Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo hệ thống SCADA phục vụ an toàn lao động trong khai thác hầm lò

B KHOA H$C VÀ CÔNG NGH%
Vi'n NC )i'n t+, Tin h.c, T0 12ng hóa
156A Quán Thánh, Ba )ình, Hà N2i
   &   








Báo cáo t ng k$t D' án:
HOÀN THI %N CÔNG NGH% CH3 T4O H%
TH6NG SCADA PH7C V7 AN TOÀN LAO
) NG TRONG KHAI THÁC H9M LÒ



Ch nhi"m d% án: TS. Nguy'n Th) Truy"n

Hà Ni, 03/ 2010

D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
1



M7C L7C
PH9N I : M) +-U 8
I. Xu/t x1 d' án 8
II. CÁC THÔNG TIN CHUNG V3 D5 ÁN 8
III. CÁC V7N +3 CHUNG 9
1. Tình hình xu t khí mêtan trong các m$ than hi&n nay 9
2. Th(c tr*ng các h& th+ng ,ã ,)-c /ng d1ng t*i Vi&t Nam 10
2.1. H th#ng giám sát khí m% c&a Ba Lan 11
2.2. H th#ng giám sát khí m% c&a Nh(t B*n 12

2.3. So sánh +u nh+,c .i/m c&a h th#ng. 12
3. Yêu c3u c5a ng)6i s8 d1ng t*i Vi&t Nam và các v n ,9 c3n hoàn thi&n 13
4. Các v n ,9 công ngh& ,ã gi:i quy;t ,)-c c5a d( án 13
4.1. Các v1n .2 công ngh c3n gi*i quy4t 13
4.2. Các n5i dung .ã hoàn thi n cho s*n ph6m c&a d7 án 14
5. S:n ph<m c5a d( án 15
5.1. Tr8m máy tính ch& và t& .i2u khi/n 15
5.2. 93u .o khí mêtan 15
5.3. 93u .o khí CO 15
5.4. B5 ngu;n và .i2u khi/n .óng c<t 15
PH9N I I : THI8T K8 H9 TH:NG 17
IV. THI8T K8 H9 TH:NG SCADA 17
1. C. s>, quan ,i?m thi;t k; các thành ph3n trong h& th+ng 17
1.1. C- s> thi4t k4 các thành ph3n trong h th#ng 17
1.2. C1u trúc các thành ph3n trong h th#ng 17
2. Thi;t k; giao th/c truy9n thông 21
2.1. Giao th?c truy2n thông giAa các t& .i2u khi/n và máy tính ch& 21
2.2. Giao th?c truy2n thông giAa t& .i2u khi/n và các .3u .o 25
V. CÁC V7N +3 CÔNG NGH9 C-N HOÀN THI9N 28
So v1i k't qu3 .4 tài, các v5n .4 công ngh$ c0n c3i ti'n hoàn thi$n nh! sau. 28
1. @+i vAi tr*m thi;t bB ch5 28
2. @+i vAi t5 ,i9u khi?n 28
3. @+i vAi ,3u ,o 28
4. @+i vAi bD nguEn và ,i9u khi?n ,óng cFt 28
PH9N I I I : CH8 T<O CÁC PH-N T= C>A H9 TH:NG 30
I. THI8T K8 CH8 T<O T> +I3U KHI@N VIELINA-WS.0x 30
1. GiAi thi&u chung t5 ,i9u khi?n VIELINA-WS.0x 30
2. Tính nHng và c u hình ph3n c/ng 30
2.1. Tính nCng 30
2.2. L7a chDn v(t t+ linh ki n 30

2.3. C1u hình ph3n c?ng t& .i2u khi/n VIELINA-WS.0x 31
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
2

2.4. B5 truy2n thông cách ly an toàn tia lEa 34
3. L)u ,E ch).ng trình t5 ,i9u khi?n VIELINA-WS.0x 35
4. Các c:i ti;n ch; t*o t5 ,i9u khi?n VIELINA-WS.0x so vAi s:n ph<m c5a ,9 tài
KC03.04 36
4.1. Lý do c*i ti4n ch4 t8o t& .i2u khi/n VIELINA-WS.0x 36
4.2. Các c*i ti4n ch4 t8o t& .i2u khi/n VIELINA-WS.0x 36
4.3. Chi ti4t c*i ti4n ch4 t8o b5 cách ly an toàn tia lEa 37
5. T5 ,i9u khi?n VIELINA-WS.0x ch; t*o ,)-c 37
5.1. Các thông s# kF thu(t 37
5.2. V2 th& tHc pháp lý 38
II. THI8T K8 CH8 T<O +-U +O 38
1. Nguyên tFc thi;t k;, ch; t*o 38
2. L(a chIn các ph3n t8 39
2.1. L7a chDn sensor 39
2.2. L7a chDn các linh ki n khác 40
2.3. Các v1n .2 c3n gi*i quy4t 40
3. Thi;t k; bD ,o khí mêtan VIELINA-CH4. 41
3.1. Thi4t k4 ph3n c?ng b5 .o VIELINA-CH4 41
3.2. Thi4t k4 ph3n m2m VIELINA-CH4 43
4. Thi;t k; máy ,o CO VIELINA-CO 44
4.1. Thi4t k4 ph3n c?ng máy .o CO 44
4.2. Thi4t k4 ph3n m2m máy .o VIELINA-CO 45
5. Các ,3u ,o khí ch; t*o ,)-c 46
5.1. Thi4t bI .o VIELINA-CH4 46
5.2. Thi4t bI .o VIELINA-CO 47

6. Các c:i tiên c5a ,3u ,o VIELINA-CH4 so vAi s:n ph<m c5a ,9 tài KC03.04 48
6.1. K4t c1u v% thi4t bI 48
6.2. C*i ti4n ph3n c?ng 49
6.3. C*i ti4n v2 ph3n m2m 49
III. THI8T K8 CH8 T<O BA NGUBN VÀ +I3U KHI@N 50
1. Nguyên tFc thi;t k;, ch; t*o 50
2. Thi;t k;, ch; t*o BD nguEn và ,i9u khi?n ,óng cFt VIELINA-PCO.04 50
2.1. L7a chDn v(t t+, linh ki n cho thi4t bI 52
2.2. Các v1n .2 c3n gi*i quy4t 53
3. BD nguEn và ,i9u khi?n ,óng cFt ch; t*o ,)-c 55
3.1. Các tính nCng .ã .8t .+,c 55
3.2. Th& tHc pháp lý 55
IV. CH8 T<O BA LCP TRUY3N THÔNG VIELINA-RPS 56
1. GiAi thi&u chung 56
2. Nguyên tFc thi;t k; ch; t*o 56
3. L(a chIn các linh ki&n 56
3.1. CCn c? l7a chDn v(t t+ linh ki n 56
3.2. MHc tiêu l7a chDn 56
4. Tính nHng và c u trúc bD lJp 57
4.1. Tính nCng 57
4.2. C1u trúc c&a b5 lKp 57
5. BD lJp ch; t*o ,)-c 58
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
3

5.1. Thông s# kF thu(t 58
V. PH-N M3M CGMWS VÀ CGMWSNet 59
1. GiAi thi&u chung 59
2. Thi;t k; và cài ,Jt ph3n m9m CGMWS và CGMWSNet 59

