NGHIÊN CUU UNG DUNG PLC VÀ PHAN MEM WINCC ĐE ĐIEU KHIEN VÀ GIÁM SÁT VAN HÀNH TRAM BIEN ÁP 110KV

7/23/2019 NGHIN CUU UNG DUNG PLC V PHAN MEM WINCC E IEU KHIEN V GIM ST VAN HNH TRAM BIEN P 110KV

1/14

1

B GIO DC V O TOI HC NNG

PHM VN TNG

NGHIN CU NG DNG PLC V PHN MM

WINCC IU KHIN V GIM ST

VN HNH TRM BIN P 110KV

Chuyn ngnh: Mng v H thng in

M s: 60.52.50

TM TT LUN VN THC S K THUT

Nng Nm 2011

2

Cng trnh c hon thnh tiI HC NNG

Ngi hng dn khoa hc: TS. ON ANH TUN

Phn bin 1: PGS TS. INH THNH VIT

Phn bin 2: GS TSKH. TRN NH LONG

Lun vn sc bo v trc Hi ng chmLun vn tt nghip thc sk thut hp ti i

hc Nng vo ngy 11 thng 6 nm 2011.

C th tm hiu lun vn ti:

- Trung tm Thng tin-Hc liu, i hc Nng

- Trung tm Hc liu, i hc Nng


2/14


3/14

5

Chng 4: Kt qu vn hnh m hnh iu khin v gim st

vn hnh TBA 110kV dng WinCC 6.0 v PLC S7-300

CHNG 1TNG QUAN V CC VN IU KHINTRM BIN P 110kV TRONG H THNG

IN VIT NAM

1.1. CNG TC IU H THNG IN

1.1.1. Phn cp iu khin v vn hnh

Qun l iu khin v vn hnh h thng in Vit Nam cchia thnh 3 cp:

- iu h thng in Quc gia (A0),

- iu h thng in min (A1, A2, A3),

- iu li in phn phi.

Mi mt cp iu c ngi ng u v chu s ch huy ca

cp trn qun l trc tip. [1]1.1.2. B phn gin tip n cng tc vn hnh

1.1.3. Cc hnh thc truyn tin dng trong cc TBA 110kV phc

viu khin v gim st vn hnh

Ch yu l s dng in thoi, my tnh cha c s dng

gim st v thu thp d liu.

1.2. THAO TC IU KHIN V GIM ST VNHNH CC THIT BIN TRONG TBA 110kV

1.2.1. Thao tc my ct, (MC)

1.2.2. Thao tc dao cch ly, (DCL)

1.2.3. Vn hnh my bin p, (MBA)

1.2.4. Thao tc ng dy ti in

6

1.2.5. Thu thp dliu thng s vn hnh cc thit b trong TBA

110kV

1.3. HIN TRNG H THNG IU KHIN V GIMST VN HNH TI CC TBA 110kV

1.3.1. Hin trng v thit bng, ct ti cc TBA 110kV

Cc my ct, do cch ly s dng cng nghin i c th

iu khin bng my tnh. Tuy nhin h thng iu khin vn cn s

dng cng nghiu khin truyn thng, lc hu, tin cy khng

cao.

Mt s h thng tng ho lp t ti Vit Nam, nhng v

l do bn quyn nn vic lm ch cng ngh cn nhiu kh khn.

1.3.2. Hin trng viu khin v gim st vn hnh ti cc TBA

110kV

1.3.2.1. Tng quan

a) H thng iu khin:

a s vn s dng cc kho iu khin trn t, xem hnh 1.3

Hnh 1.3. H thng iu khin ti cc TBA 110kV

b) H thng bo v rle:


4/14

7

Chc nng bo vc thc hin bi cc rle bo v thuc th

h c hoc th h mi, cc rle th h mi c th kt ni mng v

iu khin, xem hnh 1.4.

