Công nghiệp 4.0, được thúc đẩy bởi Internet vạn vật công nghiệp (IIoT), ngày nay tập trung vào “Nâng cao an toàn công nghiệp thông qua công nghệ thông minh”. Trong nghiên cứu điển hình này, ICP DAS chứng minh cách sử dụng công nghệ không dây ZigBee có thể cung cấp giải pháp giám sát rò rỉ khí đốt cho nhà cung cấp xăng dầu lớn nhất Đài Loan. Giải pháp này khắc phục những thách thức phát sinh từ khoảng cách xa trong nhà máy rộng lớn và tránh các mối nguy hiểm trong nhà máy lọc dầu.
Khách hàng trong trường hợp này sở hữu ba nhà máy lọc dầu đang hoạt động để xử lý dầu thô và sản xuất các nguyên liệu thô cơ bản cho sản xuất hóa dầu. Tổng công suất của các nhà máy lọc dầu thô này có thể đạt 720.000 thùng/ngày, chiếm khoảng 70% nguồn cung dầu quốc gia của Đài Loan. Nội dung sau đây xoay quanh một nhà máy đặt tại Cao Hùng, Đài Loan.
Quy mô lớn của nhà máy lọc dầu đặt ra thách thức cho việc phát hiện rò rỉ khí đốt
Nhà máy lọc dầu chiếm diện tích rộng khoảng 170 ha, chứa 26 bể chứa dầu lớn (mỗi bể 6.000 m3) và 8 bể chứa dầu khổng lồ (mỗi bể 50.000 m3). Việc giám sát đồng thời nhiều bể chứa và truyền tất cả dữ liệu khí trở lại trung tâm điều khiển trên khắp đất liền là một thách thức đáng kể, đòi hỏi chi phí đi dây lớn. Ngoài ra, vấn đề về khoảng cách khi đi dây làm tình hình thêm phức tạp.
Vì vậy, khách hàng đã lựa chọn giải pháp phát hiện khí qua công nghệ ZigBee của ICP DAS. Đặc điểm của công nghệ truyền thông không dây ZigBee giải quyết hiệu quả những vấn đề đó và đáp ứng yêu cầu.
Giám sát rò rỉ khí trong nhà máy lọc dầu với công nghệ không dây Zigbee của ICP DAS
Trong giải pháp này, module ZT-2017C chuyển đổi tín hiệu điện thu được từ các cảm biến lắp đặt trong bể chứa dầu thành các giá trị kỹ thuật số có thể đọc được về nồng độ khí. Sau đó, dữ liệu được gửi qua giao tiếp không dây ZigBee đến bộ Repeater ZT-2510 để mở rộng phạm vi tiếp cận của tín hiệu ZigBee, đảm bảo truyền dữ liệu ổn định qua nhà máy lọc dầu quy mô lớn. Sau đó, dữ liệu được truyền đến ZT-2570 và sau đó đến trung tâm điều khiển thông qua Ethernet. SCADA thực hiện giám sát nồng độ khí và cảnh báo nhân viên về những nguy hiểm tiềm ẩn. Kiến trúc hệ thống được hiển thị dưới đây.
ZigBee dựa trên đặc điểm kỹ thuật IEEE 802.15.4 dành cho mạng khu vực cá nhân không dây (WPAN). Là giao thức lý tưởng cho các hệ thống điều khiển phân tán và điều khiển tự động tầm trung đến tầm xa (10–700 mét), được đặc trưng bởi tính đơn giản, khả năng chống nhiễu mạnh mẽ, chi phí thấp và tính năng bảo mật cao.
Mạng ZigBee hỗ trợ một số lượng lớn các nút và cấu trúc liên kết mạng khác nhau, cho phép truyền tin nhắn bằng mạng lưới multi-hop mesh. Trong trường hợp nút bị lỗi, nút khác có thể tiếp quản nút đó và gửi tin nhắn đến thiết bị đích. Mạng đảm bảo truyền dữ liệu không bị gián đoạn trên khoảng cách xa.
ZT-2017C có 8 kênh đầu vào tương tự có thể chuyển đổi tín hiệu điện thành giá trị kỹ thuật số có thể đọc được về nồng độ khí. Sau đó, dữ liệu được gửi đến Bộ lặp ZigBee ZT-2510 thông qua giao tiếp không dây ZigBee.
Bộ lặp - ZigBee Repeater ZT-2510 có thể mở rộng khoảng cách và phạm vi truyền tín hiệu ZigBee, đảm bảo liên lạc thông suốt qua mạng lưới bất chấp sự hiện diện của chướng ngại vật. Trong trường hợp này, ZT-2510 mở rộng phạm vi tín hiệu ZigBee được gửi từ ZT-2017C, giải quyết các vấn đề như khó khăn về nối dây và các vấn đề truyền dữ liệu phát sinh do quy mô rộng lớn của nhà máy lọc dầu.
Bộ chuyển đổi ZT-2570 hỗ trợ cả giao thức Modbus RTU và Modbus TCP. Nó có thể nhận dữ liệu qua giao tiếp không dây ZigBee và sau đó truyền dữ liệu đến SCADA trong trung tâm điều khiển thông qua Ethernet.
