Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT kế xây DỰNG và mô PHỎNG hệ THỐNG GIÁM sát GIAO THÔNG hầm ĐƯỜNG bộ hải vân TRÊN PHẦN mềm và THIẾT bị của HÃNG SIEMEN
Ventilation Control System 02CLC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HẦM ĐƯỜNG BỘ HẢI VÂN MỞ ĐẦU Hầm Hải Vân khởi công xây dựng năm 2000 đưa vào sử dụng năm 2005 Đây hầm đường lớn Đông Nam Á 30 hầm đường dài đại giới Hầm nằm quản lý trực tiếp Xí Nghiệp quản lý khai thác hầm Hải Vân (HAPACO), trực thuộc Công ty quản lý khai thác hầm đường Hải Vân (HAMADECO) Việc xây dựng đường hầm thuận tiện cho xe lưu thông qua lại mà cịn mang tính chiến lược Hệ thống đường hầm bao gồm đường dẫn vào hầm , hai đầu hầm có hai trạm thu phí Hệ thống đường hầm bao gồm hai hầm chạy song song với nhau, hầm xe lưu thơng qua lại cịn hầm dùng vào việc cứu nạn hiểm xảy cố Thiết bị hệ thống vận hành đựợc cung cấp gói thầu từ chuyên gia nước bao gồm như: Hệ thống thơng gió lọc bụi tĩnh điện cung cấp tập đồn có uy tín kinh nghiệm giới đến từ Nhật Bản: ITOCHU, MATSUSITA, Các hệ thống điện, giao thông, radio phát lại, hệ thống báo cháy v.v ; cung cấp tập đoàn từ Phần Lan: ABB, bao gồm thiết bị phần cứng phần mềm chun dụng Hầm chính: Hầm phục vụ giao thơng hầm có chiều dài 6.280 m, rộng 11,9 m cao 7,5 m, tĩnh không thông xe 4,95 m Trong hầm có xe bề rộng 3,75m phân giới hàng cột hộ lan mềm, giải an toàn bên phần xe chạy rộng 1,25 m Xe lưu thông hầm theo đường cấm tất xe vượt đường hầm Phía Tây hầm có đường dành cho người bảo dưỡng hầm cao 1m rộng 1m Dọc theo hầm có 18 điểm mở rộng dùng Đồ án tốt nghiệp Trang109 Ventilation Control System 02CLC cho mục đích đỗ xe khẩn cấp Hầm lánh nạn: Hầm phục vụ thoát hiểm ( hầm lánh nạn ) rộng 4,7m cao 3,8 m chạy song song, nằm phía Đơng cách hầm 30m Bình thuờng hầm khơng sử dụng mà có cố người xe cứu thương đường Hình 1.1: Mặt cắt ngang hầm Hải Vân Đường hầm ngang cứu nạn: Các hầm ngang nối hầm hầm hiểm có kích thước hầm lánh nạn cách 400 m Tổng số hầm nối ngang 15 hầm, có 11 hầm ngang dành cho người có kích thước cửa vào rộng 2,25m cao 2m hầm ngang dành cho xe cứu hộ có cửa vào rộng 4,7m cao 3m Khi có cố xảy hầm tai nạn, hỏa hoạn cháy nổ v.v hầm hiểm dùng người xe cứu thương rút khỏi hầm an toàn Hệ thống đường dẫn cầu: Hệ thống có tổng chiều dài 5598 m, đó: Phía Bắc hầm gồm 770 m đường dẫn cầu Lăng Cơ có chiều dài 867,389 m gồm 26 nhịp theo công nghệ dự ứng lực kéo sau, sử dụng móng đóng cột đổ bê tông Đồ án tốt nghiệp Trang110 Ventilation Control System 02CLC Phía Nam hầm gồm 2943 m đường dẫn cầu có tổng chiều dài 1017,54 m; dạng cầu: dầm cầu bê tong đúc sẵn ứng suất trước nhịp dài 25-33.35 m sử dụng móng chân đế nông thiên nhiên Trung tâm điều hành: Trung tâm điều hành đường hầm (OCC) đặt cửa hầm phía Nam có nhiệm vụ trực 24h/24h để theo dõi, hướng dẫn, điều khiển giao thơng an tồn qua hầm Hải Vân ứng cứu, xử lý tình tai nạn cố xảy hầm Một ngày chia thành ca trực, ca gồm có: + 1Trưởng ca + nhân viên vận hành hệ thống điện + nhân viên vận hành hệ thống thơng gió + nhân viên hệ thống điều khiển giám sát giao thông + nhân viên hệ thống thơng tin liên lạc Hình 1.2: Cửa hầm phía Nam Đồ án tốt nghiệp Trang111 Ventilation Control System 02CLC CƠ CẤU TỔ CHỨC TƠNG TY & XÍ NGHIỆP QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC HẦM ĐƯỜNG BỘ HẢI VÂN Giám đốc Phó giám đốc Kỹ thuật - Chấtlượng Điều hành thi cơng Phịng Tổ chức Lao động Hành Phịng Tài Kế tốn Thống kê Xí nghiệp Quản lý