Hnh 1.4. T rle bo v trong cc TBA 110kV

c) H thng o lng v gim st:

Chc nng hin th v o lng c thc hin bi cc ng

ho v cng tni n cc my bin dng in (TI) v my bin

in p o lng (TU). Chc nng gim st vn hnh thc hin bng

cc n bo v ng h ch th.

Hnh 1.5. To lng v gim st trong cc TBA 110kV

1.3.2.2. Hin trng iu khin v gim st vn hnh TBA 110kV

(E20)

a) Gii thiu

b) Hin trng cc thit biu khin v gim st trong trm

8

c) H thng thng tin trong trm

1.4. CNG NGH TNG HO TBA V ANGC U TTI MT S TBA 110kV TRONG HTVIT NAM1.4.1. Tng quan

Vic p dng h thng iu khin bng my tnh trong trm

gim s lng thit biu khin v bo v, s lng dy ni, gim

chi ph lp t, th nghim,v.v.v c bit gim s c do thao tcnhm, tin ti gim s lng ngi trc v mc tiu l xy dng cc

trm bin p khng ngi trc.

H thng iu khin khin v gim st vn hnh bng my tnh

thng bao gm cc my tnh c ci c phn mm gim st HMI

(Human Machine Interface) thc hin chc nng giao tip gia nhn

vin vn hnh v h thng.

Hin nay, li in 110kV v ang c u t xy dng

mi cng nghiu khin v gim st vn hnh bng my tnh

1.4.2. Cng nghiu khin trm bin p bng my tnh p dng

ti mt s TBA khu vc min Trung

1.4.2.1. Hthng iu khin bng my tnh ca SEL

1.4.2.2. Hthng iu khin bng my tnh SICAM PAS

1.5. KT LUN

Trc yu cu gim thiu thi gian mt in, tng cng cht

lng in nng, m bo an ton cho ngi v thit b. nhng cng

nghiu khin theo truyn thng khng cn ph hp.

Do yu cu lp t mt h thng iu khin v gim st vn

hnh nhanh chng chnh xc s dng cng ngh hin i l cn thit.

Phng n ci to v nng cp TBA theo hng tng ho l mt


5/14

9

phng n kh thi gim chi ph u t, ph hp iu kin kinh t

Vit Nam hin nay.

CHNG 2NGHIN CU PHN MM SCADA WINCC VTHIT BIU KHIN LP TRNH PLC

2.1. PHN MM SCADA WINCC

2.1.1. Tng quan v phn mm Scada WinCC

WinCC l phn mm dng thit k giao din iu khin v

gim st qu trnh.WinCC cung cp giao din m, h tr s dng trn nn

Windows 2000 v Windows XP, tng thch vi nhiu loi PLC ca

cc hng khc nhau. c bit truyn thng tt vi PLC ca hng

Siemens.[3]

2.1.2. c trng cbn ca WinCC

2.1.2.1. Chc nng ha (Graphics System)

2.1.2.2. Hthng thng bo (Alarm Logging)

2.1.2.3. Chc nng hin thcc gi trxl (Tag Logging)

2.1.2.4. Chc nng in dliu (Report Designer)

2.1.3. Cc thnh phn trong WinCC

2.1.3.1. Dn trong WinCC

2.1.3.2. Cc thnh phn cbn trong mt dn WinCC

2.2. THIT BIU KHIN LP TRNH PLC

2.2.1. Gii thiu chung

Thit b iu khin lp trnh PLC (Programmable Logic

Control), l loi thit b cho php thc hin linh hot cc thut ton

iu khin s thng qua mt ngn ng lp trnh, thay cho vic phi

thc hin thut ton bng mch s.