2.1. Thi4t k4 ph3n m2m 59
2.2. Cài .Kt ph3n m2m 60
2.3. C1u trúc th/ hi n 60
3. Các ch/c nHng chính 61
3.1. MENU "He thong" (H th#ng) 61
3.2. Ch?c nCng sao l+u dA li u 62
3.3. Ch?c nCng thông tin .i/m .o 63
3.4. Ch?c nCng .Kt .;ng h; h th#ng 63
3.5. Ch?c nCng t7 .5ng k4t n#i khi m1t k4t n#i 64
3.6. Ch?c nCng .Kt kho*ng thLi gian ghi dA li u 64
3.7. Ch?c nCng thoát kh%i ch+-ng trình 65
3.8. MENU "Bao cao" (Báo cáo) 65
3.9. Ch?c nCng nh(t ký k4t n#i 69
3.10. Ch?c nCng dA li u t?c thLi 70
3.11. MENU “Ket noi” (K4t n#i) 70
3.12. Ch?c nCng b(t / t<t k4t n#i 70
3.13. Ch?c nCng .Kt các thu5c tính k4t n#i 71
3.14. MENU "Canh bao" (C*nh báo) 71
3.15. Ch?c nCng ng+Nng báo .5ng 71
3.16. Ch?c nCng nh(t ký báo .5ng 72
3.17. MENU “Bieu do” (Bi/u .;) 73
3.18. MENU “Tro giup” (Tr, giúp) 74
4. S:n ph<m ph3n m9m mAi so vAi s:n ph<m c5a ,9 tài KC03.04 75
VI. TH= NGHI9M H9 TH:NG T<I PHÒNG THÍ NGHI9M 75
1. M1c tiêu th8 nghi&m 75
2. C u hình và nDi dung th8 nghi&m 75
3. Th6i gian và ,Ba ,i?m th8 nghi&m 75
4. K;t qu: th8 nghi&m 75
VII. TH= NGHI9M H9 TH:NG T<I TH5C T8 76
1. M1c tiêu th8 nghi&m 76

2. C u hình và nDi dung th8 nghi&m 76
3. Th6i gian và ,Ba ,i?m th8 nghi&m 76
4. K;t qu: th8 nghi&m 76
PH9N I V : QUI TRÌNH CÔNG NGH9 C>A D5 ÁN 77
VIII. QUI TRÌNH CH8 T<O 77
1. Qui trình ch; t*o t5 ,i9u khi?n 77
1.1. Phân tích c- s> xây d7ng qui trình 77
1.2. Quy trình ch4 t8o t& .i2u khi/n 77
1.3. Quy trình thi4t k4, ch4 t8o các module c&a t& .i2u khi/n VIELINA-
WS.0x 77
1.4. Quy trình ch4 t8o thE t& .i2u khi/n VIELINA-WS.0x 77
1.5. Quy trình s*n xu1t t& .i2u khi/n VIELINA-WS.0x 77
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
4

2. Qui trình ch; t*o ,3u ,o 80
2.1. Quy trình ch4 thE 81
2.2. Quy trình công ngh ch4 t8o hàng lo8t s*n ph6m 81
2.3. Quy trình s*n xu1t 83
2.4. Quy trình hi u chu6n thi4t bI 85
2.5. Quy trình hoàn thi n công ngh ch4 t8o s*n ph6m hàng lo8t 86
3. Qui trình ch; t*o bD nguEn và ,i9u khi?n ,óng cFt 87
3.1. MHc .ích 87
3.2. Ph8m vi áp dHng 87
3.3. Qui trình công ngh ch4 t8o 87
3.4. Các b+Oc ki/m tra và hi u chPnh b5 ngu;n và .i2u khi/n .óng c<t 87
IX. QUY TRÌNH SDN XU7T VÀ +I3U HÀNH 88
1. Danh m1c vKt t) và linh ki&n 88
1.1. Mua v(t t+ linh ki n, ki/m tra và nh(p kho 88

1.2. Nh(n v(t t+ linh ki n ./ s*n xu1t 89
1.3. Chu6n bI v% 90
1.4. Hàn linh ki n dán 90
1.5. Hàn linh ki n c<m 90
1.6. Ki/m tra 91
1.7. V sinh m8ch và v sinh công nghi p 91
1.8. Ki/m tra m8ch 91
1.9. Ch8y thE, hi u chPnh m8ch 92
1.10. L<p m8ch vào v% 92
1.11. Hi u chPnh b5 .o (chPnh 0, calib và .Kt .Ia chP b5 .o) 92
1.12. Ki/m .Inh t8i Trung tâm an toàn m% 92
1.13. 9óng gói s*n ph6m 92
1.14. H+Ong dRn .#i vOi cán b5 phH trách s*n xu1t 93
1.15. L<p .Kt và b*o hành 93
1.16. TSng k4t nâng cao ch1t l+,ng 93
1.17. Qu*n lý thi4t bI 93
1.18. Tài li u s*n xu1t 93
1.19. Ki/m soát quá trình s*n xu1t 94
1.20. Ki/m soát các thi4t bI s*n xu1t 94
PH9N V : K3T LU:N VÀ PH7 L7C BÁO CÁO 9 5
X. K8T LUEN VÀ KI8N NGHF 95
1. K;t qu: th(c hi&n 95
1.1. V2 s*n ph6m 95
1.2. V2 tài li u công ngh 95
1.3. V2 tài li u khoa hDc 95
1.4. V2 h,p .;ng kinh t4 95
1.5. Các k4t qu* khác 95
2. @ánh giá hi&u qu: c5a d( án 96
2.1. Hi u qu* kinh t4 96
2.2. Hi u qu* xã h5i 96

2.3. Hi u qu* v2 khoa hDc công ngh 96
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
5

3. @ánh giá v9 tính mAi, tính sáng t*o c5a d( án 96
3.1. Tính mOi c&a s*n ph6m d7 án 96
3.2. Tính sáng t8o 96
4. @ánh giá m/c ,D hoàn thành c5a d( án 97
4.1. V2 s*n ph6m 97
4.2. V2 kinh phí 97
5. Ki;n nghB 97
LHI CDM *N 99

D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
6

DANH M7C HÌ NH V;
Hình 1 S2 .6 t7ng th9 h$ th*ng SCADA ph,c v, an toàn trong khai thác h0m lò 18
Hình 2 C5u hình tr(m thi't b: ch< gi3n .2n 19
Hình 3 C5u trúc m(ng 21
Hình 4 Vòng quét m(ng 22
Hình 5 Vòng quét m(ng 26
Hình 6 : S2 .6 module c<a m/t t< .i4u khi9n giá thành th5p 31
Hình 7 S2 .6 c<a VIELINA-WS.06 (t!2ng t v1i VIELINA-WS.07) 32
Hình 8 T< .i4u khi9n VI ELI NA-W S.06 (lo(i qu3n lý 8 .0u .o) 33
Hình 9 T< .i4u khi9n VI ELI NA-W S.07 (lo(i qu3n lý 16 .0u .o) 34

Hình 10 Các thi't b: .i$n s= d,ng m(ch cách ly can toàn tia l=a 34
Hình 11 L!u .6 ch!2ng trình t< .i4u khi9n VI ELI NA-W S.0x 35
Hình 12 S2 .6 kh*i thi't b: .o khí mêtan VIELINA-CH4 42
Hình 13 L!u .6 thu>t toán xây d ng ph0n m4m thi't b: .o khí mêtan VIELINA-CH4 43
Hình 14 S2 .6 kh*i t7ng quát thi't b: 44
Hình 15 L!u .6 thu>t toán xây d ng ph0n m4m thi't b: CO (VIELINA-CO) 45
Thi't b: .o n6ng ./ khí CO t(i v: trí .o r6i .!a ra hi9n th: và c3nh báo và ra l$nh .i4u khi9n n'u n6ng ./ khí
v!?t ng!@ng cho phép. B6ng thCi thi't b: cEng g=i tín hi$u .o .!?c v4 trung tâm qua .!Cng truy4n RS485.
Thi't b: có các phím cho phép cài .Ft các thông s* nh! ng!@ng c3nh báo, ng!@ng cHt .i$n, .Ft .:a chI thi't
b:, chInh không t ./ng, calib t ./ng. Các thông s* cài .Ft .!?c l!u trong EEPROM nên không b: m5t dK
li$u khi m5t .i$n. 46
Hình 16 S3n ph5m VIELINA-CH4 .ang .!?c s= d,ng 46
Hình 17 Thi't b: .o khí CO (VIELINA-CO) 47
Hình 18 S2 .6 c5u trúc c<a B/ ngu6n và .i4u khi9n .óng cHt 51
Hình 19 VL B/ ngu6n và .i4u khi9n .óng cHt 55
Hình 20 C5u trúc b/ lFp 57
Hình 21 C=a s7 chính th9 hi$n s2 .6 h$ th*ng và các ch"c nMng c<a ph0n m4m 60
Hình 22 Các menu con trong menu “He thong” 61
Hình 23 C=a s7 .Mng nh>p 62
Hình 24 C=a s7 thay .7i, thêm m>t khNu Admin 62
Hình 25 C=a s7 nh>p thông tin sao l!u bOng tay C=a s7 nh>p thông tin sao l!u t ./ng 62
Hình 26 62
Hình 27 C=a s7 thông tin .i9m .o 63
Hình 28 C=a s7 .Ft .6ng h6 h$ th*ng 64
Hình 29 Màn hình .Ft ch' ./ k't n*i t ./ng khi m5t k't n*i 64
Hình 30 C=a s7 .Ft thCi gian ghi dK li$u 65
Hình 31 Các ch"c nMng trong menu “Bao cao” 65
Hình 32 Ch"c nMng chPn ngày báo cáo 66
Hình 33 Báo cáo d!1i d(ng .6 th: 66
Hình 34 Báo cáo d!1i d(ng b3ng 67

