webbie_da_styl3
New Member
Download miễn phí Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ scada phục vụ an toàn lao động trong ngành khai thác hầm lò
MỤC LỤC
PHẦN I : MỞ ĐẦU .5
I. GIỚI THIỆU CHUNG .5
II. MỤC TIÊU, NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .6
PHẦN II : NỘI DUNG CHÍNH BÁO CÁO .7
III. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC .7
IV. CÁC KẾT QUẢKHẢO SÁT VÀ NGHIÊN CỨU.9
1. Khảo sát tình hình tại các mỏ([8], [9]).9
2. Một sốvấn đềvềan toàn lao động trong khai thác hầm lò ([8], [9]) .11
2.1. Công tác an toàn ởcác mỏ.11
2.2. Vấn đềvềphòng chống cháy nổ.14
2.3. Vấn đềvềmôi trường độc hại .17
2.4. Vấn đềvềthoát khí trong khai thác.18
2.5. Các thông sốmôi trường cần kiểm soát trong khai thác hầm lò .19
3. Thiết bị điện trong khai thác mỏ([10],[11]) .20
3.1. Phân loại thiết bị điện trong hầm mỏ.20
3.2. Các yêu cầu đối với thiết bị điện trong hầm lò .21
4. Cơsởlý thuyết và yêu cầu của các cảm biến khí .21
4.1. Cơsởlý thuyết.21
4.2. Yêu cầu của các cảm biến .22
4.3. Các phương pháp cảm biến khí.22
4.4. Giới thiệu vềcác loại sensor lựa chọn .28
4.5. Hiện trạng vềcác thiết bị đo khí trong Tổng Công ty than Việt Nam.33
V. CƠSỞTHIẾT KẾHỆTHỐNG .36
1. Cơsở, quan điểm thiết kếcác thành phần trong hệthống .36
1.1. Cơsởchung thiết kếhệthống .36
1.2. Quan điểm thiết kếhệthống thiết bị đo phân tán .38
2. Cấu trúc các thành phần trong hệthống .39
VI. THIẾT KẾMÔ HÌNH HỆTHỐNG VÀ TT ĐIỀU HÀNH .43
1. Mô hình và các giao diện nối ghép trong hệthống.43
1.1. Các nội dung chính thửnghiệm .43
1.2. Mô hình chung hệthống thửnghiệm.43
1.3. Trạm thiết bịchủVIAG-MCS05 và cấu hình PC-Server trong mô
hình thửnghiệm.45
1.4. Thiết kếcác khối nối ghép mạng .46
2. Thiết kếgiao thức truyền thông .48
2.1. Giới thiệu chung vềgiao thức .48
2.2. Cấu hình và cấu trúc các thành phần trong hệthống mạng .49
3. Thiết kếphần mềm quản lý, điều hành SLabS-Mining trên PC-Server.56
3.1. Xây dựng các chức năng phần mềm.56
3.2. Thiết kếcơsởdữliệu .57
3.3. Hoạt động trao đổi dữliệu giữa PC-Server với trạm thiết bịchủ
VIAG-MCS05.64
3.4. Giao diện và các chức năng phần mềm được xây dựng.66
VII. THIẾT KẾCÁC TRẠM THIẾT BỊ ĐO PHÂN TÁN .71
1. Giới thiệu chung.71
2. Thiết kếchi tiết các trạm thiết bị đo .71
2.1. Thiết kếphần cứng trạm làm việc .71
2.2. Thiết kếphần cứng điểm đo .75
2.3. Thiết kếthiết bị đo khí mêtan cầm tay.77
3. Thiết kếphần mềm .80
3.1. Thiết kếphần mềm trạm làm việc.80
3.2. Thiết kếphần mềm cho điểm đo .91
3.3. Thiết kếphần mềm cho thiết bị đo khí mêtan cầm tay .93
3.4. Thiết kếphần mềm quản lý sốliệu tại trạm làm việc .93
4. Các phương pháp truyền thông.97
4.1. Truyền dẫn vô tuyến (dùng cho trạm làm việc DCS02) .97
4.2. Truyền dẫn hữu tuyến.98
VIII. THỬNGHIỆM HỆTHỐNG TẠI PHÒNG THÍ NGHIỆM .101
1. Mục tiêu, nội dung thửnghiệm .101
2. Cấu hình và bài toán phục vụthửnghiệm tại phòng thí nghiệm .101
3. Kết quảthửnghiệm mô hình tại phòng thí nghiệm .105
IX. THỬNGHIỆM HỆTHỐNG TẠI MỎTHAN NGÃ HAI.108
1. Mục tiêu, nội dung thửnghiệm .108
1.1. Mục tiêu thửnghiệm.108
1.2. Nội dung thửnghiệm .108
2. Hệthống thửnghiệm và bài toán giải quyết .109
2.1. Cấu hình phục vụbài toán thửnghiệm tại mỏthan .109
2.2. Mô tảkhai trường.110
2.3. Yêu cầu vềngưỡng báo động .112
2.4. Công tác đối sánh kết quảgiám sát .112
3. Kết quảthửnghiệm và đánh giá.112
3.1. Phần hệthống TT điều hành .112
3.2. Phần các thiết bị đo.116
PHẦN III : KẾT LUẬN VÀ PHỤLỤC BÁO CÁO.118
X. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.118
XI. PHỤLỤC BÁO CÁO .122
1. Đối chiếu kết quảthực hiện so với đăng ký ban đầu .122
2. Hồsơ, văn bản pháp lý liên quan .124
3. Các sơ đồthiết kếtrạm thiết bịchủVIAG-MCS05 .145
4. Sơ đồthiết kếcác trạm thiết bị đo DCS.xx.153
5. Các dịch vụcơbản và quy định chung trong giao thức KC.03.04-PB v1.0 .161
6. Một sốsốliệu thu được trong đợt thửnghiệm tại mỏthan Ngã Hai .166
7. Tổng hợp một sốmàn hình chức năng phần mềm Slabs-Mining .170
8. Diễn giải một sốhàm người dùng UF (User Functions) sửdụng trong phần
mềm SLabs Mining V1.02.172
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
ng phiên bản 1.02.Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò
VIELINA – Tel. (04) 7.164 855
69
Hình 24 : Màn hình giao diện chức năng quản lý Task và thông số đo của phần mềm SLabS-Mining V1.02
Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò
VIELINA – Tel. (04) 7.164 855
70
Hình 25 : Màn hình giao diện một số chức năng cấu hình và đặt tham số của phần mềm SLabS-Mining V1.02
Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò
VIELINA – Tel. (04) 7.164 855
71
VII. THIẾT KẾ CÁC TRẠM THIẾT BỊ ĐO PHÂN TÁN
1. Giới thiệu chung
Trong phần trạm điều khiển phân tán này chúng tui sẽ trình bày các thiết bị đầu
cuối (các điểm đo, thiết bị đo khí mêtan xách tay) và trạm điều khiển khu vực.
Quan điểm thiết kế các trạm thiết bị này đã được trình bày trong phần V.1.2, dưới
đây là trình bày thiết kế phần cứng, thiết kế phần mềm và các kết quả đã đạt được.
Hệ thống được thiết kế trên cơ sở tìm hiểu và tham khảo các hệ thống monitoring
hiện có tại TVN và hệ thống SCADA của các hãng nổi tiếng giới thiệu. Ngoài ra,
hệ thống còn được thiết kế trên cơ sở các yêu cầu cụ thể của người sử dụng tại các
mỏ than Việt Nam. Chính từ các yêu cầu này chúng tui đã đưa ra hệ thống khác so
với hai hệ thống của nước ngoài đang lắp đặt tại Công ty Than Mạo Khê.
Thay vì hệ thống chỉ gồm có các đầu đo (trong hệ thống của chúng tui thiết kế gọi
là điểm đo) rồi truyền thẳng về trung tâm điều khiển thì chúng tui đã thiết kế hệ
thống thêm 01 cấp nữa gọi là cấp khu vực (gọi là trạm điều khiển phân tán hay
trạm làm việc). Trạm điều khiển phân tán được đặt tại các phân xưởng nên giúp
cho quản đốc các phân xưởng có thể quản lý ngay được các thông số môi trường
tại các khai trường, cửa thoát gió thải,.. của khu vực mình quản lý cho nên rất phù
hợp với thực tế và được người sử dụng đánh giá cao.
Ngoài trạm điều khiển phân tán chúng tui còn thiết kế thêm được thiết bị đo khí
mêtan xách tay, đây là một thiết bị cũng được thiết kế thêm dựa trên yêu cầu thực
tế của người sử dụng. Thiết bị này là loại thiết bị an toàn tia lửa, dạng bảo vệ Exd
“ia”I, được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 7079-0 và 7079-11.
2. Thiết kế chi tiết các trạm thiết bị đo
2.1. Thiết kế phần cứng trạm làm việc
Trên cơ sở các chức năng cần đạt được như trên chúng tui đưa ra thiết kế hệ thống
cho một trạm làm việc theo các module với sơ đồ khối như Hình 26, trong đó:
Module DP dùng để giao tiếp với Trung tâm điều khiển (TTĐK)
Module COMM dùng cho giao tiếp với các điểm đo
Module Display dùng để hiển thị giá trị đo và dùng cho keyboard
Module PC dùng để giao tiếp với máy tính
Trạm làm được thiết kế theo hai dạng chính:
− Dạng hiện đại: Dùng PLC (dùng cho những nơi có yêu cầu đòi hỏi chất lượng
cũng như tốc độ truyền thông cao), loại này có giá thành cao.
