CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn: Lê Thanh Liêm
Đề tài luận văn: Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đo lường điều khiển cho trạm
phát điện tận dụng nhiệt khí thải trong công nghiệp xi măng
Chuyên ngành: Điều khiển và Tự động hóa
Mã số SV: CB130968

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác
nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày
28/04/2016 với các nội dung sau:
Làm rõ khả năng tận dụng nhiệt;
Trang 42, 63 rà soát loại bỏ nội dung không phù hợp;
Gộp chương 01 và chương 02;
Phát triển thêm chương 03.
Ngày
Giáo viên hƣớng dẫn

tháng

năm

Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG


LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đến nay, em đã
nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý thầy cô, gia đình và bạn bè.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý thầy cô ở Viện Điện –
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình để
truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Bùi Đăng Thảnh người đã trực tiếp
hướng dẫn em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Nhờ sự giúp đỡ và hướng dẫn
nhiệt tình của thầy em đã có được những kiến thức quý báu về cách thức nghiên cứu
vấn đề cũng như nội dung của đề tài, từ đó em có thể hoàn thành tốt khoá luận tốt
nghiệp của mình.
Em cũng chân thành cám ơn sự hỗ trợ của Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ
“Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng hệ cảm biến thông minh không dây, ứng dụng
cho Smart grid/ B2014-01-80”.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 04 năm 2016
Học viên thực hiện

Lê Thanh Liêm


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng.

Hà Nội, tháng 04 năm 2016
Tác giả luận văn

Lê Thanh Liêm



DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
Số hiệu

Tên

Trang

Hình 1.1

Cấu trúc một hệ SCADA đơn giản

9

Hình 1.2

Sơ đồ thành phần cấu trúc cơ bản của hệ thống
SCADA

10

Hình 1.3

Cấu trúc hệ thống SCADA hiện đại

10

Hình 1.4

Mô hình phân cấp chức năng của một hệ thống điều

khiển và giám sát

12

Hình 1.5

Cấu hình cơ bản của một hệ điều khiển phân tán

17

Hình 1.6

Các phương pháp bố trí trạm vận hành

20

Hình 2.1

Sơ đồ tổng quát hệ thống tận dụng nhiệt khí thải

26

Hình 2.2

Sơ đồ nguyên lý cơ bản của nhà máy phát điện theo
chu trình Rankine hơi nước

32

Hình 2.3


Sơ đồ nguyên lý cơ bản của NM phát điện tận dụng
nhiệt thải theo chu trình Rankine dung môi hữu cơ

34

Hình 3.1

Sơ đồ khối của trạm phát điện tận dụng nhiệt khí thải

39

Hình 3.2

Sơ đồ điểm đo điển hình trạm phát điện

41

Bảng 3.3

Cân bằng khí của dây chuyền sản xuất theo thiết kế
của nhà thầu F.L.Smidth

42

Bảng 3.4

Các thông số về khí nóng vào lò hơi

45


Bảng 3.5

Kết quả tính toán

48

Bảng 3.6

Kết quả tính toán công suất Tuabin

49

Bảng 3.7

Bảng các tín hiệu vào ra

63

Hình 3.8

Bộ PID mềm FB41 trong PLC

67

Hình 3.9

Nguyên lý hoạt động của bộ PID

68


Hình 3.10

Bộ điều khiển PID

70

Hình 3.11

Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID

71

Bảng 3.12

Bảng giá trị các tham số sử dụng trong bộ PID

73


MỤC LỤC
Trang phụ bìa
Lời cam đoan
Danh mục các bảng, hình vẽ, sơ đồ
Mở đầu……………………………………………………………………………1
Chƣơng 1 - Ý nghĩa tận dụng nhiệt khí thải phát điện và nghiên cứu về các hệ
thống đo lƣờng điều khiển hiện nay....………….…..………….…..…………...3
1.1 Tổng quan…………………………………………………………….…..……3
1.2 Ý nghĩa của việc tận dụng nhiệt khí thải để phát điện…...……......…….…….7
1.3 Hệ SCADA………………………………………………………….……….…8

1.4 Hệ DCS………………………………………………………….……………..12
1.5 Kết luận………………………………………………………….…………..…24
Chƣơng 2 - Nhiệt khí thải trong công nghiệp sản xuất xi măng và quan điểm
lựa

chọn

công

nghệ,

kỹ

thuật

phát

điện

tận

dụng

nhiệt

khí

thải……………………………………………………….………….…………..…26
2.1 Nhiệt khí thải trong công nghiệp sản xuất xi măng……....……......………..…26
2.2 Tổng quan về quan điểm lựa chọn công nghệ và kỹ thuật phát điện tận dụng

nhiệt khí thải ……....……......………..………....……......………...……..…….. 29
2.3 Công nghệ phát điện tận dụng Nhiệt khí thải theo chu trình Rankine hơi nước
truyền thống (RC) ……………………………………….………….…………..…31
2.4 Công nghệ phát điện tận dụng Nhiệt khí thải theo chu trình Rankine dung môi
hữu cơ (ORC) …………………………………...……….………….……………..32
2.5 Kết luận………………………………………………………….……………..37
Chƣơng 3 - Thiết kế hệ thống đo lƣờng điều khiển cho trạm phát điện tận
dụng nhiệt khí thải nhà máy xi măng Tam Điệp………………….…..……..…38
3.1 Giới thiệu sơ lược về Nhà máy xi măng Tam Điệp và mô tả dây chuyền công
nghệ trạm phát điện tận dụng nhiệt khí thải ………………………….…..……..…38
3.2 Tóm tắt công nghệ sản xuất xi măng và thông số kỹ thuật của một số thiết bị
chính trong dây chuyền có liên quan………………….…….……..………………42


3.3 Tính toán công suất phát của trạm phát điện tận dụng nhiệt khí thải Nhà máy xi
măng Tam Điệp………………….…….……….…….……..……..………………45
3.4 Giới thiệu các thiết bị cơ - nhiệt và thiết bị điện động lực chính trong trạm phát
điện tận dụng nhiệt khí thải……….…….……….…….……..……..………...……50
3.5 Yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống đo lường điều khiển trong trạm phát điện tận
dụng nhiệt khí thải ……….…….……….…….……..……..………….……...……60
3.6 Thiết kế phần cứng….…….……….…….……..……..…………...……...……62
3.7 Thiết kế bộ điều khiển…….……….…….……..……..…………...……...……63
Kết luận và hƣớng phát triển của Đề tài
Tài liệu tham khảo
Phụ lục