Hình 35 Báo cáo d!1i d(ng .6 th: 68
Hình 36 Báo cáo tháng d!1i d(ng b3ng 69
Hình 37 Báo cáo nh>t ký k't n*i 69
Hình 38 B6 th: dK li$u t"c thCi 70
Hình 39 Menu k't n*i 70
Hình 40 BFt c5u hình k't n*i 71
Hình 41 BFt ng!@ng báo ./ng 72
Hình 42 Nh>t ký báo ./ng 72
Hình 43 Menu bi9u .6 73
Hình 44 Thay .7i bi9u .6 lò 73
Hình 45 Gi1i thi$u 74
Hình 46 Qui trình thi't k' ch' t(o module ch"c nMng 78
Hình 47 Qui trình ch' t(o th= t< .i4u khi9n VIELINA-WS.0x 79
Hình 48 Qui trình s3n xu5t t< .i4u khi9n VIELINA-WS.0x 80
Hình 49 Quy trình công ngh$ ch' th= s3n phNm 82
Hình 50 Quy trình s3n xu5t và hi$u chInh s3n phNm 83
Hình 51 Quy trình hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o s3n phNm hàng lo(t 86


D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
7




DANH SÁCH CÁN B KHOA H$C CHÍ NH
THAM GI A TH=C HI %N D= ÁN

STT

Tên Ghi chú
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
NguyQn Th' Truy$n
NguyQn Công Hi$u
Luy$n Tu5n Anh
Ki4u M(nh C!Cng
NguyQn Th' Vinh
NguyQn VMn C!Cng
NguyQn Cao S2n
NguyQn Danh DEng
Lê Quang Vinh
NguyQn Th' Hùng
Ch< nhi$m d án
Nghiên c"u, hoàn thi$n s3n phNm
Nghiên c"u, hoàn thi$n s3n phNm
Nghiên c"u, hoàn thi$n s3n phNm
Nghiên c"u, hoàn thi$n s3n phNm
Nghiên c"u, hoàn thi$n s3n phNm
Th= nghi$m, .ánh giá s3n phNm
Th= nghi$m, .ánh giá s3n phNm

Th= nghi$m, .ánh giá s3n phNm
Th= nghi$m, .ánh giá s3n phNm









D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
8

PH9N I : M) +-U
I. Xu/t x1 d' án
D án là k't qu3 c<a .4 tài c5p Nhà n!1c mã s* KC.03.04: Nghiên c?u thi4t k4 ch4
t8o h SCADA phHc vH an toàn lao .5ng trong ngành khai thác h3m lò; thu/c ch!2ng
trình khoa hPc công ngh$ c5p Nhà n!1c v4 T ./ng hoá KC.03 giai .o(n 2001-2005.
B4 tài .!?c .ánh giá nghi$m thu ngày 10 tháng 8 nMm 2004 và Gi5y ch"ng nh>n .Mng
ký k't qu3 .4 tài nghiên c"u KHCN s* 5716/KQNC-TTKHCN.
D án .!?c th c hi$n trên c2 sS: Quy't .:nh s* 1598/QB-BKHCN ngày 06 tháng 8
nMm 2007 c<a B/ tr!Sng B/ Khoa hPc và Công ngh$ v4 vi$c phê duy$t các t7 ch"c và cá
nhân trúng tuy9n ch< trì .4 tài, d án SXTN c5p Nhà n!1c nMm 2007 (.?t I) thu/c ch!2ng
trình “Nghiên c"u, phát tri9n và "ng d,ng công ngh$ t ./ng hoá”, mã s* KC.03/06-10;
Quy't .:nh s* 2721/QB-BKHCN ngày 15 tháng 11 nMm 2007 c<a B/ tr!Sng B/ Khoa
hPc và Công ngh$ v4 vi$c phê duy$t kinh phí 03 .4 tài, 01 d án SXTN bHt .0u th c hi$n
nMm 2007 thu/c Ch!2ng trình Nghiên c"u, phát tri9n và "ng d,ng công ngh$ t ./ng hoá,
mã s* KC.03/06-10 và H?p .6ng NCKH&PTCN s*: 02/2007/HB-DACT- KC.03.02/06-

10 ký ngày 16 tháng 02 nMm 2008.

II. CÁC THÔNG TIN CHUNG V3 D5 ÁN
q Tên d án: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò.
q Thu/c ch!2ng trình KHCN c5p Nhà n!1c: Nghiên c"u khoa hPc và phát tri9n công
ngh$ T ./ng hoá, Mã s* ch!2ng trình: KC.03
q C5p qu3n lý: Nhà n!1c
q ThCi gian th c hi$n: 30 tháng (12/2007 - 05/2010)
q Kinh phí th c hi$n d án: 7.400 tri$u .6ng
§ Trong .ó, tT Ngân sách s nghi$p khoa hPc: 2.200 tri$u .6ng
§ Kinh phí thu h6i: 1.540 tri$u .6ng
q T7 ch"c ch< trì th c hi$n d án: Vi$n NC Bi$n t=, Tin hPc, T ./ng hoá
q B:a chI: 156A Quán Thánh, Hà N/i
q Bi$n tho(i: (04) 7164855 Fax: (04) 7164842
q Ch< nhi$m d án: NguyQn Th' Truy$n
q HPc v:: Ti'n sU Ch"c v,: Vi$n tr!Sng Vi$n NC Bi$n t=, Tin hPc, T ./ng hoá
q B:a chI: 156A Quán Thánh, Hà N/i
q Bi$n tho(i: CQ: (04) 7140150 NR: (04)7540302 Mobile:0912095442
q E-mail:

D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
9

III. CÁC V7N +3 CHUNG
1. Tình hình xu/t khí mêtan trong các mJ than hiKn nay
Khí mêtan (CH4) có ngu6n g*c tT than (gPi tHt là khí than) là m/t trong nhi4u lo(i khí
thiên nhiên .!?c hình thành trong quá trình sinh hoá bi'n .7i v>t ch5t hKu c2 ban .0u
và quá trình bi'n ch5t than ti'p theo d!1i tác ./ng c<a nhi$t và áp su5t.