khai thác hầm Hải Vân Đội cơng trình Đồ án tốt nghiệp Phó giám đốc Sản xuất kinh doanh Nội Phịng Vật tư Thiết bị Phương tiện Xí nghiệp sản xuất nhũ tương nhựa đường sửa chữa đường Đội cơng trình Phịng Kỹ thuật Chất lượng Giao thơng Phịng Ké hoạch Kinh doanh Xưởng gia cơng khí Chi nhánh sản xuất nhũ tương nhựa đường Bình Định Đội cơng trình Đội cơng trình Trang112 Ventilation Control System 02CLC SƠ ĐỒ TỔ CHỨC XÍ NGHIỆP QUẢN LÝ VÀ KHAI THÁC HẦM ĐƯỜNG BỘ HẢI VÂN HAPACO Xí nghiệp quản lí khai thác hầm đường Hải Vân HAPACO đơn vị trực tiếp quản lí, vận hành khai thác hầm Hải Vân Sơ đồ tổ chức xí nghiệp: Giám đốc Phó Giám đốc Trung tâm điều hành (OCC) Đội ĐK & GS Giao thơng Đội Hệ thống Thơng gió Phó Giám đốc Phòng tổng hợp Đội tuần tra bảo dưỡng Đội an ninh Đội lái xe Đội Hệ thống Điện Đội thu phí Đội Thơng tin liên lạc Đội Cứu hộ cứu nạn Đồ án tốt nghiệp Trang113 Ventilation Control System 02CLC GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG HẦM HẢI VÂN 1.1 CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ LẮP ĐẶT TRONG HẦM LIÊN QUAN ĐẾN XỬ LÝ KHẨN CẤP: 1.1.1 Hệ thống thơng gió hầm : Mục đích hệ thống thơng gió nhằm cải thiện môi trường hầm xung quanh, cung cấp khí loại bỏ chất độc hại Thiết bị thơng gió hầm Hải Vân gồm có 23 quạt phản lực, hầm lọc bụi tĩnh điện bố trí dọc theo hầm hầm thơng gió dùng để cấp khí xả khí bẩn thiết bị đo gió, thiết bị đo tầm nhìn, thiết bị đo khí CO, thiết bị đếm lưu lượng giao thơng Ngồi mục đích trên, có cố cháy xảy hệ thống thơng gió cịn có nhiệm vụ hạn chế đưa vận tốc gió khu vực đám cháy gần bằng cách dừng tất thiết bị hệ thống thơng gió, khởi động lại đo chiều quay quạt phản lực thích hợp 1.1.2 Hệ thống báo cháy : Hệ thống báo cháy tự động: Trong hầm bố trí kéo dài hai sợi cáp quang chạy song song trần hầm Khi có thay đổi nhiệt độ lớn khoảng thời gian ngắn (tùy theo cài đặt ban đầu) đầu dị nhiệt cáp quang truyền tín hiệu chng báo động hú lên, dựa vào địa cáp quang tương ứng với lý trình đường hầm người vận hành biết xác vị trí xảy cố cháy Hệ thống báo cháy tay: Các nút bấm báo cháy bố trí hốc thiết bị chữa cháy cách khoảng 50 m dọc theo hầm hốc kỹ thuật dọc phía Tây đường hầm (Có 135 nút báo cháy) Khi cần báo cháy hầm, nhân viên tuần tra hầm người tham gia giao thơng ấn mạnh vào kính dễ vỡ hộp báo cháy để báo hiệu cho nhân viên điều hành nhà điều hành trung tâm (OCC) Đồ án tốt nghiệp Trang114 Ventilation Control System 02CLC 1.1.3 Hệ thống chữa cháy : Tại hốc kỹ thuật đặt cách 50 m dọc theo phía Tây thành hầm có bố trí vịi chữa cháy bình chữa cháy hóa chất tạo bọt ( Có 126 hốc kỹ thuật) Trong trường hợp xảy hoả hoạn hầm, đội cứu hộ cứu nạn, an ninh, người tham gia giao thơng dùng vịi chữa cháy bình chữa cháy để dập đám cháy sớm tốt Cùng thời gian nhân viên vận hành đưa xe chữa cháy lực lượng chữa cháy chỗ trực 24h/24h cửa hầm vào hầm đồng thời yêu cầu huy động cảnh sát chữa cháy hỗ trợ cần thiết 1.1.4 Hệ thống thông tin liên lạc (điện thoại khẩn cấp SOS ) : Điện thoại khẩn cấp ( SOS) lắp đặt phía đơng tây hầm cách khoảng 200 m dọc theo hầm, + Về phía tây hầm gồm 30 lắp đặt hốc cứu hộ + Về phía đơng hầm lắp đặt cửa đường ngang Tất điện thoại khẩn cấp ( SOS) nhấc ống nghe (không cần bấm số) nói chuyện trực tiếp với trung tâm vận hành (OCC) Đội cứu hộ cứu nạn người tham gia giao thơng thơng báo tình cố tai nạn hầm cho nhân viên vận hành hầm 1.1.5 Hệ thống CCTV (CCTV: Closed Circuit Television): Gồm có 58 camera bố trí hai