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của Đề tài
Theo số liệu thống kê của Bộ Xây dựng, năm 2014, tổng tiêu thụ xi măng đạt

71 triệu tấn sản phẩm, trong đó nội địa là 50,6 triệu tấn và xuất khẩu là 20,4 triệu
tấn. Tuy nhiên, ngành công nghiệp xi măng Việt Nam hiện đang phải đối mặt với
rất nhiều thách thức như giá điện, than, dầu… tăng liên tục làm ảnh hưởng đến hiệu
quả sản xuất kinh doanh và tính cạnh tranh giá cả sản phẩm trên thị trường. Tình
trạng thiếu điện xảy ra cũng đã ảnh hưởng đến sản lượng sản xuất và tiêu thụ của
các Nhà máy xi măng. Đứng trước những thách thức đó, việc tận dụng nhiệt thừa
trong các nhà máy xi măng để phát điện là một việc làm thiết thực và có ý nghĩa rất
lớn nhất là hiện nay theo báo cáo của ngành điện chỉ đảm bảo được 80% năng lượng
điện cho ngành xi măng từ nay đến năm 2020, còn lại 20% ngành xi măng phải tự
lo. Do đó việc nghiên cứu, tính toán, thiết kế đầu tư xây dựng trạm phát điện tận
dụng nhiệt khí thải cho các nhà máy xi măng là bắt buộc và phù hợp với Quyết định
số 1488/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Quy hoạch phát triển công
nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011 - 2020 và định hướng đến năm 2030. Các
dự án xi măng đầu tư mới có công suất lò nung từ 2.500 tấn clanhke/ngày trở lên,
phải đầu tư ngay hệ thống thiết bị tận dụng nhiệt khí thải để phát điện, trừ các dây
chuyên sản xuất xi măng sử dụng chất thải công nghiệp và rác thải làm nhiên liệu;
đối với các nhà máy xi măng đang hoạt động và các dự án xi măng đang triển khai
đầu tư nhưng đã ký hợp đồng cung cấp thiết bị trước ngày Quyết định này có hiệu
lực, phải hoàn thành đầu tư hạng mục này trước năm 2015.
Theo số liệu thực tế của các Nhà máy đã lắp đặt trạm phát điện tận dụng
nhiệt khí thải thì các nhà máy xi măng có thể tiết kiệm được tới 20% chi phí điện
hàng năm và giảm lượng khí thải CO2 ra môi trường. Trên thế giới có rất nhiều nhà
máy xi măng đã đưa vào sử dụng hệ thống tận dụng nhiệt khí thải để phát điện. Tại
Việt Nam đã có một số nhà máy xi măng đã lắp đặt hệ thống tận dụng nhiệt khí thải
để phát điện như: Nhà máy xi măng Hà Tiên 2, Chinfon, Công Thanh. Đề tài
“Nghiên cứu, thiết kế hệ thống đo lường điều khiển cho trạm phát điện tận dụng

1



nhiệt khí thải trong công nghiệp xi măng” là bước nghiên cứu ban đầu để lập dự án,
cũng như lắp bắt sơ đồ công nghệ, hệ thống đo lường điều khiển, làm chủ hệ thống
khi đầu tư hệ thống vào thực tiễn.
2. Mục đích nghiên cứu
Bản luận văn nghiên cứu về hệ thống đo lường điều khiển, công nghệ và kỹ
thuật phát điện tận dụng nhiệt khí thải và ứng dụng để thiết kế hệ thống đo lường
điều khiển trạm phát điện tận dụng nhiệt khí thải Nhà máy xi măng Tam Điệp.
3. Phạm vi và nội dung nghiên cứu
Nghiên cứu về nhiệt khí thải trong công nghiệp xi măng
Nghiên cứu về hệ Scada và DCS
Quan điểm lựa chọn công nghệ và kỹ thuật phát điện nhiệt khí thải
Tính toán công suất phát của trạm phát điện tận dụng nhiệt khí thải
Nghiên cứu hệ thống đo lường, điều khiển ứng dụng cho trạm phát điện tận
dụng nhiệt khí thải.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của Đề tài
Thiết lập mô hình hệ thống đo lường và điều khiển cho trạm phát điện tận
dụng nhiệt khí thải nhà máy xi măng Vicem Tam Điệp.
5. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và các phụ lục, nội dung
chính của luận văn được chia thành 3 chương như sau:
Chương 1: Ý nghĩa tận dụng nhiệt khí thải phát điện và nghiên cứu về các hệ
thống đo lường điều khiển hiện nay
Chương 2: Nhiệt khí thải trong công nghiệp sản xuất xi măng và quan điểm
lựa chọn công nghệ, kỹ thuật phát điện tận dụng nhiệt khí thải
Chương 3: Thiết kế hệ thống đo lường điều khiển cho trạm phát điện tận
dụng nhiệt khí thải nhà máy xi măng Tam Điệp