Khí mêtan có th9 cháy và n7 khi gFp ngPn l=a tr0n và n6ng ./ khí tT (5 ÷ 15)% (kh3
nMng dQ cháy n7 nh5t là 9,5%). Bi4u ki$n cháy n7 c<a khí mêtan (CH4) ph, thu/c ch<
y'u vào các y'u t*: n6ng ./ c<a khí mêtan (%CH4), n6ng ./ khí Oxy (%O2), áp su5t
(at), Nhi$t ./ (oC) và ./ Nm t!2ng .*i (%RH). Khi có s c* cháy n7 thì trong h0m lò
nhi$t ./ có th9 lên t1i 2650
o
C và áp su5t lên t1i 10at. Ph!2ng trình ph3n "ng t7ng quát
cho khí cháy là:
CmHn + (m+n/4)O2 ==> mCO2 + (n/2)H2O
V1i khí mêtan ta có ph!2ng trình cháy:
CH4 + 2O2 ==> CO2 + 2H2O
Hi$n nay chúng ta .ang tMng c!Cng hình th"c khai thác than h0m lò nh!ng khai thác
càng xu*ng sâu thì nguy c2 cháy n7 khí mêtan ngày càng l1n. Vi$c xu5t khí mêtan
trong mL than là m/t quá trình diQn ra th!Cng xuyên, cMn c" vào m"c ./ và hình th"c
xu5t khí mêtan ng!Ci ta phân lo(i mL nh! sau:
BLng 1 : Phân lo8i m% theo khí mêtan
X'p lo(i mL B/ thoát khí mêtan t!2ng .*i (m3/T.than.ng.)
I < 5
II TT 5 .'n < 10
III TT 10 .'n < 15
Siêu h(ng
≥
15, nhKng mL có nguy hi9m xì khí
Nguy hi9m ph,t khí b5t ngC ML h0m lò khai thác các vIa than nguy hi9m ph,t
than và khí b5t ngC
Hi$n nay, hàng nMm T>p .oàn công nghi$p than và khoáng s3n Vi$t Nam (TKV) luôn
ti'n hành .ánh giá và phân lo(i mL theo m"c ./ thoát khí mêtan trên 1 t5n than trong 1
ngày .êm. K't qu3 phân lo(i mL nMm 2007 nh! S b3ng 2.
Theo b3ng 1 thì hi$n trong TKV chI có Công ty than M(o Khê là mL siêu h(ng, Công
ty than Quang Hanh là mL lo(i III, còn h0u h't các mL là mL lo(i I. Tuy nhiên, qua

trao .7i chúng tôi .!?c bi't nhi4u khi phân lo(i này cEng ch!a ph3n ánh .úng kh3
nMng xu5t khí S các mL, vì v>y sau v, tai n(n cháy n7 h0m lò ngày 6/3/2006 S Công ty
than Th*ng Nh5t TKV .ã quy .:nh tMng c!Cng vi$c ki9m tra giám sát khí trong h0m lò
b5t k9 là mL lo(i nào cEng ph3i lHp .Ft h$ th*ng giám sát t>p trung. Vi$c lHp .Ft h$
th*ng giám sát t>p trung ph3i hoàn thành vào cu*i nMm 2008.
BLng 2 : K4t qu* phân lo8i m% nCm 2007
TT ML
B/ thoát khí CH4
t!2ng .*i (m3/T.ng.)
X'p lo(i mL
1 Khu 56 M(o Khê 15,20 Siêu h(ng
2 Quang Hanh (vIa 10 khu II) 6,94 III
3 Vàng Danh 1,57 I
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
10

4 Hà L0m 0,37 I
5 Cao ThHng 0,80 I
6 Giáp KhNu 0,70 I
7 Thành Công 0,50 I
8 Nam MVu 0,25 I
9 Th*ng Nh5t (L/ Trí) 3,67 II
10 D!2ng Huy 0,47 I
11 Khe Chàm 3,85 II
12 Mông D!2ng 0,92 I
13 Bông BHc (XN148) 3,64 I

Bánh giá chung: Các mL than .4u có kh3 nMng xu5t khí l1n, tuy nhiên hàm l!?ng khí
mêtan .o .!?c t(i các mL ph, thu/c vào tình tr(ng thông gió c<a mL. Mó thông gió t*t

thì n6ng ./ th5p còn thông gió kém thì n6ng ./ cao. Do .ó, m"c ./ an toàn v4 khí
mêtan hoàn toàn ph, thu/c vào vi$c thông gió. Th c t' nhKng nMm vTa qua cho th5y
các tai n(n cháy n7 mL l(i hay xNy ra S các mL lo(i I, .i4u này có th9 do s ch< quan
c<a con ng!Ci khi th5y c5p ./ mL lo(i th5p. Vì th' hi$n TKV yêu c0u t5t c3 các mL
than h0m lò .4u ph3i lHp .Ft h$ th*ng giám sát khí mêtan t ./ng t>p trung .9 .3m b3o
an toàn.
2. Th'c trMng các hK thNng Oã O(Pc 1ng dRng tMi ViKt Nam
Hi$n có 2 lo(i h$ th*ng c<a n!1c ngoài .ang .!?c lHp .Ft và s= d,ng S Vi$t Nam .ó
là h$ th*ng giám sát c<a Nh>t B3n (.!?c lHp .Ft t(i Công ty than M(o Khê) và h$
th*ng c<a Balan .!?c lHp .Ft t(i m/t s* Công ty khai thác h0m lò thu/c TKV.
H$ th*ng giám sát khí mL c<a Balan chuyên dùng .9 giám sát các .i4u ki$n môi
tr!Cng khí trong mL do hãng CARBOAUTOMATYKA S.A s3n xu5t, .ây là hãng s3n
xu5t chuyên nghi$p các h$ th*ng quan trHc, có h2n 70 h$ th*ng do hãng s3n xu5t .!?c
s= d,ng ph7 bi'n trong các mL S Balan.
H$ th*ng Monitoring do Nh>t B3n s3n xu5t theo .2n .Ft hàng chuyên dùng .9 giám
sát .i4u ki$n môi tr!Cng khí trong mL, do hãng MATSUSHIMA và m/t s* hãng khác
s3n xu5t, các thi't b: do hãng s3n xu5t .ã .!?c s= d,ng S Nh>t b3n và m/t s* n!1c
khác trong .ó có Vi$t Nam (Công ty than M(o Khê)
BLng 3 : Ch?c nCng và các .i2u ki n kF thu(t c&a 2 h th#ng
TT Tên ch"c nMng c<a h$ th*ng H$ th*ng
Balan
H$ th*ng
Nh>t B3n
I H th#ng t%i phòng giám sát trên m't b)ng

1 Giám sát thông s* n6ng ./ khí CH4, CO, V gió có có
2 Hi9n th: bi9u .6 giá tr: c<a các thông s* giám sát có có
3 BFt các thông s* theo dõi tT trung tâm có có
4 Thông báo tình tr(ng s c* có có
5 L!u trK các dK li$u theo thCi gian có có

6 Quan sát v: trí lHp .Ft thi't b: trên b3n .6 .!Cng lò không có
7 Hi$n danh sách các c3nh báo theo thCi gian có có
8 Có nhi4u trang hi9n th: theo dõi nhi4u ch' ./ khác nhau c<a h$ th*ng có có
9 Giám sát tr(ng thái làm vi$c c<a các thi't b: có có
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
11

10 Tín hi$u cHt .i$n có th9 g=i tT phòng quan trHc có có
11 Tín hi$u cHt .i$n có th9 .i4u khi9n .!?c nhi4u kênh t1i các khu v c tT m/t
kênh báo ./ng
có không
12 Cung c5p ngu6n an toàn tia l=a cho các .0u .o tT phòng giám sát trung tâm có không
13 Ngôn ngK giao di$n trên máy tính Ti'ng anh Ti'ng anh
14 H$ th*ng máy tính có th9 t(o thành m(ng LAN và k't n*i m(ng Internet có có
15 BUa cài .Ft ph0n m4m có có
16 Wnh h!Sng c<a sóng sét trên .!Cng truy4n hình tín hi$u nhi4u nhi4u
17 B3o trì s=a chKa h$ th*ng ph"c t(p ph"c t(p
18 M"c ./ yêu c0u v4 .i4u ki$n môi tr!Cng (nhi$t ./, % RH, b,i….) c<a phòng
giám sát trung tâm
cao cao
II H th#ng trong h*m lò