10

Cc b x l trung tm (CPU - Central Processing Unit), x l

ton b chng trnh ng dng do ngi dng vit m khng cn lin

kt dy ni bng phn cng. [7]2.2.2. Phn loi biu khin lp trnh PLC

2.2.3. Xl chng trnh

2.2.3.1. Vng qut chng trnh

2.2.3.2. Cu trc chng trnh

2.2.4. Li ch v ng dng ca PLC trong cc lnh vc tng

ho

2.2.5. Biu khin lp trnh S7-300 ca hng Siemens

2.2.5.1. Gii thiu

Biu khin lp trnh S7-300 l thit b thuc dng sn phm

cao cp, c dng cho nhng ng dng ln, thi gian p ng

nhanh, ni mng tt v c kh nng pht trin h thng v sau.

Ngn ng lp trnh h trnhiu i tng s dng, lin kt vi

my tnh qua cp MPI dng module CPU, xem hnh 2.6.

Hnh 2.6. H thng kt ni PLC vi PC qua cp MPI

Kh nng lin kt v trao i d liu vi WinCC rt mnhthng qua mng truyn thng c sn m khng cn s can thip phn

cng no.[10]

2.2.5.2. Cc module ca PLC S7-300 [10]

tng tnh mm do trong cc ng dng, PLC S7-300 c

chia nh thnh cc module, xem hnh 2.7.


6/14

11

Hnh 2.7. Cu hnh mt Rail (ray) ca trm PLC S7-300

a) Module CPUb) Module mrng

2.2.5.3. Kiu dliu v phn chia b nh

2.2.5.4. Ngn nglp trnh:

S7-300 c 3 ngn ng lp trnh chnh: ngn ng lp trnh STL,FBD v LAD. Trong lun vn tc gi s dng ngn ng LAD phc

v cho cng vic lp trnh ca mnh. [7]

2.3. MNG TRUYN THNG CNG NGHIP

2.3.1. Mng PPI

PPI (Point to Point Interface) thc hin truyn thng ni tip

im ti im.

2.3.1.1.c trng cbn ca mng PPI

2.3.1.2. Cc thng sk thut cbn ca mng PPI

2.3.2. Mng MPI (Multi Point Interface)

Mng MPI c s dng cho cp trng hay cp phn xng

vi yu cu v khong cch gia cc trm khng ln.

2.3.2.1.c trng cbn mng MPI2.3.2.2. Cc thng sk thut cbn ca mng MPI

2.3.3. Mng AS-I

2.3.3.1.c trng cbn ca mng AS-I

2.3.3.2. Cc thng sk thut cbn ca mng AS-I

2.3.4. Mng Profibus

12

Profibus s dng truyn tin cp xon i v cp RS 485 chun

cng nghip trong cc ng dng sn xut hoc IEC 1158-2 trong iu

khin qu trnh.2.3.4.1. K thut mng Profibus

2.3.4.2. Cc kiu giao thc truyn thng trong mng Profibus

2.3.5. Mng Ethernet cng nghip

2.3.5.1. Gii thiu

IE (Industrial Ethernet) mng Ethernet cng nghip l mng

phc v cho cp qun l v cp phn xng thc hin truyn

thng gia my tnh v cc h thng tng ho, xem hnh 2.17.

Hnh 2.17. Cu trc mng Ethernet cng nghip

2.3.5.2. Cc thng scbn ca mng Ethernet cng nghip

2.4. KT LUN

Ngy nay vi s pht trin nhanh ca PLC, kh nng truynthng mnh ca PLC khc phc c nhc im ca cc thit b

in t b nhiu cao.

PLC h tr cc mng truyn thng nh MPI, Profibus v

Ethernet cng nghip em li kh nng truyn thng trn PLC

hiu qu cao hn vi tc truyn d liu ti a 100Mbits.


7/14

13

WinCC l phn mm chuyn dng xy dng giao din

iu khin cng nh phc v vic x l v lu tr d liu. Ngoi ra

WinCC cn h trkt ni vi S7-300 x l thng tin iu khin.V vy c th dng WinCC v PLC lp trnh iu khin v

gim st vn hnh TBA trong h thng in Vit Nam.