trạm thu phí, đường dẫn vào hầm, hai đầu cửa hầm hầm Tồn hình ảnh thu từ camera truyền trung tâm vận hành hiển thị hình quan sát (cứ sau 5s hình chuyển sang camera khác) đồng thời ghi lại đĩa cứng 1.1.6 Hệ thống giám sát điều khiển giao thông : Hệ thống biển báo đèn giao thông: + Biển báo điện tử chữ thay đổi nội dung gồm: biển có độ phân giải 12 kí tự x3dịng bố trí biển hai đầu trạm thu phí biển hai đầu cửa Đồ án tốt nghiệp Trang115 Ventilation Control System 02CLC hầm , biển có độ phân giải 12 kí tự x dịng bố trí thành cặp đối xứng vị trí hầm + Biển báo có nội dung cố định vạch sẳn dẫn mặt đường bố trí theo điều lệ báo hiệu đường Việt Nam + Đèn giao thơng: Gồm có đèn xanh đỏ bố trí hai đầu trạm thu phí, đèn giao thơng xanh - vàng - đỏ bố trí vị trí có biển báo điện tử chữ Khi có cố điểm đèn đỏ bật lên để dừng xe lại Hệ thống mạch vòng cảm biến giao thơng: Có tổng cộng 34 vịng cảm biến giao thơng (Loops) có 32 vịng lắp đặt hầm vòng lắp đặt đầu cửa hầm Các vòng cảm biến lắp đặt cách 200m bên xe chạy 1.1.7 Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu (SCADA : Supervisory Control And Data Acquisition ): Thông qua hệ thống SCADA liệu từ thiết bị hầm gửi nhà điều hành trung tâm thông qua sợi cáp quang Các liệu nhân viên vận hành phân tích để từ đưa lệnh điều khiền thích hợp cho hệ thống 1.1.8 Hệ thống chiếu sáng hầm : Hệ thống đèn chiếu sáng bố trí suốt dọc bên tường hầm nhằm mục đích đảm bảo an tồn giao thơng Để giảm chênh lệch độ sáng bên bên hầm, đèn chiếu sáng lối vào hầm lối khỏi hầm tăng cường vào ban ngày giảm vào ban đêm Đoạn hầm chiếu sáng không đổi liên tục suốt ngày đêm Trong trường hợp điện lưới đèn hầm chiếu sáng bình thường thơng qua hệ thống UPS, ăc quy máy phát dự phòng Đồ án tốt nghiệp Trang116 Ventilation Control System 02CLC GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG CHÍNH 2.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG CHÍNH : 2.1.1 Hệ thống điện : Tổng quan hệ thống điện : Toàn hệ thống điện hầm Hải Vân cấp hai xuất tuyến 110KV từ trạm Hồ Khánh trạm Liên Chiểu thuộc cơng ty Truyền Tải Điện Qua trạm đóng cắt cách điện khí FS6 (GIS) hai máy biến áp 110/22 KV đặt nhà điều khiển trung tâm cung cấp xuất tuyến 22 KV kéo vào hầm theo mạch vịng nhằm bảo bảo tính cung cấp điện liên tục Thông qua 10 trạm biến áp tự dùng 22/0,4 KV có cơng suất từ 100KVA đến 1600KVA.Được bố trí nhà điều khiển trung tâm (2 trạm),trong hầm (6 trạm), hai đầu trạm thu phí bắc, nam (2 trạm) cung cấp nguồn cho phụ tải hầm như: Hệ thống quạt phản lực, quạt cung cấp xả khí, hệ thống lọc bụi tĩnh điện hệ thống chiếu sáng hầm Điều khiển hệ thống điện : Hệ thống điện cao áp 110KV, trung áp 22KV, hạ áp 0,4KV điều khiển dựa hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu (SCADA) Việc thao tác đóng cắt thiết bị điện thực giao diện phần mềm Micro SCADA chạy Window NT 2000.Thông qua giao diện mô hệ thống điện, người vận hành nhà điều khiển trung tâm giám sát, theo dỏi tình trạng làm việc tồn hệ thống điên, từ thống kê, thu thập báo cáo kết Hệ thống nguồn điện dự phòng : Hầm Hải Vân trang bị hệ thống nguồn dự phòng gồm thiết bị sau: máy phát điện dự phịng, cơng suất 2x1,25 MW 12 lưu điện (UPS), công suất từ 15KVA đến 50KVA Hệ thống ăcquy dự phòng Đồ án tốt nghiệp Trang117 Ventilation Control System 02CLC Hệ thống nguồn dự phòng đảm bảo cung cấp điện liên tục cho hệ thống điều khiển, phụ tải cần thiết nhằm đảm bảo an toàn lưới điện 110 KV điện 2.1.2 Hệ thống thông tin liên lạc báo động : Hệ thống điện thoại khẩn cấp : Có loại điện thoại: Điện thoại khẩn cấp Điện thoại nội Điện thoại gọi trực tiếp Tổng cộng có 57 điện thoại khẩn cấp (SOS) 19 điện thoại gọi trực tiếp lắp hầm, nhà điều hành, nhà thơng gió trạm thu phí phía Bắc Nam Các tổng đài nội lắp đặt phòng điều khiển trung tâm Vị trí lắp đặt điện thoại khẩn cấp Tại nhà điều hành: Có điện thoại khẩn cấp gọi SOS, điện thoại tầng có mã số và hai điện thoại tầng có mã số Cổng hầm phía Nam có điện thoại SOS mang mã số Tel lý trình + 000 Trạm S/S - 1(Từ lý trình Km + 917 đến Km + 210 ) : Có 15 điện thoại SOS có điện thoại SOS lắp 10 hốc kỹ thuật Ngoài đường băng ngang qua hầm lánh nạn đặt điện thoại SOS Trạm S/S - (Từ lý trình Km + 210 đến Km + 129) : Có điện thoại SOS lắp hốc kỹ thuật Ngoài đường băng ngang qua hầm lánh nạn lắp đặt điện thoại SOS Trạm S/S - (Từ lý trình Km + 129 đến Km + 209) : Có điện thoại SOS lắp đặt hốc kỹ thuật Ngồi cịn điện thoại SOS lắp đường băng ngang qua hầm lánh nạn Trạm S/S - 4(Từ lý trình Km + 209 đến Km + 570) : Đồ án tốt nghiệp Trang118 Ventilation Control System 02CLC • Cấu trúc hệ thống phân tán với nhiều trạm chủ Trong cấu trúc phân tán, tồn ứng dụng chia sẻ cho nhiều trạm chủ Việc phân chia nâng cao khả hoạt động hệ thống Về ngun tắc, tồn nhiệm vụ giám sát chia cho nhiều trạm chủ dựa theo cấu trúc nhà máy hay dựa theo chức phận hệ thống Đối với cấu trúc phân tán dùng nhiều trạm chủ, trạm chủ yếu cần quyền phần mềm cho trạm chủ (WinCC/Server option) Sự phân chia nhiệm vụ cụ thể cho trạm chủ qui định cấu hình hệ thống (do người cài đặt định) Hệ thống cung cấp nhìn tổng thể cho hệ thống việc thể thông tin cúa nhiều trạm chủ kết hợp lại Với WinCC, hệ thống chia thành cấu trúc phân tán có tới trạm chủ, trạm chủ phục vụ tới 16 trạm khách (client) Trong trường hợp cần thiết, hệ thống nhiều trạm chủ cấu trúc thành cấu trúc dự phịng 5.2.4 Truyền thông WinCC : WinCC phần mềm chạy nhiều cấu hình mạng khác Tuỳ vào mục tiêu giải tốn cụ thể người thiết kế ln có cấu hình mạng, phần cứng phù hợp Tương ứng với cấu hình giao thức truyền thông xác định Với giao thức truyền thông khác Siemens cung cấp dịch vụ truyền thơng khác Vì tốn cụ thể người lập trình cần xác định dịch vụ truyền thơng mà cần sử dụng Truyền thơng với SIMATIC S5: Phương pháp truyền thông nối tiếp: Sử dụng giao thức ASCII giao thức RK512 Phương pháp thông qua bus: Profibus FMS, Profibus FDL Industrial Ethernet Truyền thông với SIMATIC S7: Win CC truyền thông với SIMATIC S7 qua chuẩn sau: MPI Profibus Đồ án tốt nghiệp Trang214 Ventilation Control System 02CLC Industrial Ethenet TCP/IP OPC Truyền thông với WinCC: Kết nối truyền thông hai trạm Win CC thông qua OPC (OLE for Process Control) Cả hai trạm WinCC kết nối với phương pháp kết nối nàonhư kết nối Ethernet công nghiệp thông qua TCP/IP CHƯƠNG : THIẾT KẾ XÂY DỰNG VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT GIAO THÔNG HẦM ĐƯỜNG BỘ HẢI VÂN TRÊN PHẦN MỀM VÀ THIẾT BỊ CỦA HÃNG SIEMEN 6.1 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHUNG Để thiết kế hệ SCADA ta tuân theo phương pháp thiết kế chung gồm bước sau đây: Khảo sát yêu cầu công nghệ, sở hạ tầng có hệ thống sản xuất Lựa chọn phần mềm SCADA thương phẩm hay tự viết phần mềm Thiết kế phần cứng, bao gồm : Đồ án tốt nghiệp Trang215 Ventilation Control System 02CLC Đưa phương án cấu hình mạng dựa số chuẩn mạng công nghiệp Đưa tiêu chí để chọn hệ thống Các tiêu chí