19 B/ x= lý tín hi$u ./c l>p trong lò, cung c5p ngu6n an toàn tia l=a cho các .0u
.o (Transmitter)
không có
20 ThCi gian ho(t ./ng các .0u .o trong lò khi m5t .i$n l!1i (3~6) giC (1~2)giC

21 Nguyên tHc ho(t ./ng .0u .o khí CH4 B*t xúc
tác, truy4n

nhi$t
Giao thoa
quang hPc
22 D3i .o khí CH4 c<a các .0u .o (0~10) % (0~2) %
23 Hi9n th: t(i chY c<a .0u .o khí CH4 có có
24 Hi9n th: t(i chY c<a .0u .o khí CO và .0u .o t*c ./ gió không có
25 C3nh báo bOng ánh sáng t(i .0u .o khí CH4 khi có nguy hi9m không có
26 Ngôn ngK dao di$n trên thi't b: .o Anh Anh
27 Thay th', hi$u chInh & b3o trì các thi't b: .o Ph"c t(p Ph"c t(p
28 Wnh h!Sng c<a sóng c3m "ng trên .!Cng truy4n tín hi$u Nhi4u Nhi4u
29 Tín hi$u cHt .i$n g=i tr c ti'p t1i các Atomat
có có

2.1. H" th*ng giám sát khí m, c a Ba Lan
H$ th*ng giám sát khí mL bOng máy tính c<a Ba Lan s3n xu5t bao g6m:
§ H$ th*ng t< .i4u khi9n trung tâm,có th9 k't n*i(1~10) t< .i4u khi9n trung tâm
lo(i KSP-2C. MYi m/t t< .i4u khi9n trung tâm giám sát t*i .a 40 kênh .o (h$
th*ng có th9 mS r/ng ki9m soát .!?c 400 kênh .o).
§ H$ th*ng t< .!?c k't n*i .'n máy tính .i4u hành v1i m,c .ích giám sát, .i4u
khi9n và l!u trK các dK li$u, h$ th*ng có th9 .!?c k't n*i thành m(ng máy tính
và k't n*i v1i m(ng Internet.
§ B0u .o c3nh báo khí Mêtan s= d,ng lo(i CPC-2 ho(t ./ng trên nguyên tHc .o
.*t xúc tác cho d3i .o (0~5)% và truy4n nhi$t cho d3i .o (5~10)%, có hi9n th:
giá tr: n6ng ./ % khí CH4 t(i chY. B0u .o ho(t ./ng ./c l>p .!?c (3~6) giC
khi m5t ngu6n cung c5p n(p cho Hc quy. Khi n6ng ./ khí Mê tan v!?t ng!@ng
.Ft .'n m"c c3nh báo, thi't b: c3nh báo bOng âm thanh, g=i tín hi$u c3nh báo,
.i4u khi9n cHt .i$n v4 trung tâm và t1i Atomat cHt .i$n khu v c.
§ Tín hi$u tT các .0u .o truy4n v4 Trung tâm d!1i d(ng t0n s* (2-12 kHz).
§ B0u .o t*c ./ gió s= d,ng lo(i SAT-1 ho(t ./ng trên nguyên tHc cánh qu(t c3m
bi'n t*c ./ gió t(i v: trí .Ft và g=i tín hi$u v4 trung tâm

D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
12

§ Các .0u .o c<a h$ th*ng .!?c c5p ngu6n 56VDC an toàn tia l=a tT tr(m .i4u
khi9n trung tâm.
§ Ngôn ngK s= d,ng trên các thi't b: c<a h$ th*ng dùng ngôn ngK Ti'ng Anh.

2.2. H" th*ng giám sát khí m, c a Nh-t B/n
H$ th*ng hi$n .(i s= d,ng giám sát khí mL, .Fc .i9m c5u hình nh! sau.
§ T(i phòng giám sát có h$ th*ng t< .i4u khi9n PLC, h$ th*ng m(ng máy tính có
th9 k't n*i v1i m(ng Internet, trong các .!Cng lò có các b/ (Transmitter) x= lí
và truy4n tín hi$u v4 phòng quan trHc. Các thi't b: t(i phòng giám sát và thi't k'
trong lò ho(t ./ng ./c l>p không ph, thu/c vào nhau, ngôn ngK s= d,ng trên
máy tính dùng ti'ng Vi$t và Ti'ng Anh (.ây là h$ th*ng mVu do JICA tFng cho
TKV tT nMm 2003) và hi$n .ang chuNn b: .0u t! mS r/ng thêm nKa.
§ B0u .o c3nh báo khí Mêtan s= d,ng nguyên tHc .o quang hPc d3i .o (0~2)%,
có hi9n th: t(i chY, có c3nh báo bOng âm thanh và ánh sáng, truy4n tín hi$u cHt
.i$n khi n6ng ./ CH4 v!?t ng!@ng .Ft tr!1c t1i b/ Transmitter .9 cHt .i$n khu
v c nguy hi9m.
§ B0u .o t*c ./ gió s= d,ng nguyên lí *ng Pilot d3i .o (3~20)m/s, c3m bi'n t*c
./ gió t(i v: trí .Ft và g=i tín hi$u v4 trung tâm.
§ B/ x= lí và truy4n tín hi$u (Transmitter) nh>n các tín hi$u tT .0u .o x= lí,
truy4n v4 phòng quan trHc trung tâm và cung c5p ngu6n 12VDC an toàn tia l=a
cho 8 .0u .o, b/ Transmitter có th9 ho(t ./ng tT (1~2) giC khi m5t ngu6n cung
c5p .i$n, khi n6ng ./ khí CH4 v!?t ng!@ng b/ Transmitter sZ g=i tín hi$u cHt
.i$n khu v c.
§ Ngôn ngK trên thi't b: h$ th*ng Ti'ng Anh
2.3. So sánh &u nh&0c 2i3m c a h" th*ng.
So sánh !u nh!?c .i9m c<a hai h$ th*ng khi áp d,ng có th9 tham kh3o trong b3ng 4.

BLng 4 : So sánh +u nh+,c .i/m c&a 2 h th#ng
No N/i dung H$ th*ng Ba Lan H$ th*ng Nh>t B3n
1 Các ch"c nMng c<a h$ th*ng T!2ng .!2ng T!2ng .!2ng
2 Tính mS r/ng ch"c nMng và c<a h$
th*ng khí mL phát tri9n
Có Có
3 Các thi't b: c3nh báo chính CH
4
,CO,CO
2
,T
0
,Vg… CH
4
,CO,CO
2
,T
o
,Vg
4 Hi9n th: giá tr: .o t(i ch7 c<a .0u .o
t*c gió và .0u .o khí CO
Không Có
5 Bi4u ki$n môi tr!Cng không khí trong
lò 3nh h!Sng t1i thi't b: c3nh cáo
Có b: 3nh h!Sng Có b: 3nh h!Lng
6 B/ ph"c t(p c<a h$ th*ng Ph"c t(p Ph"c t(p
7 Trình ./ các nhân viên qu3n lí, v>n
hành theo dõi ki9m tra h$ th*ng
Yêu c0u trình ./ cao, có
kinh nghi$m công tác S

mL
Yêu c0u trình ./ cao, có kinh
nghi$m công tác S mL
8 Vi$c ki9m tra phát hi$n h! hLng, s=a
chKa h$ th*ng
Ph"c t(p R5t ph"c t(p
9 Chi phí b3o d!@ng,s=a chKa, duy trì h$
th*ng trong v>n hành
Nhi4u Nhi4u
10 Ch:u 3nh h!Sng c<a .i4u ki$n môi
tr!Cng (sóng .i$n c3m "ng, sóng sét)
Nhi4u Nhi4u
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
13

