CONTROL AND MONITOR BOILER SYSTEM IN THERMAL POWER PLANT Advisor: Assoc. Ngo Van Thuyen DATE CONTENT IMPLEMENTATION ADVISOR’S CONFIRM 16/9/2019 Receiving graduate topic 1/10/2019 Study network communication applications in industry 15/10/2019 Survey and research on equipment's priciple operation at the Rockwell Automation laboratory 15/11/2019 Hardware design 30/11/2019 Software design 15/12/2019 Perfecting and optimizing the system 25/12/2019 Write and finalize report Ho Chi Minh City,…………………. Advisor do an THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January …, 2020 ADVISOR’S EVALUATION SHEET Student name: Phan Van Lam Student ID: 15151045 Student name: Huynh Nhat Thang Student ID: 15151077 Major: Automation and Control Engineering Technology Project title: INDUSTRIAL NETWORK COMMUNICATION APPLICATION INTO CONTROL AND MONITOR BOILER SYSTEM IN THERMAL POWER PLANT Advisor: Assoc. Ngo Van Thuyen EVALUATION 1.

Content of the project:. Approval for oral defense? (Approved or denied). Mark:………………(in words:.) Ho Chi Minh City,………………………. ADVISOR (Sign with full name) do an THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Ho Chi Minh City, January 20, 2020 Student name:.

Name of Reviewer:. Content and workload of the project. Approval for oral defense? (Approved or denied) .) Ho Chi Minh City,………………………… REVIEWER (Sign with full name) do an THE SOCIALIST REPUBLIC OF VIETNAM Independence – Freedom– Happiness -------- Student name:. Name of Defense Committee Member:.

Content and workload of the project .) Ho Chi Minh City, month day, year COMMITTEE MEMBER (Sign with full name) do an do an ACKNOWLEDGEMENT So we can complete this thesis, first of all , we would like to thank to all lecturers and friends at Ho Chi Minh University of technology and education who taugh, attached, and helped us to be more mature in academic pathways. Further, we would like to express to my deepest gratitude to instructor Asociate Professor Ngo Van Thuyen, who guided and provided useful experiences in life as well as practical help.We were able to successfully complete this project. Finally, sincerely thank you to our family for their endless love and always supporting us during the time we studied at Ho Chi Minh University of Technology and Education. Although we tried to complete the essay very well, but the project cann’t be avoid mistake.

We are looking forward to receiving the feedback of the council and tutor for better topic. Sincerely thanks! i do an ABSTRACT Nowadays, in the process of building our country to become a growing industry country, making life more comfortable and modern, this requires higher automation applications in everyday life and production. On the other hand, with the rapid development of the industrialization process, almost factories apply modern technologies into their systems to help optimize monitoring and operation. Therefore, automation technology is becoming a multi-tasking technology, it fulfills the requirements of industry such as manufacturing, building, … and especially in the electrical energy industry.

With an important role of automation applications in industrial development. Most factories apply scientific advancements in their production lines to increase the productivity and quality of the system, decrease the cost of damage drain. Besides, to ensure high accuracy in production, factories are forced to apply automation solutions in their lines. To do that, a piece of modern equipment and a system is required to meet these requirements.

With the rapid development of information technology, electronic technology has appeared a type of device, this device has met the above requirements, it is a programmable controller "PLC". Therefore, by implementing the use of PLC in their automation process, industries will take a step forward in the era of new industrialization. PLC plays a very important role in the world of automation. This is the main part of the system, including the whole process simple, flexibly and accurately.

There are many types of PLCs from many different brands such as Siemens, Omron, Rexroth, Mitsubishi,. with many different functions and features. And the PLC we choose to use in this topic is PLC of Rockwell. In this project, we used various technologies such as sensors, PLCs and applications of a communication network to essentially simulate a system that can monitor and collect data in thermal power plants.

The boiler is one of the most important equipment in any power plant which requires continuous monitoring and inspection at frequent intervals. There are possibilities of errors at measuring and various stages involved with human workers. So, a reliable monitoring system is necessary to avoid catastrophic failure, which is achieved by a Programmable Logic Controller & Supervisory Control and Data Acquisition system. This thesis outlines the design and development of a boiler automation system using PLC, SCADA, and sensors.

PLC and SCADA interfaced via communication cables. The initial phase of the thesis focuses on passing the inputs to the boiler at a required temperature, so as to constantly maintain a particular temperature in the boiler. SCADA is used to monitor the boiler temperature, pressure and water level using different sensors and the corresponding output is given to the PLC which controls the boiler temperature, pressure, and water level. If the temperature and pressure inside the boiler exceed the predefined value then the entire system is shut down.

In case of emergency different ii do an automated check valves are used to release pressure, steam and inform the concerned authority through the alarm. The boiler automation ladder diagram is designed using Rslogix 5000 software and SCADA design is done by factorytalk view. iii do an CONTENTS ACKNOWLEDGEMENT. iv LIST OF ABBREVIATES.

vi LIST OF FIGURES. vii LIST OF TABLES. ix CHAPTER 1: INTRODUCTION. Reason for choosing topic.

The Thesis’ Content. 3 CHAPTER 2: THEORETICAL BASIC. Water Supply and Steam Drum. External Supply System.

Coal Mill System. Boiler Discharge System. Dust Blowing System. Advantages of Using Industrial Network.

Hierarchical Levels in Industrial Communication Networks. Industrial Communication Networks of ALLEN BRADLEY. Transfer Data Based On Produced Tag And Consumed Tag Protocol. Allen Bradley PLC Series.