− Loại giá thành thấp: Dùng linh kiện rời rạc, tự thiết kế, lắp ráp (dùng cho các
hệ thống yêu cầu giá thành thấp – low cost)
Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò
VIELINA – Tel. (04) 7.164 855
72
Hình 26 : Sơ đồ module của một trạm làm việc
Các trạm làm việc được thiết kế theo nguyên tắc đa xử lý: Mỗi module trên chúng
tui đều sử dụng một vi xử lý riêng (do các chip hiện đang có tốc độ thấp). Tuy
nhiên sơ đồ tổng quát của một trạm làm việc có thể quy về sơ đồ khối tương đương
như sau (Hình 27):
Hình 27 : Sơ đồ khối tương đương của trạm làm việc
Đến
các
điểm
đo
CPU
Nguồn nuôi
ROM
&
RAM
ngoài
Máy in
Báo hiệu
(Chuông, đèn)
Phối ghép về
TTĐK
Điều chế, Giải
điều chế FSK
PC
Kênh
truyền
Hiển thị&bàn phím
Đến
TTĐK
Module
DP
Module
COMM
Module
Display
Module
PC
NGUỒN NUÔI
Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò
VIELINA – Tel. (04) 7.164 855
73
Trong sơ đồ khối trên chúng ta thấy mỗi trạm làm việc được kết nối đến các điểm
đo (8 điểm) thông qua kênh truyền. Để đảm bảo liên lạc tốt trên khoảng cách xa
(có thể lên tới vài km) ta sử dụng phương pháp điều chế FSK. Tuy nhiên phương
pháp điều chế FSK với các chip hiện có lại bị hạn chế bởi tốc độ truyền dẫn (tốc
độ lớn nhất là 1200 bps), cho nên chúng tui sử dụng thêm phương pháp truyền dẫn
theo chuẩn giao tiếp RS-485.
Trên mỗi trạm làm việc có phần hiển thị các thông số đo lường và phần phím điều
khiển để thực hiện điều khiển các cơ cấu chấp hành từ trung tâm (trạm làm việc).
Hệ thống có phần báo động khi các thông số đo lường đạt giá trị ngưỡng nguy
hiểm đặt trước (theo TCVN), ngưỡng này có thể thay đổi được tuỳ từng vị trí và
theo yêu cầu của người sử dụng. Ngoài ra trạm làm việc còn có thể nối vào một
máy tính để lưu trữ và quản lý số liệu đo từ các điểm đo gửi về.
Quá trình trao đổi thông tin của các trạm làm việc gồm có hai quá trình chính:
Trao đổi thông tin với các điểm đo
Trao đổi thông tin với trung tâm điều khiển
Để thực hiện trao đổi thông tin từ trạm làm việc với các điểm đo hiện nay chúng
tui sử dụng hai phương pháp:
Phương pháp FSK (Frequency Shift Key): Điều chế FSK theo chuẩn V23
của ITU hay Bell 202 với tốc độ trao đổi thông tin là 1200baud/sec. Ở đây
chúng tui thực hiện điều chế và giải điều chế FSK bằng IC chuyên dụng
FX614, chi tiết về IC này được trình bày kỹ trong báo cáo định kỳ của các
kỳ 4 và 5.
Truyền dẫn theo chuẩn RS-485: Ở những trạm không cần làm việc với
khoảng cách quá xa chúng tui dùng ghép nối RS-485 để tăng tốc độ trao đổi
thông tin và đơn giản hoá mạch phối ghép. Phương pháp này hiện cũng
đang sử dụng trong hệ thống đo, quản lý khí mỏ do Nhật bản cung cấp tại
mỏ than Mạo Khê.
Phần phối ghép với Trung tâm điều khiển qua mạng công nghiệp Profibus-DP,
hiện nay chúng tui chế tạo được 4 trạm làm việc nên chúng tui sử dụng 4 phương
pháp kết nối khác nhau là:
Trạm DCS01: Quản lý được 08 điểm đo, các module dùng các loại vi xử lý 8
bit thông dụng họ 8051. Truyền thông về TTĐK dùng mạng thoại có sẵn bằng
modem thông thường loại US Robotic 3Com 56K.
Trạm DCS02: Quản lý được 08 điểm đo, các module dùng các loại vi xử lý 8
bit thông dụng họ 8051. Truyền thông về TTĐK dùng thu phát vô tuyến (máy
phát ICOM và modem Kantronic).
Trạm DCS03: Quản lý được 08 điểm đo, các module dùng các loại vi xử lý 8
bit thông dụng họ 8051. Truyền thông về TTĐK qua module chuyển đổi
RS232/ Profibus-DP (dùng cáp quang).
Trạm DCS04: Quản lý được 16 điểm đo, dùng PLC của Siemens S7-200, CPU
226. Truyền thông về TTĐK trực tiếp qua mạng Profibus-DP.
Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò
VIELINA – Tel. (04) 7.164 855
74
Hình 28 : Một số hình ảnh về các trạm làm việc đã thiết kế, chế tạo
Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò
VIELINA – Tel. (04) 7.164 855
75
Vấn đề truyền thông ở trạm làm việc gồm hai quá trình trao