11 Bi4u ki$n áp d,ng c<a mL Phù h?p Phù h?p
12 V*n .0u t! L1n L1n h2n
3. Yêu cTu cVa ng(Wi sX dRng tMi ViKt Nam và các v/n OY cTn hoàn thiKn
Hi$n nay, theo yêu c0u c<a T>p .oàn công nghi$p Than và Khoáng s3n Vi$t Nam –
TKV các h$ th*ng giám sát khí mL t ./ng t>p trung c0n ph3i có các ch"c nMng chính
sau, b3ng 5.
BLng 5 : Yêu c3u v2 ch?c nCng c&a ng+Li sE dHng t8i Vi t Nam
TT Tên ch"c nMng c<a h$ th*ng
I H th#ng t%i phòng giám sát trung tâm
1 Giám sát thông s* n6ng ./ khí: CH4, CO, V gió
2 Hi9n th: giá tr: c<a các thông s* giám sát d!1i d(ng b3ng hoFc bi9u .6, .6 th:
3 BFt .!?c các ng!@ng báo ./ng c<a thông s* c0n giám sát tT trung tâm hoFc t(i .0u .o
4 Thông báo, th*ng kê .!?c tình tr(ng s c*
5 L!u trK .!?c các dK li$u .o theo thCi gian

6 Quan sát và thay .7i .!?c v: trí lHp .Ft thi't b: trên b3n .6 .!Cng lò
7 C3nh báo bOng âm thanh, ánh sáng khi có nguy hi9m
8 Hi$n danh sách các c3nh báo theo thCi gian
9 Có nhi4u trang hi9n th: theo dõi nhi4u ch' ./ khác nhau c<a h$ th*ng
10 Giám sát tr(ng thái làm vi$c c<a các thi't b:
11 Ngôn ngK, giao di$n trên máy tính là Ti'ng Vi$t hoFc ti'ng Anh
12 H$ th*ng máy tính có th9 t(o thành m(ng LAN và k't n*i m(ng Internet
II

H th#ng trong h*m lò

13 D3i .o khí CH4 c<a các .0u .o: (0~5) %
14 Hi9n th: giá tr: .o t(i chY c<a .0u .o khí CH4
15 Hi9n th: t(i chY c<a .0u .o khí CO và .0u .o t*c ./ gió
16 C3nh báo t(i chY bOng âm thanh, ánh sáng khi có nguy hi9m v4 khí
17 Ngôn ngK giao di$n trên thi't b: .o: Ti'ng Vi$t hoFc ti'ng Anh
18 B/ ngu6n phòng n7 cung c5p ngu6n an toàn tia l=a cho các .0u .o có th9 làm vi$c .!?c v1i
nhi4u m"c ngu6n khác nhau (127; 380 và 660 VAC)
19 Ngu6n d phòng .3m b3o .0u .o trong h0m lò ho(t ./ng .!?c (2~5) giC khi m5t .i$n l!1i
20 Có kh3 nMng ch*ng sét và nhiQu công nghi$p trong h0m lò
21 Có kh3 nMng t ./ng cHt .i$n c,c b/ khi có s c* nguy hi9m v4 khí cháy n7
22 DQ dàng thay th', hi$u chInh & b3o trì các thi't b: .o
23 Các thi't b: trong h0m lò ph3i .3m b3o tiêu chuNn an toàn TCVN-7079
4. Các v/n OY công nghK Oã giLi quy$t O(Pc cVa d' án
4.1. Các v4n 25 công ngh" c6n gi/i quy)t
Khi th c hi$n .4 tài KC.03.04 chúng tôi .ã thi't k' ch' t(o .!?c m/t mô hình h$
th*ng SCADA nh!ng ph0n ki9m .:nh cho các ph0n t= .!a xu*ng h0m lò thì m1i có
ki9m .:nh v4 tiêu chuNn phòng n7 (theo TCVN 6734-2000) mà ch!a ki9m .:nh theo
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò

14

tiêu chuNn v4 an toàn tia l=a (dùng cho các ph0n t= .!?c phép làm vi$c ngay c3 khi
m5t .i$n và không an toàn v4 khí). Trong d án này chúng tôi .ã thi't k', ch' t(o các
s3n phNm r6i .!a .i ki9m .:nh theo tiêu chuNn TCVN-7079. V1i .Fc thù yêu c0u cao
v4 ./ an toàn, các ph0n t= c<a h$ th*ng .4u .!?c thi't k', ch' t(o sao cho .(t tiêu
chuNn TCVN-7079 (c3 t< .i4u khi9n .Fc bi$t ph0n truy4n thông).
V4 mFt thi't k' m(ch .i$n c<a các ph0n t= trong h$ th*ng thu/c s3n phNm c<a .4 tài
KC.03.04, do m/t s* ph0n t= ch!a thi't k', ch' t(o hoFc ch!a s= d,ng th c t' nên v5n
.4 an toàn tia l=a, phòng n7 ch!a .!?c quan tâm vì th' c0n tìm hi9u k[ các yêu c0u
c<a tiêu chuNn TCVN-7079 .9 thi't k' các ph0n t= c, th9 .3m b3o các yêu c0u này.
Trong quá trình th c hi$n d án thì t5t c3 các ph0n th= dùng trong h0m lò c<a h$ th*ng
SCADA .ã .!?c thi't k' ch' t(o l(i (v1i các ph0n t= .ã có tT .4 tài) hoFc ch' t(o m1i
và .!a .i ki9m .:nh theo TCVN-7079 tr!1c khi .!a vào s= d,ng chính th"c. Sau khi
ki9m .:nh thành công, s3n phNm d án .ã có trình ./ công ngh$ t!2ng .!2ng v1i h$
th*ng c<a n!1c ngoài .ang s= d,ng t(i Vi$t Nam.
4.2. Các n7i dung 2ã hoàn thi"n cho s/n ph8m c a d% án
v Thi+t k+, ch+ t%o l%i các ,*u ,o khí mêtan ,- có thêm các tính n.ng
§ Hi9n th: t(i chY n6ng ./ khí mêtan .o .!?c.
§ Có th9 .Ft .!?c ng!@ng báo ./ng cEng nh! chInh không, hi$u chuNn t(i chY
.!?c.
§ Có th9 c3nh báo bOng âm thanh, ánh sáng t(i chY khi có nguy hi9m v4 khí
mêtan.
§ Ra l$nh .óng cHt .i$n ngay t(i .0u .o.
§ Là thi't b: an toàn tia l=a theo tiêu chuNn TCVN-7079.
v Thi+t k+, ch+ t%o b/ ngu0n và ,i1u khi-n ,óng c2t phòng n3
§ B/ ngu6n phòng n7 dùng .9 c5p ngu6n cho các .0u .o
§ Bi4u khi9n .óng/cHt .i$n khi có s c*.
§ Ngu6n có th9 làm vi$c .!?c v1i nhi4u m"c .i$n áp khác nhau, c, th9 là
127VAC, 380VAC, và 660VAC.

v Thi+t k+ thêm h th#ng truy1n thông s4 d6ng công ngh m%ng không dây
GSM/GPRS (h$ th*ng truy4n thông .ã .!?c thi't k' trong .4 tài KC03.04 chI bao
g6m: truy4n thông qua .!Cng .i$n tho(i, RS485, Profibus-DP, cáp quang và dùng
sóng vô tuy9n UHF).
v Thi+t k+, ch+ t%o l%i trung tâm ,i1u khi-n g0m máy tính và t8 ,i1u khi-n
§ Hoàn thi$n ph0n m4m trên máy tính .9 .3m b3o các tính nMng yêu c0u
§ Thi't k', ch' t(o l(i t< .i4u khi9n .9 .3m b3o ph0n truy4n thông an toàn phòng
n7 theo TCVN-7079 và có kh3 nMng ch*ng nhiQu, ch*ng sét, …
§ Hoàn chInh các b/ ngu6n d phòng .3m b3o cho h$ th*ng có th9 làm vi$c thêm
tT 2 .'n 5 giC sau khi m5t .i$n l!1i.
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
15