CHNG 3XY DNG, LP T M HNH IU KHIN

V GIM ST VN HNH TBA 110kV DNGWINCC 6.0 V PLC S7-3003.1. MU3.2. XY DNG M HNH IU KHIN V GIM ST

VN HNH TBA 110kV (E20)

M hnh c xy dng bao gm cc thnh phn chnh nh

hnh 3.1.

Hnh 3.1. M hnh iu khin v gim st TBA 110kV (E20)

3.2.1. Khi my tnh

Dng thit kt giao din iu khin v lp trnh cho PLC

3.2.2. M hnh m phng

14

Dng kim tra kt qu nghin cu, bao gm:

3.2.2.1. Khi thit blp trnh PLC

3.2.2.2. Khi tn hiu ng vo3.2.2.3. Khi tn hiu ng ra

3.2.3. Thit b kt ni PLC vi PC

3.3. LP T M HNH, THIT K CHNG TRNHIU KHIN V GIM ST VN HNH TBA 110kV(E20)3.3.1. Su dy gia thit b ngoi vi vi PLC

Hnh 3.3. S khi u h thng WinCC - PLC vi thit b ngoi vi

3.3.2. u ni cc module trong m hnh

3.3.2.1. Su dy module ng vo

Hnh 3.4. Su dy module ng vo trn m hnh

3.3.2.2. Su dy module ng ra


8/14

15

Hnh 3.5. Su dy module ng ra trn m hnh

3.3.3. Xy dng s logic m bo an ton v trnh thao tc

nhm khi iu khin thit b trong TBA

Cn c vo cc iu kin rng buc trong vn hnh, tc gi xy

dng s logic, bao gm:

3.3.3.1. S logic iu khin MC 131



3.3.3.4. S logic iu khin DCL 131-1



3.3.3.7. S logic iu khin cc dao ni t (DN)

3.3.4. Xy dng thut ton iu khin v gim st vn hnh

16

Hnh 3.13. S thut ton chng trnh iu khin v gim st vnhnh TBA

3.4. LP TRNH IU KHIN PLC DNG PHN MM

SIMATIC MANAGER (STEP7)

3.4.1. Xy dng cu hnh cng [7]

Hnh 3.14. Cu hnh cng CPU 313C v2.6


9/14

17

3.4.2. To dn (Project) v lu tr

3.4.3. Khai bo tn bin trong PLC (tham kho ph lc 3)

3.3.4. Lp trnh cho PLC (tham kho ph lc 4) [3],[12]3.4.5. Np chng trnh, kim tra v hiu chnh chng trnh

3.5. THIT K GIAO DIN IU KHIN TRN NN WINCC

3.5.1. Khai bo cu hnh

3.5.1.1. To kt ni WinCC vi PLC

Hnh 3.17. Khai bo kt ni PLC vi WinCC dng mng MPI

3.5.1.2. To cc bin ngoi (External Tags)

Hnh 3.19. Khai bo Tag (bin) ng vo, ng ra trn WinCC

3.5.2. Thit k giao din iu khin trong Graphics Designer

18

3.5.2.1. Mgiao din iu khin

3.5.2.2. To giao hin thchnh

Hnh 3.20. Thit k giao din hin th chnh trn nn WinCC

3.5.2.3. To giao din iu khin v gim st vn hnh


10/14

19

Hnh 3.21. Thit k siu khin v gim st thit bng ct

trn nn WinCC

3.5.3. Lp trnh WinCC lin kt vi PLC hin th v thu thpdliu

3.5.3.1. Lp trnh hin thcc trng thi i tng iu khin

a) Khai bo cc bin iu khin ng vo:

Trong nhm Tag IN_PUT, khai bo tag thnh phn tham gia

vo qu trnh iu khin, nt ON_131 (M0.0) dng ng MC 131.