2



Chƣơng 1: Ý NGHĨA TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI
PHÁT ĐIỆN VÀ NGHIÊN CỨU VỀ CÁC HỆ THỐNG
ĐO LƢỜNG ĐIỀU KHIỂN HIỆN NAY
1.1 Tổng quan
Công nghệ sản xuất xi măng hiện nay sử dụng các nguồn năng lượng chính là
điện và than; Việc sử dụng than trong quá trình sản xuất clinker đã phát tán ra môi
trường một lượng khí CO2 và một lượng nhiệt thải khá lớn dẫn đến làm ô nhiễm môi
trường, gây lãng phí nguồn năng lượng. Lượng nhiệt, khí thải phát tán ra ít hoặc
nhiều tuỳ thuộc mức độ tiên tiến của phương pháp công nghệ cũng như thiết bị trong
dây chuyền sản xuất xi măng. Ngày nay, các nhà thiết kế và cung cấp thiết bị cho các
dây chuyền sản xuất xi măng đã chú ý đến việc áp dụng nhiều biện pháp cải tiến công
nghệ và tận thu nhiệt thừa nhằm hạn chế đến mức thấp nhất lượng nhiệt lãng phí. Xét
về khía cạnh khác, việc đốt nhiên liệu hoá thạch (than) cũng là một trong số nguyên
nhân chủ yếu gây nên hiệu ứng nhà kính gây ảnh hưởng lớn đến biến đổi khí hậu trái
đất. Chính vì lẽ đó mà Liên hợp quốc ưu tiên thực hiện các dự án tái tạo nguồn năng
lượng và cải thiện môi trường nhằm giảm hiệu ứng nhà kính toàn cầu.
Từ cuối những năm 60 thế kỷ XX, một số quốc gia đã bắt đầu tiến hành nghiên
cứu kỹ thuật phát điện từ nguồn nhiệt thải nhiệt độ vừa và thấp, đến giữa những năm
70 hệ thống cấp nhiệt và thiết bị máy phát điện đã trong giai đoạn ứng dụng thực tế.
Trên thế giới đã có nhiều nước lắp đặt trạm phát điện nhiệt khí thải vào dây chuyền
xi măng, phổ biến ở một số nước châu Á. Tại Nhật Bản, kỹ thuật này đã trở nên
thành thục, họ đã nghiên cứu và chế tạo các loại lò hơi tận dụng nhiệt khí thải và các
tua bin hơi sử dụng hơi nước sử dụng ở nhiệt độ vừa và thấp; các thiết bị này đã được
lắp đặt tại nhiều nhà máy xi măng, đã hoạt động rất tin cậy, đạt hiệu quả cao. Năm
2000, Tổ chức phát triển nguồn năng lượng mới NEDO của Nhật Bản đã lắp đặt cho
Việt Nam một hệ thống thiết bị trạm phát điện nhiệt khí thải công suất 2.950 kW, lắp
cho dây chuyền lò nung số 1 năng suất 3.000 tấn clinker/ngày của Nhà máy xi măng
Kiên Lương - Công ty Cổ phần Xi măng Hà Tiên 1. Sau hơn 10 năm hoạt động, trạm

3



phát điện tận dụng nhiệt khí thải tại Nhà máy xi măng Kiên Lương vẫn đang hoạt
động ổn định, mang lại lợi ích kinh tế - xã hội, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi
trường; làm giảm đáng kể giá thành sản xuất xi măng; hệ thống thiết bị của trạm phát
điện làm việc tin cậy và ổn định, không làm ảnh hưởng tới việc vận hành của dây
chuyền sản xuất xi măng.
Đối với Việt Nam nền kinh tế đang trên đà phát triển mạnh mẽ; nhu cầu sử dụng
năng lượng ngày một nhiều, trong khi nguồn cấp điện đang thiếu hụt khá lớn. Theo
quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2011-2020 và định hướng tới năm
2030, theo phương án phụ tải cao tới năm 2020 chúng ta cần bổ sung 55.000 MW, tới
năm 2030 bổ sung thêm 71.800MW, trong đó EVN chỉ có khả năng đầu tư một phần,
còn lại phải huy động từ các ngành khác (kể cả việc phải mua điện từ Trung Quốc).
Nguyên nhân chủ yếu là do tốc độ phát triển các nhà máy điện chưa đáp ứng yêu cầu
(thường chậm tiến độ), các nguồn nhiên liệu hoá thạch ngày càng cạn kiệt và giá
không ngừng tăng cao, một số nguồn năng lượng đang bị bỏ phí hoặc sử dụng không
hiệu quả. Để khắc phục tình trạng này Đảng và Nhà nước đã vạch ra đường lối chỉ
đạo và hoạch định chính sách rất cụ thể nhằm: “Tiết kiệm, sử dụng hiệu quả nguồn
năng lượng hiện có, khai thác hợp lý các nguồn tài nguyên; quan tâm đầu tư cho lĩnh
vực môi trường, nhất là các hoạt động thu gom, tái chế, sử dụng lại nhiệt thải”.
Chính vì vậy việc nghiên cứu và áp dụng các giải pháp kỹ thuật sử dụng nguồn khí
thải để phát điện là một trong những yêu cầu chính yếu được nhiều cơ quan, tổ chức
nhà nước và doanh nghiệp sản xuất, kinh doanh quan tâm.
Ngày 29/08/2011, Thủ tướng đã ban hành Quyết định số 1488/QĐ-TTg phê duyệt
Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam giai đoạn 2011 - 2020 và định
hướng đến năm 2030. Các dự án xi măng đầu tư mới có công suất lò nung từ 2.500
tấn clanhke/ngày trở lên, phải đầu tư ngay hệ thống thiết bị tận dụng nhiệt khí thải để
phát điện, trừ các dây chuyên sản xuất xi măng sử dụng chất thải công nghiệp và rác
thải làm nhiên liệu; đối với các nhà máy xi măng đang hoạt động và các dự án xi
măng đang triển khai đầu tư nhưng đã ký hợp đồng cung cấp thiết bị trước ngày

Quyết định này có hiệu lực, phải hoàn thành đầu tư hạng mục này trước năm 2015.

4


Với vai trò là ngành công nghiệp sản xuất vật liệu then chốt, công nghiệp xi măng
có một vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Trước hết công nghiệp xi
măng là một trong những ngành có tỷ trọng đóng góp cho ngân sách Nhà nước cao,
góp phần làm tăng nhanh tổng sản phẩm xã hội (số liệu thống kê nhiều năm gần đây
cho thấy ngành xi măng đóng góp từ 10-12% GDP của toàn ngành công nghiệp).
Công nghiệp xi măng phát triển thu hút được một lực lượng lao động lớn, góp phần
vào việc giải quyết tình trạng dư thừa lao động cho xã hội. Sự phát triển của công
nghiệp xi măng cũng thúc đẩy nhiều ngành công nghiệp và dịch vụ khác cùng phát
triển như các ngành cơ khí, giao thông, năng lượng, xây dựng, tư vấn, thiết kế... Việc
hình thành các nhà máy xi măng cũng đồng thời tạo nên các khu dân cư tập trung là
tiền đề cho việc hình thành các khu đô thị mới góp phần vào sự nghiệp đô thị hoá đất
nước.
Nhận thức được vai trò quan trọng đó, Nhà nước đã quan tâm đặc biệt tới ngành
công nghiệp xi măng với mục tiêu khai thác tối đa các tiềm năng và nguồn lực sẵn có
trong nước như nguyên, nhiên liệu, con người... để đầu tư phát triển sản xuất, tạo ra
sản phẩm phục vụ cho công cuộc kiến thiết xây dựng các cơ sở vật chất xã hội.
Theo quy hoạch Điện VII, nhu cầu tiêu thụ điện năng toàn quốc sẽ tăng từ 14% 16%/năm cho giai đoạn 2011-2015, khoảng 11,5% cho giai đoạn 2016-2020 và
khoảng 7,4% - 8,4% cho giai đoạn 2021-2030. Với quy hoạch này, hiện nay EVN
cũng đang phải đối mặt với nhiều khó khăn. Vấn đề thứ nhất, đó là nguồn vốn. Theo
những số liệu trên rõ ràng nhu cầu vốn đầu tư là con số quá lớn đối với nền kinh tế
đất nước. Theo đánh giá chung, nhu cầu vốn đầu tư cần huy động giai đoạn 20102025 cho các dự án điện, trung bình hàng năm sẽ không dưới 5-6 tỷ USD. Trong khi
đó Theo báo cáo của EVN và Bộ Công Thương, trong những năm gần đây do kinh
doanh gặp nhiều khó khăn nên việc tích lũy nguồn vốn tự có cũng hạn chế. Để tạo
nguồn vốn cho đầu tư phát triển theo Quy hoạch điện VII, EVN đang tập trung một
số giải pháp như tiết giảm chi phí, tăng doanh thu và vay vốn. Tuy nhiên, tính khả thi

của tăng doanh thu trên cơ sở tăng giá điện sẽ gặp khó khăn vì phải tính đến sức chịu
đựng của các doanh nghiệp, người dân và nguy cơ lạm phát của nền kinh tế... Về vay

5


vốn, đặc biệt vay vốn nước ngoài của EVN cũng không hề dễ dàng vì dư nợ của EVN
hiện nay là lớn. Ngoài ra, các khoản nợ của EVN tại các ngân hàng trong nước cũng
không hề nhỏ. Khó khăn nữa đó là, Quy hoạch điện VII đã chỉ ra, đến năm 2015 sẽ
phải nhập khẩu than cho điện. Đây là những bất cập không chỉ về giá mà còn là vấn
đề chủ động trong sản xuất kinh doanh. Trong khi mỗi nhà máy nhiệt điện than cần
số vốn tới hàng tỷ USD nên cần tính toán cân nhắc kỹ trong đầu tư để tận dụng tuổi
thọ cho nhà máy sao cho khỏi lãng phí. Hoặc các mỏ khí chỉ tồn tại 15-20 năm, các
máy điện hạt nhân phải nhập nguyên liệu từ nước ngoài… Vì vậy, việc xây dựng nhà
máy tuabin khí hay nhà máy điện hạt nhân cũng phải tính toán kỹ để đảm bảo tính
hợp lý trong khâu đầu tư.
Theo Quyết định của Thủ tướng Chính phủ, Quy hoạch Điện VII xác định mục
tiêu ưu tiên phát triển nguồn năng lượng tái tạo (điện gió, điện mặt trời, điện sinh
khối,...) cho sản xuất điện. Phát triển nhanh, từng bước tăng tỷ trọng của điện năng từ
sản xuất từ nguồn năng lượng này từ mức 3,5% năm 2010, lên 4,5% tổng điện năng
sản xuất vào năm 2020 và đạt 6% vào năm 2030. Qui hoạch này cũng khuyến khích
đầu tư phát triển vào ngành điện, sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả.
Qua các phân tích nêu trên, có thể thấy rõ Chính phủ đang khuyến khích các dự
án phát điện dựa trên các nguồn năng lượng tái tạo, các nguồn nhiệt thừa, khuyến
khích sử dụng điện tiết kiệm và hiệu quả. Chính vì lẽ đó, việc nghiên cứu tìm kiếm
các nguồn cung cấp mới hoặc tận dụng các nguồn năng lượng dư thừa sẵn có để phát
bổ sung cho nhu cầu điện năng trong giai đoạn tới là hướng đi thiết thực. Theo tốc độ
đầu tư các dự án xi măng như hiện nay, đến năm 2020 trên lãnh thổ Việt Nam sẽ có
hơn 100 dây chuyền có công suất trên 2500 tấn clinker/ngày, sản xuất xi măng theo
phương pháp khô với sản lượng xi măng lên đến 130 triệu tấn, đến năm 2030 thêm

khoảng 6 dây chuyền, đưa sản lượng xi măng toàn quốc sẽ lên tới 140 triệu tấn. Nếu
50% các dây chuyền lắp đặt hệ thống tận dụng nhiệt thừa để phát điện thì sẽ có thêm
khoảng 220 MW tương đương 1 nhà máy nhiệt điện cỡ vừa và đây là một con số
đáng kể vừa mang lại hiệu quả cho Nhà máy sản xuất xi măng, vừa góp phần khắc
phục sự thiếu hụt điện năng trong toàn quốc.

6


1.2 Ý nghĩa của việc tận dụng nhiệt khí thải để phát điện
Thực tế trên thế giới đã có nhiều nước lắp đặt trạm phát điện khí thải vào dây
chuyền xi măng. Ở châu Á, Nhật Bản đã nghiên cứu và chế tạo các lò hơi tận dụng
nhiệt khí thải và các tuốc bin sử dụng hơi nước. Năm 2000, Tổ chức phát triển nguồn
năng lượng mới NEDO của Nhật đã tặng cho Việt Nam một hệ thống thiết bị trạm
phát điện nhiệt khí thải công suất 2.950 kWh lắp vào dây chuyền xi măng hệ khô lò
quay công suất clinker 3.000 tấn/ngày tại Nhà máy xi măng Hà Tiên 2. Sau 7 năm
hoạt động, trạm phát điện nhiệt khí thải tại Nhà máy xi măng Hà Tiên 2 đã phát ra
105 triệu kWh, mang lại lợi ích rõ rệt trên các phương diện kinh tế xã hội, tiết kiệm
năng lượng, bảo vệ môi trường, làm giảm giá thành sản xuất xi măng, hệ thống thiết
bị của trạm phát điện làm việc ổn định, không ảnh hưởng tới sản xuất xi măng.
Việc đầu tư một trạm phát điện tận dụng nhiệt khí thải là hết sức cần thiết phù
hợp với chiến lược và quy hoạch phát triển ngành xi măng, phù hợp với chính sách
Nhà nước về tiết kiệm, đáp ứng nhu cầu đòi hỏi của thực tế. Đồng thời nó cũng tận
dụng được các điều kiện thuận lợi về năng lực và cơ sở hạ tầng kỹ thuật hiện có của
các Công ty xi măng. Về mặt kỹ thuật, đầu tư một trạm phát điện tận dụng khí thải
trong nhà máy xi măng có thể cung cấp cho dây chuyền sản xuất xi măng một lượng
điện chiếm khoảng 20%÷25% lượng điện tiêu thụ từ lưới điện, làm cho công việc vận
hành dây chuyền được ổn định hơn, giảm tổn thất điện năng trong truyền tải, góp
phần quan trọng trong việc giảm chi phí năng lượng đầu vào, sử dụng hiệu quả nguồn
nhiên liệu, cải thiện môi trường và mang lại lợi ích lớn lao về kinh tế và xã hội.