v Thi+t k+, ch+ t%o thêm m/t s# thi+t b9 ch5a có nh5: B0u .o khí CO, B/ lFp, …
v Ki-m ,9nh h th#ng theo tiêu chu;n TCVN-7079
5. SLn phZm cVa d' án
S3n phNm c<a d án là H$ th*ng SCADA làm nhi$m v, t ./ng giám sát khí cháy n7
ph,c v, an toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò g6m các ph0n t= chính v1i các tính
nMng k[ thu>t ch< y'u nh! sau:
5.1. Tr9m máy tính ch và t 2i5u khi3n
§ Có th9 giám sát .'n vài ch,c hoFc vài trMm v: trí (.0u .o).
§ ThCi gian c>p nh>t dK li$u: 10s/l0n.
§ Các ph0n t= d!1i h0m lò .3m b3o an toàn tia l=a và phòng ch*ng cháy n7 theo
tiêu chuNn TCVN 7079
§ Truy4n thông theo các chuNn truy4n thông công nghi$p nh! Profibus-DP,
RS485, công ngh$ m(ng không dây GSM/GPRS.…
§ DQ dàng thay .7i v: trí giám sát .9 c>p nh>t hi$n tr(ng khai thác trong h0m lò.
§ Có th9 quan sát s2 .6 mFt bOng h0m lò, s* li$u .o d!1i d(ng .6 th: hoFc b3ng
bi9u.

§ Có th9 l!u trK, tra c"u dK li$u, in 5n báo cáo theo yêu c0u.
§ H$ th*ng t ./ng .i4u khi9n .óng/cHt .i$n theo ch!2ng trình hoFc .óng/cHt
bOng tay t(i Trung tâm .i4u khi9n hay t(i .0u .o.
Các tính nMng này hoàn toàn t!2ng .!2ng v1i h$ th*ng c<a Nh>t .ang lHp .(t t(i Công
ty than M(o khê.
5.2. :6u 2o khí mêtan

TT Tính nMng k[ thu>t VIELINA-CH4 FI-880
1 D3i .o (0-3)% ± 0,2 (0-2)% ± 0,2
2 BFt ng!@ng t(i chY có có
3 D(ng b3o v$ Ex ”ia”I Ex ”ia”I
4 Báo ./ng Âm thanh, .èn nháy Âm thanh, .èn nháy
5.3. :6u 2o khí CO

Trong .ó: FI-880 và COMA-21 là các .0u .o khí mêtan và CO trong h$ th*ng c<a Nh>t B3n.
5.4. B7 ngu<n và 2i5u khi3n 2óng c=t
Thi't b: .(t các tiêu chuNn TCVN-7079-0 và TCVN-7079-11
§ D(ng b3o v$ c<a thi't b:: ExdiaI. VL- không xuyên n7 “d”, Ngu6n ra DC-an
toàn tia l=a “e”.
TT Tính nMng k[ thu>t VIELINA-CO COMA-21
1 D3i .o (0-200)ppm ± 5 ppm (0-200)ppm ± 5 ppm
2 BFt ng!@ng t(i chY có có
3 D(ng b3o v$ Ex ”ia”I Ex ”ia”I
4 Báo ./ng Âm thanh, .èn nháy Âm thanh, .èn nháy
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
16

§ Bi$n áp làm vi$c: m/t pha, l a chPn 127VAC/380VAC/660VAC±10%.
§ Bi$n áp ra: 12VDCx4@500mA

§ B*n .0u ra .óng/cHt cách ly.
Ngoài ra s3n phNm khác c<a d án là:
§ Quy trình công ngh$ ch' t(o và hi$u chInh các ph0n t= cEng nh! c3 h$ th*ng.
§ Các s3n phNm c<a d án sZ .!?c .Mng ký sS hKu công nghi$p và nhãn hi$u
hàng hoá.
§ Các bài báo gi1i thi$u v4 k't qu3 c<a d án


D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an
toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
17

PH9N I I : THI8T K8 H9 TH:NG
IV. THI8T K8 H9 TH:NG SCADA
1. CQ s[, quan Oi\m thi$t k$ các thành phTn trong hK thNng
1.1. C1 s? thi)t k) các thành ph6n trong h" th*ng
Các v5n .4 v4 c2 sS khi thi't k' h$ th*ng SCADA ph,c v, an toàn trong khai thác
h0m lò .ã .!?c .Ft ra nh! sau:
§ Tính mS c<a h$ th*ng: cho phép mS r/ng, n*i ghép thêm các lo(i thi't b: khác
nhau và phát tri9n thêm các ch"c nMng ph0n m4m qu3n lý, .i4u hành chung trên
cùng h$ th*ng.
§ Tính linh ho(t c<a h$ th*ng: h$ th*ng ph3i cho phép dQ dàng lo(i bL các thành
ph0n trong h$ th*ng phù h?p v1i yêu c0u th c t' trong khai thác h0m lò cEng
nh! dQ dàng thay .7i, mS r/ng h$ th*ng, qu3n lý và c5u hình l(i h$ th*ng tùy
vào .i4u ki$n c<a c2 sS "ng d,ng.
§ Tính .a d(ng trong truy4n thông: h$ th*ng ph3i hY tr? nhi4u môi tr!Cng truy4n
thông khác nhau nh! dùng dây dVn .i$n (RS485, cáp .i$n tho(i, ), cáp quang,
sóng vô tuy'n (radio).
§ Tính th*ng nh5t: th9 hi$n trong xây d ng các giao di$n ph0n m4m, giao th"c
truy4n thông giKa các tr(m làm vi$c trong h$ th*ng.

§ Tính thích "ng: h$ th*ng ph3i là m/t b/ ph>n trong h$ th*ng t ./ng hóa qu3n
lý, .i4u hành chung c<a toàn mL sau này.
Trên c2 sS yêu c0u .Ft ra, h$ th*ng .!?c xây d ng trên c2 sS mô hình phân c5p, theo
.ó .!?c phân thành hai c5p sau:
§ C5p .i4u hành qu3n lý g6m: h$ th*ng tr(m ch< .Ft t(i TT .i4u hành SX và các
máy tính .!?c phép truy c>p t1i dK li$u trên tr(m ch< thông qua m(ng LAN.
§ C5p thi't b:: Các .0u .o phân tán (.o, c3nh báo và .i4u khi9n) .Ft trong h0m lò
(thi't b: c0n thi't ph3i .3m b3o .!?c các yêu c0u v4 phòng ch*ng cháy n7 và
làm vi$c trong .i4u ki$n khHc nghi$t).
1.2. C4u trúc các thành ph6n trong h" th*ng
H$ th*ng .!?c thi't k' bám theo c5u trúc phân c5p h$ th*ng (Hình 1) và bao g6m các
thành ph0n sau:
§ H$ th*ng tr(m thi't b: ch<
§ Các t< .i4u khi9n VIELINA-WS.0x
§ H$ th*ng các .0u .o VIELINA-CH4, VIELINA-CO
§ Các b/ ngu6n và .óng cHt VIELINA-PCO
§ H$ th*ng ghép n*i truy4n thông
§ H$ th*ng ch*ng sét
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò 18

Hình 1 S- .; tSng th/ h th#ng SCADA phHc vH an toàn trong khai thác h3m lò
LAN
MMng máy tính n]i b] (LAN)
Network
Link/conv.
Các hK thNng khác

KHU V5C H-M LÒ
Profibus (RS 485 / FO)
Tr*m thi;t bB
,o 1

.
.
.
@3u ,o CH4
hoJc CO
@3u ,o CH4

hoJc CO
Tr*m thi;t bB
,o k
R

Ki?u truy9n khác
Tr*m thi;t bB
,o m
Tr*m thi;t bB ,o n
C u hình h& th+ng:
. TLng s+ tr*m thi;t bB
,o: max. 8/16
. S+ ,i?m ,o/tr*m:
max. 16
. S+ l)-ng thông s+
,o/tr*m: max. 8
TT GIÁM SÁT, +I3U HÀNH
RS 485 / FO
PC
Server
Operators (option)
R

Tr*m thi;t bB ch5
VIAG-MCSxx
K;t n+i m*ng
Profibus
(RS485/FO)
Ki?u truy9n khác
D án KC03.DA04: Nghiên c"u hoàn thi$n công ngh$ ch' t(o h$ th*ng SCADA ph,c v, an

toàn lao ./ng trong khai thác h0m lò
19

v C<u trúc h th#ng tr%m thi+t b9 ch8
Mô hình chung m/t tr(m thi't b: ch< thông th!Cng .Ft t(i TT giám sát .i4u hành
(Hình 1). C5u hình c<a tr(m ch< .!?c thi't k' theo d(ng: PC-based + Communication
Module: S= d,ng máy tính PC k't h?p v1i module truy4n thông m(ng công nghi$p và
ph0n m4m .i4u khi9n thCi gian th c (m4m) làm c2 sS .9 xây d ng tr(m thi't b: ch<
.i4u hành.