mong muốn người chủ sản xuất mà hệ thống sản xuất có khả đáp ứng tồn hay phần Các tiêu chí : Chi phí đầu tư Năng suất hệ thống Chi phí bảo trì sửa chữa Khả mở rộng nâng cấp hệ thống Khả thích ứng thay đổi theo hướng cơng nghệ Sau chọn phương án hợp lý dựa tiêu chí phù hợp với điều kiện, hoàn cảnh hệ thống sản xuất Từ chọn thiết bị phần tử mạng Cần phân biệt trường hợp tích hợp mạng hồn tồn hay nâng cấp mạng sở số thiết bị có từ trước Thiết kế chương trình bao gồm : Thiết kế giao diện HMI, bảng biểu báo cáo Thiết kế chương trình cho thiết bị PLC, thiết bị trường Biên dịch, chạy thử kiểm tra hệ thống 6.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ SCADA CHO HỆ THỐNG THƠNG GIĨ 6.2.1 Nhiệm vụ thiết kế : Thiết kế hệ thống có khả vận hành, điều khiển giám sát thơng gió cách an tồn đảm bảo tiêu chí đề Hệ thống có giao diện hiển thị tồn thơng số vận hành hình máy tính, người điều khiển OCC giám sát điều khiển trực tiếp hệ thống từ máy tính trung tâm Hệ thống điều khiển phải : Đồ án tốt nghiệp Trang216 Ventilation Control System 02CLC Ổn định An toàn Đầy đủ Giao diện dễ nhìn, dễ hiểu, dễ điều khiển Dễ thay đổi thơng số, lập trình thêm sửa chữa cho phù hợp với mục đích sử dụng 6.2.2 Lựa chọn cơng cụ thiết kế Do có điều kiện tiếp xúc nhiều với thiết bị hãng Siemens, thiết bị hãng tương đối phổ biến Việt Nam, đáp ứng đầy đủ yêu cầu q trình tự động hóa nên em chọn thiết bị hãng để thiết kế hệ SCADA cho hệ thống thơng gió hầm đường Hải Vân Cụ thể: Thiết kế mạng công nghiệp sở hệ SCADA, sử dụng mạng INDUSTRIAL ETHERNET PROFIBUS DP Phần mềm WinCC Version 5.1 hãng Siemens Phần mềm Simatic Manager V5.3 hãng Siemens Phần mềm STEP - MICROWIN 3.2 SP4 6.2.3 Phân cấp điều khiển Hệ thống thơng gió gồm 23 quạt phản lực, hầm lọc bụi tĩnh điện (6 quạt) phân bố dọc theo trục hầm quạt cấp xả khí Dựa vào đặc điểm kỹ thuật u cầu thơng gió đường hầm Ta chia hệ thống thành khu vực Các hệ thống khác SCADA Cụ thể sau: Khu vực : quạt phản lực từ số đến số 6, quạt EP1 VI1 Khu vực : quạt phản lực từ số đến số 12, quạt cấp xả khí VI2 Industrial Ethernet Khu vực : quạt phản lực từ số 13 đến số 18, quạt EP2 VI3 Win CC Khu vực : quạtWin CC từ số 19 đến số 23, quạt EP3 VI4, VI5 phản lực Analysis Server @ Có hai phương án để lựa chọn PROFIBUS DPán 1: Phương S7-300 Trang CPU 313C-2DP 217 Đồ án tốt nghiệp Cơ cấu chấp hành Ventilation Control System 02CLC Hình 6.1: Mơ hình mạng SCADA ( phương án 1) Ở phương án ta dùng PLC S7-300 để điều khiển khu vực hệ SCADA có cấp Các hệ thống khác Phương án 2: SCADA Industrial Ethernet Win CC Analysis Win CC Server PROFIBUS DP S7-300 CPU 313C-2DP PROFIBUS DP Trạm Trạm Trạm Trạm S7-200 CPU 226-2DP Trang218 Đồ án tốt nghiệp Cơ cấu chấp hành Ventilation Control System 02CLC Hình 6.2: Mơ hình mạng SCADA ( phương án 2) Ở phương án ta dùng PLC S7-200 để điều khiển trực tiếp khu vực PLC S7-300 làm trạm trung gian để điều khiển giám sát Hệ SCADA có cấp Lựa chọn phương án @ So sánh phương án Phương án : Ưu diểm : Đơn giản, dễ nối mạch, dễ quản lí có cấp mạng Dễ điều khiển, giám sát điều chỉnh ta can thiệp trực tiếp vào khu vực điều khiển Do không cần qua trạm trung gian, PLC 300 liên hệ trực tiếp với máy tính điều khiển nên đơn giản cơng việc lập trình, giảm bớt cơng đoạn thực truyền tải qua trạm trung gian Dễ phát xử lý lỗi Vùng nhớ nhiều, mở rộng thêm cấp thấp Nhược điểm : Chi phí đầu tư lớn Khơng dùng hết chức PLC 300 gây lãng phí Đơi làm phức tạp hóa vấn đề, ví dụ cơng việc