b) Khai bo cc bin iu khin ng ra:Trong nhm Tag OUT_PUT, khai bo tag thnh phn tham gia

vo qu trnh hin th. a ch Q1.0 tng ng vi tn hiu D_131

trn giao din iu khin.

c) Lp trnh iu khin tn hiu ng cti tng iu khin:

Chn i tng iu khin (ON_131), chn ngn ng lp trnh

C-Action lp trnh cho tn hiu ng MC 131, xem hnh 3.24

20

Hnh 3.24. Lp trnh nt nhn ON_131 iu khin ng MC 131

3.5.2.2. Thu thp dliu v cnh bo cc i tng iu khin

a) Chc nng thu thp dliu vn hnh

Hnh 3.26. Khai bo Tag trong module Tag Logging

b) Chc nng hin th cnh bo:

Hnh 3.27 trnh by cch khai bo trong module Alarm

Logging.

Hnh 3.27. Khai cc Tag trong module Alarm Logging


11/14

21

3.6. KT LUNVi thut ton logic mm do c lp trnh trn my tnh

khng nhng thit lp nhanh lin kt logic khng chng quy trnh

vn hnh v iu kin lm vic an ton cho thit b ca PLC

khng ch thit b trong trm bin p 110kV (E20) d dng m cn

c th m rng cho cc trm bin p khc trong h thng in Vit

Nam.

M hnh ny th hin mt phn chc nng iu khin v gim

st thit biu khin trong phm vi trm bin p. Vi s h trca

phn mm WinCC v kh nng lin kt mnh ca PLC. Nu c lp

t cc thit b bo v, thit bo lng theo chun cng nghip hon

ton c thiu khin v thu thp d liu TBA theo cng ngh t

ng ho ca cc hng ni ting trn th gii.

CHNG 4KT QU VN HNH M HNH IU KHINV GIM ST VN HNH TBA 110kV DNG

WINCC 6.0 V PLC S7-300

4.1. QUY TRNH VN HNH TBA 110kV (E20)

4.1.1. Trnh tthao tc nhn in 110kV tTBA 220kV (E21)4.1.1.1.Kim tra trc khi ng in

4.1.1.2. Trnh tthao tc nhn in txut tuyn 171 - E21

4.1.1.3. Trnh tthao tc cp in cho cc xut tuyn

4.1.1.4. Trnh tthao tc nhn in txut tuyn 172 - E21

4.1.2. Trnh tthao tc ct in TBA 110kV (E20)

22

4.2. HNG DN VN HNH M HNH V KT QU

M PHNG

4.2.1. Np chng trnh iu khin tmy tnh sang PLC

m bo tnh bo mt ca chng trnh ngi vn hnh

phi c mt khu mi truy cp c chng trnh, xem hnh 4.2

Hnh 4.2. Nhp mt khu khi np chng trnh sang PLC

4.2.2. Khi ng giao din iu khin thit k trn nn WinCC

thc hin iu khin ngi vn hnh phi c mt khu micho php truy cp vo h thng, xem hnh 4.4.

Hnh 4.4. Yu cu mt khu khi truy cp vo giao din iu khin

4.2.3. iu khin v gim st cc thit b trong TBA 110kV (E20)


12/14

23

4.2.3.1. Kim tra kt ni PLC vi WinCC

m bo lin kt iu khin trn m hnh v hin th trng

thi trn s cp MPI phi c khai bo trong WinCC theo ng

a ch, xem hnh 4.6.

Hnh 4.6. Kim tra a ch kt ni gia PLC vi WinCC

4.2.3.2. Thc hin qu trnh iu khin v hin thtrng thi trn

s

Khi thc hin iu khin ng MC 131 bng nt nhn ON_131

cc tn hiu iu khin trn m hnh nh sau:

Hnh 4.7. Tn hiu ngMC 131

Hnh 4.8. n bo MC131ang ng

Trn giao din HMI trng thi mu ch thit bang ng,

trng thi mu xanh ch thit bang ct

24

Hnh 4.9. MC 131 ang ng cp ngun cho MBA

- Tn hiu chng trnh trong PLC ch bo Q1.0 ang c in

tc CPU xut tn hiu i ng MC 131.