Kinh tế nước ta đang phát triển rất mạnh mẽ, nhu cầu sử dụng năng lượng ngày
một cao hơn, nhiều hơn, trong khi đó điện lại thiếu trầm trọng, tốc độ phát triển các
nhà máy điện chưa đáp ứng yêu cầu, thường chậm tiến độ, các nguồn nhiên liệu hóa
thạch trở nên đắt đỏ, một số nguồn năng lượng đang bị bỏ phí hoặc sử dụng không
hiệu quả. Việc xây dựng một tổ hợp, bộ phận bên cạnh nhà máy thu hồi nhiệt thải
công nghiệp nói chung và trong ngành xi măng nói riêng là một lựa chọn mang tính
kinh tế và góp phần bảo vệ môi trường trong sạch. Đưa vào thực tế mô hình này là

7


một thành tựu về khoa học công nghệ đột phá về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi
trường, đưa năng suất xanh vào ngành công nghiệp sản xuất xi măng, giúp ngành Xi
măng phát triển theo hướng bền vững, an toàn và hiệu quả.
1.3 Hệ SCADA
1.3.1 Định nghĩa
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống thu thập dữ
liệu, giám sát và điều khiển các quá trình từ xa. Người vận hành có thể nhận biết và
điều khiển hoạt động các thiết bị thông qua máy tính và mạng truyền thông. Nói cách
khác, SCADA thường được dùng để chỉ tất cả các hệ thống máy tính được thiết kế để
thực hiện các chức năng sau:
-

Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến.

-

Xử lý và thực hiện các phép tính trên các dữ liệu thu thập được.

-


Hiển thị các dữ liệu thu thập được và kết quả đã xử lý.

-

Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đó đến các thiết bị của nhà
máy.

-

Xử lý các lệnh điều khiển tự động hoặc bằng tay một cách kịp thời và chính
xác.

1.3.2 Phân loại hệ SCADA
Các hệ thống SCADA được phân làm bốn nhóm chính với các chức năng:
-

SCADA độc lập / SCADA nối mạng

-

SCADA không có khả năng đồ hoạ / SCADA có khả năng xử lý đồ hoạ thông
tin thời gian thực.

Bốn nhóm chính của hệ thống SCADA:
Hệ thống SCADA mờ (Blind): Đây là hệ thống đơn giản, nó không có bộ phận
giám sát. Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống này thu thập và xử lý dữ liệu bằng đồ thị.
Do tính đơn giản nên giá thành thấp.
Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực: Đây là hệ thống SCADA
có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu. Nhờ tập tin cấu hình của máy khai báo

trước đấy mà hệ có khả năng mô phỏng tiến trình hoạt động của hệ thống sản xuất.

8


Tập tin cấu hình ghi lại trạng thái hoạt động của hệ thống. Khi xảy ra sự cố thì hệ
thống có thể báo cho người vận hành để xử lý kịp thời. Cũng có thể hệ sẽ phát ra tín
hiệu điều khiển dừng hoạt động của tất cả máy móc.
Hệ thống SCADA độc lập: Đây là hệ có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu với
một bộ vi xử lý. Hệ này chỉ có thể điều khiển được một hoặc hai máy móc. Vì vậy hệ
này chỉ phù hợp với những sản xuất nhỏ, sản xuất chi tiết.
Hệ thống SCADA mạng: Đây là hệ có khả năng giám sát và thu thập dữ liệu với
nhiều bộ vi xử lý. Các máy tính giám sát được nối mạng với nhau. Hệ này có khả
năng điều khiển được nhiều nhóm máy móc tạo nên dây chuyền sản xuất. Qua mạng
truyền thông, hệ thống được kết nối với phòng quản lý, phòng điều khiển, có thể
nhận quyết định điều khiển trực tiếp từ phòng quản lý hoặc từ phòng thiết kế. Từ
phòng điều khiển có thể điều khiển hoạt động của các thiết bị ở xa.
1.3.3 Cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA
Một hệ thống SCADA cơ bản có các thành phần chính là: MTU, RTU và thành
phần truyền thông.

Hình 1.1: Cấu trúc một hệ SCADA đơn giản

9


Giám sát
viên

CS


MTU

Đối
tượng
điều khiển

RTU

Hình 1.2: Sơ đồ thành phần cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA
Web
Server

SCADA
Station

Flow
measur.

T
Temp
measur.

Modules of factory
resource management

VB, C++
Applications

SCADA

Station

P
Pressure
measur.

Relation DB

Realtime
DB

Actuator
Analog I/O,
Discrete I/O

Configuration
and maintenance

Control objects

Hình 1.3: Cấu trúc hệ thống SCADA hiện đại
1.3.3.1 MTU ( Master Terminal Unit)
MTU là trung tâm của một hệ thống SCADA, trong thực tế nó thường là một hệ
máy tính công nghiệp. MTU giao tiếp với người điều hành và RTU thông qua khối

10


truyền thông. Ngoài ra MTU còn được kết nối với các thiết bị ngoại vi như monitor,
máy in và có thể kết nối với mạng truyền thông.

Nhiệm vụ của MTU bao gồm:
-

Cập nhật dữ liệu từ các thiết bị RTU và nhận lệnh từ người điều hành.

-

Xuất dữ liệu đến các thiết bị thi hành RTU.

-

Hiển thị các thông tin cần thiết về các quá trình cũng như trạng thái của các
thiết bị lên màn hình giúp cho người điều hành giám sát và điều khiển.