đơn xử lý đơn giản PLC 200 lại phức tạp PLC 300 Phương án : Ưu điểm : Đồ án tốt nghiệp Chi phí rẻ nhiều so với phương án Trang219 Ventilation Control System 02CLC Lập trình PLC 200 đơn giản với cơng việc bình thường Đầu ra, đầu vào tương đối nhiều đủ để thực cơng việc bình thường Có thể mở rộng thêm khu vực làm việc cách gắn thêm PLC 200 vào cấp chấp hành Ta tận dụng chức cho phép kết nối với PLC 200 PLC 300, tránh lãng phí Nhược điểm : Lập trình cho cơng việc truyền tải liệu PLC 200 PLC 300 khó khăn Dễ xảy lỗi, xung đột PLC 200 đương truyền chung Khó phát điểm lỗi, phải sử dụng thuật toán phát lỗi Hạn chế lập trình giao diện Nhận xét, đánh giá chọn phương án thiết kế: Nhận xét Mỗi phương án có ưu điểm, nhược điểm riêng Để chọn phương án thích hợp cho hệ thống ta cần dựa vào nhiều tiêu chí phù hợp với thực tế Đối với kinh tế phát triển đất nước ta, việc đầu tư nâng cấp sở hạ tầng giao thông chủ yếu phải dựa vào vốn vay ODA nước ngồi, giá thành sản phẩm đảm bảo tiêu chuẩn an tồn hầm đường Hải Vân tiêu chí chủ yếu để đánh giá lựa chọn phương án Từ thực tế ta lựa chọn phương án để thiết kê hệ SCADA cho hệ thống thơng gió 6.3 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM 6.3.1 Đặt cấu hình truyền thông Tạo New Project: Dùng phần mềm SIMATIC Manager V5.3 để tạo cấu hình từ menu File chọn New Project Wizard ghi tên Projet Ventilation Control Next xuất hộp thoại sau, ta chọn Simatic 300 Station, CPU 313C-2DP Đồ án tốt nghiệp Trang220 Ventilation Control System 02CLC chọn địa truyền thơng qua chuẩn PROFIBUS Sau click Next ,chọn khối cần thêm vào chọn loại ngôn ngữ lập trình LAD click Finish để kết thúc Hình 6.3 : Thiết lập CPU Project Màn hình xuất chia thành phần: bên trái cấu trúc thư mục dự án, bên phải nội dung thư muc chọn Hình 6.4 :Thiết lập CPU Project Thiết lập cấu hình phần cứng cho trạm: Để thiết lập cấu hình phần cứng ta nhấp vào Hardware xuất cửa sổ HW config Đồ án tốt nghiệp Trang221 Ventilation Control System 02CLC Hình 6.5 : Thiết lập cấu hình phần cứng Trong cửa sổ ta thiết lập tồn cấu hình phần cứng cho trạm như: module nguồn, module CPU, module vào ra, module ghép nối, module truyền thông trạm tớ S7-200 (DP Slave), kích thước đệm truyền thơng, địa trạm Chú ý Step chưa cài EM 277 phải cập nhật EM 277 thiết lập trạm tớ S7-200 Cài đặt EM 277 PROFIBUS_DP : Mở Catalog PROFIBUS cách click vào dấu cộng phía trước mục PROFIBUS_DP Thư mục mở, mục phụ xuất hiện Mở catalog SIMATIC cách click vào dấu cộng Các thiết bị DP khác xuất Nếu có EM 277 PROFIBUS_DP danh sách ta đến bược Nếu khơng có phải cài đặt file GSD File GSD download Internet Ta dùng công cụ tìm kiếm Google để tìm link dơnload file Ta download file EM 277 GSD (siem098d.gsd), file ảnh em_277_n.bmp em_277_s.bmp Mở menu Option chọn Install New GSD Cửa sổ Install New GSD mở Thay “ Files of type “ “ All files “ Chọn file vừa download Click nút Open để cài đặt EM 277 Khai báo đệm truyền thông: Đồ án tốt nghiệp Trang222 Ventilation Control System 02CLC Trạm chủ ( CPU313C-2DP ) có địa PROFIBUS Có nhiệm vụ xuất tín hiệu đến điều khiển tồn hoạt động trạm đọc trạng thái làm việc thiết bị báo trung tâm để người vận hành quan sát Trạm chủ dùng đệm sau để truyền cà nhận liệu từ trạm đến trạm 4: Trạm : bytes in/ bytes out từ PI PI7 PQ0 PQ7 Trạm : bytes in/ bytes out từ PI PI15 PQ8 PQ15 Trạm : bytes in/ bytes out từ PI 16 PI23 PQ16 PQ23 Trạm : bytes in/ bytes out từ PI 24 PI31 PQ24 PQ31 Tương ứng trạm tớ ( CPU 