4.2.4. Thu thp d liu v cnh bo cc thit bng, ct trong

TBA4.2.4.1. Hin thtrng thi s

Khi MC ng tt, trn giao din HMI hin th trng thi logic

ng MC 131, xem hnh 4.19.

Hnh 4.19. Trng thi MC ang ng

4.2.4.2. Hin thsln ng, ct cc thit btrong TBA

B m trong PLC v module Tag Logging thc hin c

chc nng m s ln ng, ct ca thit b trong TBA.


13/14

25

Hnh 4.22. Thng bo s ln ng MC

4.2.4.3. Khng ch s ln ct MC do s ckhng vt qu tr s

quy nh ca Nh sn xut

Hnh 4.23. Chng trnh khng ch MC 131 ct s c khngc vt tr s quy nh ca Nh sn xut

4.2.4.4. Qu trnh hin thcnh bo trng thi vn hnh

-Thit lp cc mc cnh bo v la chn mu hin th, xemhnh 4.25

Hnh 4.25. Thit lp mu sc cnh bo

26

- Hin th thng bo ln mn hnh: khi mt s c xy ra hay

thao tc nhm khng thnh cng u c module Alarm Logging

lu li v thng bo trn giao din iu khin, xem hnh 4.26

Hnh 4.26. Thng bo tnh trng lm vic ca h thng iu khin vgim st vn hnh TBA

4.3. KT LUN

Qua kt qu vn hnh trn m hnh cho thy thit biu khin

lp trnh PLC S7-300 v phn mm WinCC thc hin iu khin

v gim st cc thit b trong phm vi ton trm thng qua chng

trnh v giao din do tc gi thit kng vi trm bin p 110kV(E20). Chng trnh thc hin c:

iu khin thao tc; gim st vn hnh; thu thp d liu.

p ng yu cu iu khin v gim st thit bng, ct trong

TBA.

KT LUN V KIN NGH

Trong h thng song song tn ti hai phng thc iu khinTBA: phng thc truyn thng v phng thc iu khin theo

cng ngh tng ho.

Cng ngh truyn thng bc l nhiu khuyt im, cng

ngh tng ho gp nhiu kh khn v vn hnh v sa cha.

Qua kt qu nghin cu cho thy m hnh p ng mt

phn h thng iu khin bng my tnh mc trm. T my tnh c


14/14

27

th iu khin, gim st v thu thp thng tin vn hnh cho php

nhn vin vn hnh xc nh nhanh tnh trng s c v c bin php

loi tr nhanh chng m bo an ton cho h thng.

u im ca PLC giao tip d dng vi cc thit biu khin

v bo v nhiu chng loi hin c trong trm thng qua cng giao

tip s, tng t thc hin chc nng iu khin; WinCC giao tip

tt vi PLC qua cc module truyn thng khc phc c nhc

im ca nhng thit bin t b nhiu cao.

M hnh c th s dng lm ti liu ging dy v hun luyn

cho sinh vin v i ng nhn vin vn hnh TBA.

Vi kt cu moddule ca PLC c th gn thm module truyn

thng Profibus hay Ethernet m rng phm vi iu khin c th

kt ni vi h thng Scada ang vn hnh trong h thng in Vit

Nam. M hnh m ra hng mi khng chiu khin v gim stcho cc TBA 110kV m cn m rng vi mc ch iu khin v

kim sot ph ti li in 22kV, 0,4kV ti cc in lc Tnh, Thnh

ph. y l hng pht trin ca ti.

Documents

NGHIÊN CUU UNG DUNG PLC VÀ PHAN MEM WINCC ĐE ĐIEU KHIEN VÀ GIÁM SÁT VAN HÀNH TRAM BIEN ÁP 110KV