-

Lưu trữ, xử lý các thông tin và giao tiếp với các hệ thống thông tin khác.
1.3.3.2 RTU (Remote Terminal Unit)

RTU thu nhận thông tin từ xa, thường đặt tại nơi làm việc để thu nhận dữ liệu và
thông tin từ các thiết bị hiện trường như các valve, các cảm biến, các đồng hồ đo…
gửi đến MTU để xử lý và thông báo cho người điều hành biết trạng thái hoạt động
của các thiết bị hiện trường. Mặt khác, nó nhận lệnh hay tín hiệu từ MTU để điều
khiển hoạt động của các thiết bị theo yêu cầu.
Thông thường các RTU lưu giữ thông tin thu thập được trong bộ nhớ của nó và
đợi yêu cầu từ MTU mới truyền dữ liệu. Tuy nhiên, ngày nay các RTU hiện đại có
các máy tính và PLC có thể thực hiện điều khiển trực tiếp qua các địa điểm từ xa mà
không cần định hướng của MTU.
1.3.3.3 Khối truyền thông
Là truyền thông giữa các khối thiết bị với nhau gồm phần cứng và phần mềm.

Phần cứng: là các thiết bị kết nối như modem, hộp nối, cáp truyền và các thiết bị
thu phát vô tuyến (trong hệ thống không dây_ wireless), các trạm lặp (trong trường
hợp truyền đi xa.
Phần mềm: đó là các giao thức truyền thông (protocol), các ngôn ngữ lập trình
được dùng để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau.
CPU của RTU nhận luồng dữ liệu nhị phân theo giao thức truyền thông. Các giao
thức có thể là giao thức mở như TCP\IP (Transmission Control Protocol and Internet
Protocol) hoặc các giao thức riêng. Những luồng thông tin được tổ chức theo mô hình
7 lớp ISO/OSI. Mô hình OSI được sử dụng để đặt tiêu chuẩn cho cách trao đổi thông

11


tin với các giao thức. Truyền thông và dữ liệu RTU nhận thông tin của nó nhờ vào sự
nhận dạng mã trong dữ liệu truyền. Dữ liệu này được biên dịch và được CPU điều
khiển thích hợp tác động tại chỗ.
1.3.4 Lợi ích của hệ thống SCADA
-

Tăng hiệu quả và độ tin cậy:
+ Giám sát tập trung.
+ Đánh giá được trạng thái của toàn bộ hệ thống.

-

Giảm chi phí vận hành:
+ Vận hành tập trung, tối thiểu hóa được lượng nhân viên vận hành
+ Cho phép vận hành tối ưu toàn hệ thống

-


Vận hành an toàn:
+ Hạn chế được sai sót trong các thao tác
+ Đánh giá được tác động của vận hành đến các khu vực khác nhau.

1.4 Hệ DCS
1.4.1 Mô hình phân cấp hệ thống
Hệ thống điều khiển trong công nghiệp có thể chia thành 5 cấp như sau:

Hình 1.4: Mô hình phân cấp chức năng của một hệ thống điều khiển và giám sát

12


Càng ở cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn và đòi hỏi
yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng. Một chức năng ở cấp trên
được thực hiện dựa trên các chức năng cấp dưới, tuy không đòi hỏi thời gian phản
ứng nhanh như ở cấp dưới, nhưng ngược lại lượng thông tin cần trao đổi và xử lý
lại lớn hơn nhiều. Thông thường, người ta chỉ coi ba cấp dưới thuộc phạm vi của
một hệ thống điểu khiển và giám sát. Tuy nhiên, biểu thi hai cấp trên cùng (quản lý
công ty và điều hành sản xuất) giúp ta hiểu thêm mô hình lý tưởng một mô hình lý
tưởng cho cấu trúc chức năng tổng thể cho các công ty sản xuất công nghiệp.
Cấp chấp hành: Các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường,
truyền động, và chuyển đổi tín hiệu trong trường hợp cần thiêt. Thực tế, đa số các
thiết bị cảm biến (Sensor) hay cơ cấu chấp hành (actuator) cũng có phần điều khiển
riêng cho việc thực hiện đo lường/ truyền động được chính xác.
Cấp điều khiển: Nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ
các cảm biến, xử lý các thông tin đó theo một thuật toán nhất định và truyền đạt lại
kết quả xuống các cơ cấu chấp hành. Khi còn điều khiển thủ công, thì các nhiệm
vụ đó được các người đứng máy thao tác trực tiếp đảm nhận qua việc theo dõi các

thiết bị đo lường, sử dụng kiến thức và kinh nghiệm để thực hiện những thao tác
cần thiết như: đóng mở van, bấm nút, điều chỉnh cần gạt, núm xoay.Trong một hệ
thống điều khiển tự động hiện đại những nhiệm vụ đó được thực hiện thông qua
điều khiển bằng máy tính.
Cấp điều khiển giám sát: Có chức năng giám sát và vận hành một quá
trình kỹ thuật. Khi đa số các chức năng như đo lường, điều khiển, điều chỉnh, bảo
toàn hệ thống được các cấp dưới thực hiện, thì nhiệm vụ của cấp điều khiển giám
sát là hỗ trợ người sử dụng trong việc cài đặt ứng dụng, thao tác, theo dõi, giám
sát vận hành và xử lý những tình huống bất thường. Ngoài ra, trong một số trường
hợp, cấp này còn thực hiện các bài toán điều khiển cao cấp như điều khiển phối
hợp, điều khiển trình tự và điều khiển theo công thức( ví dụ trong chế biến dược
phẩm, hoá chất). Khác với cấp dưới cấp điều khiển giám sát không đòi hỏi phương
tiện đặc biệt, thiết bị phần cứng đặc biệt ngoài các máy tính thông thường (máy