226-2DP) đệm truyền thông với trạm chủ : VB0 VB7: nhận liệu từ trạm chủ VB8 VB15 : truyền liệu lên trạm chủ 6.3.2 Chương trình truyền thơng trạm chủ Chương trình viết khối OB1 có chức gửi liệu điều khiển xuống trạm tớ nhận liệu từ trạm tớ gửi lên máy tính tính tốn để người điều khiển đưa phương thức vận hành thích hợp 6.4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CÁC TRẠM (SLAVE) 3.4.1 Giản đồ thời gian chương trình điều khiển trạm Vào thời điểm đầu giờ, hệ thống khởi động hàng loạt để đạt chế độ vân hành tối đa Đồ án tốt nghiệp Trang223 Ventilation Control System Đồ án tốt nghiệp 02CLC Trang224 Ventilation Control System 02CLC 6.5 THIẾT KẾ HMI CHO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÔNG GIÓ HẦM HẢI VÂN 6.5.1 Những yêu cầu thiết kế HMI Giao diện người máy công nghiệp ( HMI : Human Machine Interface ) hệ thống thiết bị phần mềm hỗ trợ người theo dõi trình diễn biến kỹ thuật, trạng thái thông số làm việc thiết bị hệ thống, qua thực thao tác vận hành can thiệp tới hệ thống điều khiển tự động hố phía Giao diện người máy cửa sổ để người vận hành nhìn vào chi tiết vận hành hệ thống máy móc, trình sản xuất bên mà qua giác quan thông thường Thiết bị giao diện người máy sử dụng tự động hố cơng nghiệp gồm loại chính: thiết bị HMI chuyên dụng máy tính cá nhân Phần mềm giao diện người máy xây dựng theo phương pháp bản: lập trình với ngơn ngữ thơng dụng ( Visual Basic, C++, Delphi ) sử dụng công cụ phần mềm SCADA/HMI chuyên dụng (WinCC, iFIX, InTouch ) * Một số nguyên tắc thiết kế giao diện đồ hoạ cho hệ thống phần mềm HMI công nghiệp : Trước hết, thiết kế HMI cơng việc địi hỏi hiểu biết kiến thức liên ngành: điều khiển tự động, qui trình cơng nghệ, mỹ thuật công nghiệp tâm lý học công nghiệp ( công nghệ phần mềm đương nhiên ) Thứ hai, phần mềm HMI thường kỹ sư điều khiển, tự động hố tin học cơng nghiệp thiết kế thi công, phần nhiều lại nhà quản lý lựa chọn kỹ sư công nghệ sử dụng Khách hàng thường khơng biết họ muốn lại biết chắn họ khơng muốn ( chắn họ chê trình diễn sản phẩm ) Thứ ba, người có nhãn quan riêng, quan điểm riêng chất lượng giao diện đồ hoạ Do đó, chất lượng phần mềm HMI công nghiệp đánh giá theo tiêu sau : Tính đơn giản dễ sử dụng (easy-to-use): độ tin cậy việc vận hành hệ thống phụ thuộc nhiều vào tính đơn giản , dễ sử dụng phần mềm HMI Đồ án tốt nghiệp Trang225 Ventilation Control System 02CLC Tính bền vững, khó gây lỗi ( robustness): phần mềm khơng cho phép thao tác đơn giản người vận hành gây lỗi trầm trọng hệ thống ( ví dụ nháy phím nhỏ mà vơ tình dừng hệ thống ) Tính thơng tin cao (informativeness): tính thơng tin cao hiểu lượng thơng tin hữu ích người vận hành thu nhận đơn vị diện tích biểu diễn đơn vị thời gian Tính thơng tin có định tới thời gian phản ứng hiệu vận hành hệ thống Tính thơng tin khơng phụ thuộc vào dạng biểu diễn ( hình ảnh, lời viết, âm ) mà cịn phụ thuộc vào nội dung thơng tin biểu diễn ( trạng thái logic hay giá trị thực ) Tính quán ( consistency): kỹ thuật sử dụng phần tử tương tác, phương pháp biểu diễn thông tin, qui tắc thao tác vận hành phải quán trang hình toàn hệ thống Đẹp, nhã nhặn ( good-looking, elegant): Cuối phần mềm giao diện người máy phải đẹp gọi có chất lượng Cái đẹp ảnh hưởng tới tâm lý người vận hành, làm cho người ta dễ chịu thao tác vận hành xác hơn, làm cho người ta bị thu hút vào đẹp hình hình đồ hoạ mà tập trung vào cơng việc, thao tác vận hành Vì đẹp phải nhã nhặn không phép màu mè, loè