Overview About SCADA System. SCADA System Components. The Functions of SCADA Systems: .3 Hardware and Software of SCADA System:. Allen Bradley PowerFlex drives series.

PID Controller And Function. 27 CHAPTER 3: HARDWARE DESIGN. 29 iv do an 3. Analog Input 1769-IF4 Module.

Analog Output 1769OF2 Module. HMI Panelview Plus 7. Powerflex 700S AC DRIVE. Danfoss And Micro 420 Inverter.

Level Water Sensor:. Industrial Fan and Motor. Steam Turbine and Steam Valve. Powered Circuit And Control Circuit.

47 CHAPTER 4: SOFTWARE DESIGN. Plc Program Design. Interchange Data Between PLC Stations. The Importance of Interchange Data.

Data Transmission Process. SCADA System Design. Result Of Hardware. 67 CHAPTER 6: CONCLUSION AND DEVELOPMENT DIRECTION.

Advantages of System. Not achieved elements. Directions For Future Research. 78 v do an LIST OF ABBREVIATES PLC: Programmable Logic Controller FC: Frequency Converter HMI: Human Machine Interface SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition AO: Analog Output DI: Digital Input DO: Digital Output EMS: Emergency Stop IoT: internet of thing PID: Proportional Integral Derivative RTU: Remote Terminal Unit DCS: Distributed Control Systems RTD: Resistance Temperature Detectors vi do an LIST OF FIGURES Figure 1.1 Depveloping coal-fired power in Viet Nam .1 Diagram of thermal power plants .2 Structure of Vung An’ s thermal power.4 Hierarchy of an industrial automation system.5 Structure of Allen Bradley network .6 Ethernet/IP network connection structure .7 Devicenet connection structure .8 ControlNet connection structure .9 Modbus connection structure .10 Transfer data between multiple controller .11 Factory talkview application .5 HMI panelview plus 7 .8 CPS 11D AND CPS41D sensor .9 CLM36-10 level water sensor .10 CLM36-10 connection diagram .12 ST133 connection diagram .13 welding gauge ISO 5171.14 SIEMENS 1LA7096-4AA10 motor .15 Steam turbine and steam valve .17 Sensor wiring diagram of the combustion station .18 Sensor wiring diagram of the boiler station temperature.19 Sensor wiring diagram of the material supply .1 State diagram system .2 Self-operation diagram of system .3 Data transmission diagram .4 Hierarchy for display .6 Level 1 process area overview display .7 Process unit of water system display .8 Process unit of combustion system display .9 Process unit of steam supply display .10 Process detail of combustion system .11 Process detail of water system .13 Alarm of system .1 Simulate sensors used in the system.

65 vii do an Figure 5.2 Hardware used in system .4 Insufficient access right .5 After success login .6 Level 1 operation system display .7 Level 2 water level supply system display .8 Level 2 steam supply system display .9 Level 2 combustion system display .10 Detail of water supply system .11 Detail of combustion system .12 Level steam drum trend .13 Steam out trend .14 Temperature trend display. 75 viii do an LIST OF TABLES Table 2-1 Type of Devicenet cable. 16 Table 2-2 Exchange data between PLCs. 18 Table 3-1 Compactlogix 1769-PA2 technical data.

31 Table 3-2 CPU CompactLogix 1769-L32E technical data. 31 Table 3-3 1756-PA75/B power supply technical data. 32 Table 3-4 CPU ControlLogix 1756-L61 technical data. 33 Table 3-5 EtherNet/IP1756-EN2T technical data.

33 Table 3-6 DeviceNet 1756-DNB technical data. 34 Table 3-7 Analog Input 1769-IF4 Module technical specification. 34 Table 3-8 Analog Output 1769-OF2 Module. 35 Table 3-9 Stratix 2000 technical data.

36 Table 3-10 HMI panelview plus 7 technical data. 36 Table 3-11 PowerFlex 525 data specifications. 37 Table 3-12 Powerflex 700s technical data. 38 Table 3-13 Micro master 420 technical data.

39 Table 3-14 Danfoss Inverter technical data. 39 Table 3-15 CLM36 technical data. 41 Table 3-16 RTDS technical data. 42 Table 3-17 ST133 technical data .

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Ứng dụng mạng công nghiệp HCMUTE trong điều khiển và giám sát hệ thống nồi hơi tại nhà máy nhiệt điện là một tài liệu chuyên sâu tập trung vào việc áp dụng công nghệ mạng công nghiệp để tối ưu hóa quy trình điều khiển và giám sát hệ thống nồi hơi trong các nhà máy nhiệt điện. Tài liệu này cung cấp cái nhìn chi tiết về cách thức tích hợp các giải pháp công nghệ hiện đại nhằm nâng cao hiệu quả vận hành, đảm bảo an toàn và giảm thiểu chi phí. Độc giả sẽ được hưởng lợi từ các phân tích kỹ thuật, case study thực tế và những gợi ý ứng dụng thực tiễn.

Nếu bạn quan tâm đến chủ đề quản lý và kết nối cảm biến trong nhà máy điện, hãy khám phá thêm Chuyên đề tốt nghiệp xây dựng website quản lý cảm biến và kết nối cảm biến nhà máy điện. Tài liệu này sẽ mở rộng kiến thức của bạn về việc xây dựng hệ thống quản lý thông minh, giúp tối ưu hóa quy trình giám sát và điều khiển trong lĩnh vực năng lượng.