13


tính cá nhân, máy trạm, máy chủ, terminal....) Việc phân cấp chức năng sẽ tiện lợi
cho việc thiết kế hệ thống và lựa chọn thiết bị.
Cấp điều hành sản xuất: Nhiệm vụ của cấp điều hành sản xuất là nhận các
thông tin về trạng thái làm việc của các quá trình kỹ thuật, các giàn máy, cũng như
của hệ thống điều khiển tự động, các số liệu tính toán, thống kê về diễn biến quá
trình sản xuất và chất lượng sản phẩm. Đồng thời cấp điều hành sản xuất có nhiệm
vụ xử lý các số liệu, lập kế hoạch sản xuất, ra quyết định bảo dưỡng máy móc, tối
ưu hoá sản xuất và đưa các thông tin về các thông số thiết kế, công thức
điều khiển, và mệnh lệnh điều hành xuống cấp dưới. Mặt khác cấp điều hành sản
xuất còn có chức năng là trao đổi thông tin với cấp quản lý công ty. Cấp điều hành
sản xuất bao gồm các máy tính văn phòng nối mạng cục bộ với nhau.
Cấp quản lý công ty: Cấp quản lý công ty là cấp trên cùng trong mô hình
phân cấp hệ thống. Nhiệm vụ của cấp này trao đổi thông tin giữa công ty và khách

hàng thông qua thư điện tử, hội thảo từ xa, dịch vụ truy cập Internet và thương mại
điện tử.... Cấp quản lý công ty còn có nhiệm vụ tính toán giá thành, kế hoạch sản
xuất, thống kê tài nguyên, xử lý đơn đặt hàng. Để kết nối các cấp trong hệ thống
phân cấp với nhau ta sử dụng các hệ thống bus.
Bus trƣờng: Là các hệ thống bus nối tiếp, sử dụng kỹ thuật truyền tin số để
kết nối các thiết bị thuộc cấp điều khiển (PC, PLC) với nhau và với các thiết bị của
cấp chấp hành, hay các thiết bị trường.

Đặc trưng cơ bản của bus trường là tính

năng thời gian thực phải cao, yêu cầu về lượng thông tin thì không cao. Các hệ
thống bus trường thường sử dụng là: Profibus, ControlNet, Modbus, Foundation
Fieldbus, DeviceNet, AS-i, EIB...
Bus hệ thống, Bus quá trình: Dùng để kết nối các máy tính điều khiển và các
máy tính trên cấp điều khiển giám sát với nhau. Qua bus hệ thống các máy tính điều
khiển có thể phối hợp hoạt động, cung cấp dữ liệu quá trình cho trạm kỹ
thuật và trạm quan sát. Đối với Bus hệ thống, tuỳ theo lĩnh vực ứng dụng mà đòi hỏi
về tính năng thời gian thực có được đặt ra một cách ngặt nghèo hay không. Thời gian
phản ứng thông thường trong khoảng vài trăm miligiây. Trong khi đó lưu lượng

14


thông tin lớn hơn nhiều so với bus trường. Các hệ thống bus trường tiêu biểu:
Ethernet, Industrial Ethernet, Profibus-FMS, Fieldbus Foundation’s High Speed
Ethernet.
Mạng xí nghiệp: Là một mạng LAN bình thường, có chức năng kết nối các
máy tính văn phòng thuộc cấp điều hành sản xuất với cấp điều khiển giám sát. Mạng
xí nghiệp không yêu cầu nghiêm ngặt về tính năng thời gian thực. Việc trao đổi dữ
liệu diễn ra không định kỳ, nhưng có khi với số lượng lớn tới hành Mbyte. Hai loại

mạng chủ yếu được dùng là Ethernet và Token-Ring trên cơ sở các giao thức chuẩn
như TCP/IP và IPX/SPX.
Mạng công ty: Đặc trưng của mạng công ty là gần với một mạng
viễn thông hoặc một mạng máy tính diện rộng nhiều hơn trên các phương diện phạm
vi và hình thức dịch vụ, phương pháp truyền thông và các yêu cầu về kỹ thuật.
Mạng công ty thường sử dụng các loại mạng có tốc độ truyền thông và độ an toàn tin
cậy đặc biệt cao, chẳng hạn như: Fast Ethernet, FDDI, ATM,..
1.4.2 Hệ thống điều khiển phân tán DCS
1.4.2.1 Phân loại các hệ thống điều khiển phân tán DCS
1.4.2.1.1 Các hệ DCS truyền thống
Các hệ DCS truyền thống thường sử dụng các bộ điều khiển đặc chủng theo cấu
trúc chung của nhà sản suất. Các hệ thống này có thể kép kín và không theo các
chuẩn truyền thông trong công nghiệp.
1.4.2.1.2 Các hệ lai DCS/PLC
Hệ lai DCS/PLC còn gọi là hệ DCS dựa trên PLC. Hệ thống này có thể là giải
pháp tốt khi cần nâng cấp từ một hệ thống cũ dựa trên cơ sở một hệ SCADA lên DCS.
Hệ thống này có các máy tính trung tâm, các module phân tán. Các PLC ghép mạng
với nhau và ghép nối với module phân tán.
Các PLC có nhiệm vụ thu thập số liệu từ các thiết bị hiện trường có cổng ghép nối
RS, sau đó đưa kết quá lên module phân tán. Các module phân tán sẽ xử lý tín hiệu
và đưa ra quyết dịnh điều khiển thông qua các PLC, đồng thời module phân tán cũng
gủi các thông tin thông qua mạng truyền tin tốc độ cao về hệ thống máy tính trung

15


tâm. Khi người vận hành ra quyết định điều khiển một quá trình nào đó, máy tính sẽ
truyền lệnh đó xuống hệ điều khiển hiện trường và hệ này sẽ thực hiện công đoạn cần
thiết của điều khiển quá trình theo yêu cầu.
Ưu điểm của hệ thống:

+ Có thể điều khiển từng điểm trực tiếp từ màn hình trạm vận hành trung
tâm.
+ Có chế độ dự phòng cho CPU và nguồn cung cấp.
Nhược điểm của hệ thống:
+ Hệ thống tương đối phức tạp.
+ Giá thành cao.
1.4.2.1.3 Các hệ DCS trên nền PC
Đây chính là giải pháp sử dụng máy tính cá nhân PC làm thiết bị điều khiển.Trạm
điều khiển cục bộ chính là một máy tính được cài đặt một hệ điều hành thời gian thực
và giao diện Bus trường, Bus hệ thống.
Ưu điểm của hệ thống:
+ Tính năng mở khả năng đáp ứng tự do.
+ Khả năng tính toán cao và đa chức năng.
+ Các cải tiến lớn trong kỹ thuật máy tính, công nghiệp phần mềm và công
nghệ
Bus trường chính là yếu tố thúc đẩy khả năng cạnh tranh của PC ứng dụng
trong công nghiệp.
1.4.2.2 Mô hình hệ thống điều khiển phân tán
Cấu hình cơ bản của một hệ thống điều khiển phân tán đựơc minh hoạ trên hình
vẽ

bao gồm các thành phần sau:
+ Các trạm điều khiển cục bộ(LCS-Local Control Station), đôi khi còn
được gọi là các khối điều khiển cục bộ (LCU-Local Control Unit) hoặc các
trạm quá trình (PS-Process Station).
+ Các trạm vận hành (OS - Operator Station)
+ Các trạm kỹ thuật (ES – Engineering Station) và các công cụ phát triển