AVEVA Edge là một nền tảng toàn diện có khả năng phát triển các ứng dụng HMI và SCADA đầy đủ tính năng với nhiều công cụ cơ bản khác nhau được cung cấp. Nó có thể xây dựng giao diện đồ họa người dùng mạnh mẽ và bao gồm các tính năng tiêu chuẩn như OPC UA và OPC Classic (HDA và DA), xu hướng, cảnh báo, báo cáo, recipes và hỗ trợ cơ sở dữ liệu SQL tích hợp. AVEVA Edge, với khả năng tích hợp và báo cáo mạnh mẽ, hỗ trợ khách hàng thu thập và phân tích dữ liệu lớn. Trong trường hợp này, AVEVA Edge giám sát hiệu quả các sự kiện rò rỉ khí trong nhà máy lọc dầu.
Tăng cường an toàn nhà máy lọc dầu với giải pháp giám sát toàn diện từ ICP DAS
ICP DAS cung cấp giải pháp giám sát năng lượng và môi trường toàn diện, đáp ứng các nhu cầu cụ thể của ngành. Các sản phẩm bao gồm:
Series PM – đồng hồ đo điện thông minh hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông Modbus RTU/TCP/ Ethernet IP/ CANopen, . Dòng sản phẩm này có độ chính xác đo cao (<0,5%, PF=1) và cung cấp dữ liệu tiêu thụ năng lượng đáng tin cậy, cho phép người dùng theo dõi mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị trong thời gian thực.
Series DL-1000 – module, cảm biến ghi dữ liệu chất lượng không khí có thể đo O2, CO, CO2, HCHO, NH3, H2S, TVOC, PM1/2.5/10, nhiệt độ và độ ẩm. Sản phẩm có thể lưu trữ tới 180.000 bản ghi có dấu ngày và giờ. Khi nồng độ khí và các hạt có hại vượt quá giá trị tiêu chuẩn, máy sẽ đưa ra cảnh báo.
Series iSN – module phát hiện rò rỉ chất lỏng, cho phép phát hiện các sự kiện rò rỉ chất lỏng như rò rỉ nước quy mô lớn và rò rỉ trên đường ống nước. Sau đó, các mô-đun sẽ gửi dữ liệu trở lại trung tâm điều khiển, thông báo cho nhân viên phù hợp về các sự kiện rò rỉ.
tM-PD3R3 truyền dữ liệu từ đầu đọc thẻ từ hệ thống kiểm soát truy cập đến Bộ tập trung PMC-2241M bằng Modbus RTU. PMC-2241M thực hiện kiểm soát truy cập và mở khóa cửa khi đầu đọc thẻ cho phép một người vào. Ngược lại, PMC-2241M gửi thông báo cảnh báo đến nhân viên quản lý khi đầu đọc thẻ từ chối thẻ lạ. Hệ thống này giúp khách hàng đạt được quyền kiểm soát truy cập vào nhà máy một cách hiệu quả vì mục đích bảo mật.
Bộ tập trung dữ liệu Modbus MDC-211-ZT có các giao diện Ethernet, RS-232, RS-485 và ZigBee. Nó có thể nâng cấp thiết bị ban đầu bằng giao thức Modbus RTU để giao tiếp bằng giao thức Modbus TCP. MDC-211-ZT kết hợp dữ liệu được đọc lại từ các thiết bị phụ khác nhau thành định dạng địa chỉ liên tục, cho phép máy chủ đọc lại dữ liệu của nhiều thiết bị phụ cùng một lúc. Điều này tiết kiệm thời gian hơn vì nó thay thế việc polling được sử dụng trước đây.
Bộ quản lý năng lượng tập trung IIoT PMC-2241M thực hiện các chức năng điều khiển logic tự động, giám sát từ xa, thu thập dữ liệu, tính toán, lập lịch và gửi thông báo cảnh báo qua email và Line, v.v. Câu lệnh IF-THEN-ELSE tích hợp cho phép gửi tin nhắn cảnh báo được gửi dựa trên các quy tắc logic được cấu hình sẵn.
IoTstar là phần mềm quản lý đám mây IIoT được phát triển bởi ICP DAS. Nó có thể giám sát, điều khiển và quản lý từ xa các bộ điều khiển IIoT – dòng WISE/PMC/PMD, cũng như các mô-đun I/O, thiết bị và thiết bị được kết nối với bộ điều khiển. IoTstar còn cung cấp giao diện người dùng dựa trên web với tính tiện lợi cao.
Kết luận
Đảm bảo an toàn cho các nhà máy hóa dầu không chỉ quan trọng đối với an toàn công nghiệp mà còn gắn liền với các mối quan tâm về an toàn công cộng và môi trường ở các khu dân cư lân cận. Rò rỉ khí gas trong nhà máy có thể gây ô nhiễm không khí và dễ gây nổ. Ngoài ra, các nhà máy lọc dầu còn chứa một lượng lớn chất dễ cháy nổ làm tăng nguy cơ xảy ra tai nạn, đe dọa trực tiếp đến tính mạng của công nhân và ảnh hưởng đến sức khỏe, sự an toàn và tính mạng của người dân gần đó.
“An toàn” và “độ tin cậy” là giá trị cốt lõi của ICP DAS trong quá trình phát triển sản phẩm trong nhiều thập kỷ. Công ty chuyên tâm phát triển các công nghệ mới và cung cấp các sản phẩm đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng ứng dụng dựa trên điều kiện hiện trường. Trong tương lai, ICP DAS sẽ tiếp tục cung cấp các giải pháp phù hợp tập trung vào giám sát và an toàn môi trường.