loẹt Phân cấp hình: hệ thống phần mềm HMI công nghiệp bao gồm thành phần sau : Các hình tổng quan hệ thống ( system overview ), tổng quan phân đoạn sản xuất, tổ hợp cơng nghệ, nhóm thiết bị máy móc Các hình đồ hoạ cơng nghệ mơ tả hệ thống, phân đoạn, máy móc, thiết bị dạng lưu đồ công nghệ đồ hoạ tự Các cửa sổ hiển thị chi tiết vòng điều chỉnh, số liệu giám sát điểm vào ra, giám sát vận hành động dạng lưu đồ PID Các đồ thị thời gian thực đồ thị khứ phục vụ hiển thị giá trị biến trình số liệu thu thập /thống kê khứ Các hình hiển thi tổng quan tình trạng hệ thống điều khiển, bao gồm trạng thái hoạt động trạm vận hành, trạm điều khiển, trạm vào – ra, đường truyền thông Đồ án tốt nghiệp Trang226 Ventilation Control System 02CLC Một nguyên tắc thiết kế cho HMI công nghiệp cho người vận hành tới hình, điểm tương tác với tối đa đến thao tác chuyển từ chỗ Điểm tương tác hiểu phần tử hình đồ hoạ mà qua người sử dụng quan sát thông tin sử dụng phương tiện vào-ra ( bàn phím, chuột, hình ) để thực mệnh lệnh, nhập tham số, mở cửa sổ chuyển hình * Một số nguyên tắc thiết kế đồ hoạ : Trong hệ thống thơng tin mệnh lệnh có mức độ quan trọng khác nhau, cách biễu diễn thông tin cần chọn phù hợp để làm bật mức độ quan trọng Thơng tin mệnh lệnh quan trọng cần biểu diễn hình thu hút ý mạnh nhất, nhanh người vận hành Các phương pháp sau xếp theo mức độ thu hút : Hiệu ứng âm : còi báo, tiếng beep, lời thơng báo Hiệu ứng hình ảnh, chữ viết: nhấp nháy, chuyển động Màu sắc: màu chói sáng (đỏ, vàng, xanh ) có sức thu hút nhiều màu chìm ( xám, đen ) Hình ảnh : hình ảnh to, nét đậm, 3D có tính thu hút hình ảnh có kích cỡ nhỏ, nét mỏng, 2D Chữ viết : chức to, đậm thu hút ý người vận hành 6.5.2 HMI hệ thống thơng gió Tạo Project WinCC Chọn đường dẫn Start/SIMATIC/WinCC/Window Control Center 5.1 Sau xuất cửa sổ WinCC, đặt tên dự án HMI Thơng gió Tiếp theo ta phải khai báo cấu hình mạng mà ta sử dụng Ở ta dùng mạng Profibus DP cho hệ thống Ta khai báo sau : Kích chuột phải vào Tag Management Chọn Add New Driver Chọn mạng SIMATIC S7 Protocol Suite Sau đó, Tag Management xuất phần SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE Đồ án tốt nghiệp Trang227 Ventilation Control System 02CLC Sau ta khai báo PLC 300 có mạng sau : Kích chuột phải vào Profibus SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE Chọn New Diver Connection Xuất PLC mạng Đặt tên cho PLC Kích chuột phải vào PLC vừa đặt tên, chọn properties để khai báo địa mạng Lưu ý rằng, phần mềm WinCC, địi hỏi phải khai báo mạng truyền thơng thiết bị mạng cách đầy đủ xác Các thiết bị mạng cần khai báo cấu hình địa mạng theo quy định tùy theo loại mạng quy tắc truyền liệu @ Thiết kế giao diện cho hệ thống thơng gió Graphic Designer Kích chuột phải vào Graphic Designer Chọn Open Tiến hành vẽ giao diện Đồ án tốt nghiệp Trang228 ... CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ TRONG HẦM HẢI VÂN 1.1 CÁC HỆ THỐNG THIẾT BỊ LẮP ĐẶT TRONG HẦM LIÊN QUAN ĐẾN XỬ LÝ KHẨN CẤP: 1.1.1 Hệ thống thơng gió hầm : Mục đích hệ thống thơng gió nhằm cải thiện môi... 2200 altitude [m] 3.2 HỆ THỐNG THƠNG GIĨ Hệ thống thơng gió hầm đường Hải Vân hệ thống thơng gió kết hợp gồm: Hệ thống thơng gió dọc hầm Hệ thống cung cấp / xả khí Hệ thống lọc bụi tĩnh điện... Cửa hầm phía Bắc E.P No.3 260CMS Cửa hầm phía Nam Hình 3.4: Bố trí Hệ thống thơng gió hầm Hải Vân 3.2.1 Hệ thống thơng gió dọc hầm- Quạt JetFan (JF) Theo khảo sát thiết kế xây dựng hầm Hải Vân,