16



+ Hệ thống truyền thông

Hình 2.5: Cấu hình cơ bản của một hệ điều khiển phân tán
1.4.2.2.1 Trạm điều khiển cục bộ:
Thông thường, các trạm điều khiển cục bộ được xây dưng theo cấu trúc module.
Các thành phần của chúng bao gồm:
+ Bộ cung cấp nguồn, thông thường là có dự phòng
+ Khối xử lý trung tâm (CPU), có thể lựa chọn loại có dự phòng
+ Giao diện với bus hệ thống, thông thường cũng có dự phòng
+ Giao diện với bus trường, nếu sử dụng cấu trúc vào/ra phân tán
+ Các module vào/ra số cũng như tương tự, các module vào ra an toàn cháy
nổ.
Các chức năng do trạm điều khiển cục bộ đảm nhiệm bao gồm:
+ Điều khiển quá trình: Điều khiển các mạch vòng kín (nhiệt độ, áp suất,
lưu lượng, độ PH, độ đậm đặc....) Hầu hết các mạch vòng đơn được điều
khiển trên cơ sở luật PID, giải quyết bài toán điều khiển điều chỉnh, điều
khiển tỉ lệ.

17


Các hệ thống hiện đại cho phép điều khiển mờ điều khiển dựa theo mô hình,
điều khiển thích nghi.
+ Điều khiển trình tự (Sequential Control)
+ Điều khiển Logic
+ Điều khiển theo công thức (Recipe Control)
+ Đặt các tín hiệu đầu ra về trạng thái an toàn trong trường hợp có sự cố hệ
thống
+ Lưu trữ tạm thời các tín hiệu quá trình trong trường hợp mất liên lạc với

trạm vận hành.
+ Nhận biết các trường hợp quá ngưỡng giới hạn và đưa ra các cảnh báo, báo
động.
Chính vì đây là thành phần quan trọng nhất trong hệ thống, đại đa số các trạm
điều khiển cục bộ có tính năng kiểm tra và sửa lỗi, cũng như cho phép lựa chọn cấu
hình dự phòng. Một điều quan trọng là một trạm điều khiển cục bộ phải có khả năng
đảm bảo tiếp tục thực hiện các chức năng nói trên trong trường hợp trạm vận hành
hoặc đường truyền bus gặp sự cố.
Các máy tính điều khiển có thể là máy tính đặc chủng của nhà cung cấp, PLC
hoặc máy tính cá nhân công nghiệp. Dựa trên cơ sở này có thể phân loại các
hệ thống điều khiển phân tán hiện nay: Các hệ trên nền PLC (PLC Base DCS) và các
hệ trên nền PC (Computer Base DCS).
Bất kể chủng loại thiết bị nào được sử dụng, các yêu cầu quan trọng nhất về mặt
kỹ thuật được đặt ra cho một trạm điều khiển cục bộ là:
+ Tính năng thời gian thực
+ Độ tin cậy và tính sẵn sàng
+ Lập trình thuận tiện cho phép sử dụng/ cài đặt các thuật toán cao cấp.
+ Khả năng điều khiển lai (liên tục, trình tự và logic)
1.4.2.2.2 Trạm vận hành
Trạm vận hành thực hiện chức năng giao dịch người/máy, hiển thị các thông tin
của hệ thống. Trạm vận hành và trạm kỹ thuật được đặt tại phòng điều khiển trung

18


tâm. Các trạm vận hành có thể hoạt động song song, độc lập với nhau. Để tiện cho
việc vận hành hệ thống, người ta thường sắp xếp mỗi trạm vận hành tương ứng với
một phận đoạn hoặc một phân xưởng. Tuy nhiên, các phần mềm chạy trên tất
cả các trạm hoàn toàn giống nhau, vì thế trong trường hợp cần thiết mỗi trạm đều có
thể chạy thay thết chức năng của các trạm khác.

Các chức năng tiêu biểu của một trạm vận hành gồm có:
+ Hiển thị hình ảnh quá trình (hình ảnh tổng quan, hình ảnh nhóm, hình ảnh
từng mạch vòng, hình ảnh điều khiển trình tự, các đồ thị thời gian thực và
quá khứ.
+ Hiển thị hình ảnh đồ hoạ tự do: Lưu đồ công nghệ, các phím điều khiển
+ Hỗ trợ vận hành hệ thống qua các công cụ thao tác tiêu biểu, các hệ thống
hướng dẫn chỉ đạo và hướng dẫn trợ giúp.
+ Tạo và quản lý các công thức điều khiển (cho điều khiển mẻ)
+ Xử lý các sự kiện sự cố
+ Xử lý, lưu trữ và quản lý dữ liệu
+ Chẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống
+ Hỗ trợ lập báo cáo tự động
Khác với các trạm điều khiển, hầu hêt các hệ DCS hiện đại đều sử dụng các sản
phẩm thương mại thông dụng như máy tính các nhân (công nghiệp) chạy trên nền
Windows NT/2000, hoặc các máy tính chạy trên nền UNIX. Cùng vơi các màn hình
màu lớn với độ phân giải cao để theo dõi quá trình sản xuất, một trạm vận hành hiên
đại bao giờ cũng có các thiết bị thao tác chuẩn như bàn phím, chuột. Một trạm vận
hành có thể bố trí theo kiểu một người sử dụng hoặc nhiều người sử dụng với nhiều
Terminal.
Các phần mềm trên trạm vận hành bao giờ cũng đi kềm đồng bộ với hệ thống,
song thường hỗ trợ các chuẩn phần mềm và chuẩn giao tiếp công nghiệp TCP/IP,
DDE (Dynamic Data Exchange), OLE(Object Linking Embedding), ODBC (Open
Data Base Connection), OPC(OLE for Process Control).

19