Hình 2 C1u hình tr8m thi4t bI ch& gi*n n
v C<u trúc h th#ng t8 ,i1u khi-n VIELINA-WS.0x
BFc .i9m chung c<a t< .i4u khi9n VIELINA-WS.0x:
q S* l!?ng .i9m .o trên m/t t<: 16 .i9m .o .*i v1i lo(i t< l1n hoFc 8 .i9m .o v1i
lo(i t< nhL (có th9 mS r/ng cho nhi4u .0u .o h2n nKa).
q Giao di$n HMI: t(i chY
q HY tr? giao di$n m(ng liên k't các .0u .o (tùy chPn cáp .i$n, cáp quang).
q HY tr? các d(ng truy4n thông v1i tr(m ch< tùy vào "ng d,ng c, th9 (nh! m(ng
Profibus, m(ng tho(i, vô tuy'n).
q Ngu6n .i$n: 220VAC và UPS.

q Thi't b: .3m b3o các tiêu chuNn v4 an toàn thi't b: .i$n trong h0m lò.




TT GIÁM SÁT, +I3U HÀNH
RS 485 / FO

Operators (option)
K;t n+i m*ng
(RS485/FO)
Ki?u truy9n khác
R

D( án KC03.DA02: Nghiên c/u hoàn thi&n công ngh& ch; t*o h& th+ng SCADA ph1c v1
an toàn lao ,Dng trong khai thác h3m lò
20

v H th#ng ghép n#i truy1n thông
q Truy4n thông trong phân c5p qu3n lý: s= d,ng máy tính ch< PC-Server giao di$n
v1i t0ng qu3n lý chung (c5p mL/công ty) qua m(ng n/i b/ LAN.
q Truy4n thông trong trung tâm giám sát, .i4u hành:
§ S= d,ng (k't h?p) các d(ng môi tr!Cng truy4n cáp .i$n (RS485, .!Cng truy4n
.i$n tho(i) và cáp quang (glass/plastic FO).
q Truy4n thông giKa tr(m thi't b: ch< v1i các t< .i4u khi9n:
§ M(ng RS485 (cáp .i$n, cáp quang)
§ Truy4n thông qua m(ng .i$n tho(i (n/i b/) d!1i h0m lò
§ Truy4n không dây (GSM/GPRS)
q Truy4n thông giKa t< .i4u khi9n và các .i9m .o:
§ M(ng RS485, cáp quang hoFc cáp .i$n

§ B*i v1i các .i9m .o có kho3ng cách xa so v1i t< .i4u khi9n thì s= d,ng b/ lFp
tín hi$u.
§ Các .i9m rZ nhánh trong h0m lò .!?c s= d,ng các h/p .5u cáp.
v C<u trúc các ,*u ,o VIELINA-CH4 và VIELINA-CO trong h*m lò
BFc .i9m chung c<a các .0u .o trong h0m lò:
q Giao di$n HMI: t(i chY
q HY tr? giao di$n m(ng liên k't v1i t< .i4u khi9n (tùy chPn cáp .i$n, cáp quang)
q Ngu6n .i$n: 12VDC.
q Thi't b: .3m b3o các tiêu chuNn v4 an toàn thi't b: .i$n trong h0m lò.
v C<u trúc các b/ ngu0n và ,i1u khi-n ,óng c2t VIELINA-PCO
BFc .i9m chung c<a các VIELINA-PCO trong h0m lò:
q Ngu6n .i$n .0u vào: 127VAC/380VAC/660VAC.
q Ngu6n .i$n .0u ra: 12VDCx4
q M(ch .óng/cHt an toàn tia l=a cho 4 .0u .o
q Kh*i ngu6n d phòng (dùng pin n(p Ni-MH lo(i 30Vx4000 mAh) .3m b3o cho
các .0u .o làm vi$c .!?c ít nh5t 3 giC sau khi m5t .i$n ngu6n
q Thi't b: .3m b3o các tiêu chuNn v4 an toàn thi't b: .i$n trong h0m lò.
v C<u trúc các b/ ch#ng sét
BFc .i9m chung c<a các b/ ch*ng sét trong h$ th*ng:
q H$ th*ng ti'p .:a: T(i TTBK, các tr(m BK khu v c .4u có h$ th*ng ti'p .:a theo
tiêu chuNn ti'p .:a cho các thi't b: .i$n tong h0m lò
D( án KC03.DA02: Nghiên c/u hoàn thi&n công ngh& ch; t*o h& th+ng SCADA ph1c v1
an toàn lao ,Dng trong khai thác h3m lò
21

q H$ th*ng ch*ng sét: Ch*ng sét c3m "ng, sét lan truy4n theo .!Cng ngu6n và theo
.!Cng tín hi$u cho t5t c3 các thi't b: trong h$ th*ng. Các .0u .o trong h0m lò .4u
có ph0n ch*ng sét trên .!Cng tín hi$u.
2. Thi$t k$ giao th1c truyYn thông
2.1. Giao th@c truy5n thông giBa các t 2i5u khi3n và máy tính ch

Giao th"c truy4n thông PRTMINING02.05 xây d ng d!1i .ây cho phép trao .7i s*
li$u giKa các t< .i4u khi9n VIELINA-WS.0x v1i máy tính giám sát trung tâm qua giao
di$n RS485 hai dây (hoFc qua .!Cng .i$n tho(i, không dây). Mô hình m(ng .!?c xây
d ng có c5u trúc nh! sau (Hình 3) :
q S* l!?ng tr(m VIELINA-WS.0x: 0x tr(m
q Máy tính giám sát trung tâm (PC Master): 01.
q T*c ./ truy4n: 9.6 kbps, áp d,ng cho c3 hai c7ng Port0&1 (ch' ./ free-port)
c<a PLC, S7-200.
1 3 5
6 8
1 5
6 8
converter
RS485

Hình 3 C1u trúc m8ng
D( án KC03.DA02: Nghiên c/u hoàn thi&n công ngh& ch; t*o h& th+ng SCADA ph1c v1
an toàn lao ,Dng trong khai thác h3m lò
22

v C4u trúc I/O buffers
Ho(t ./ng c<a m(ng nh! sau, vi$c trao .7i dK li$u diQn ra liên t,c theo chu k] vòng
quét m(ng giKa PC Master và tr(m VIELINA-WS.0x thông qua hai vùng .$m. D!1i
.ây là các ký hi$u và quy !1c .*i v1i các vùng .$m này. Hình 4, mô t3 vòng quét th c
hi$n trao .7i dK li$u.

Hình 4 Vòng quét m8ng
v ='c t> các d9ch v6
 DIch vH .Dc dA li u hi n t8i SID=1
q PC Master Out/VIELINA-WS.06 Input
SID L nh D$ li u
Offset 0 Offset 1 Offset 2…Offset 5
1 byte
(Giá tr 1)
1 byte
(Phát tri#n sau)
4 bytes
(Dành b' nh) ,# phát tri#n sau)
q VIELINA-WS.06 Output/PC Master Input
SID D$ li u 'i(m 1 D$ li u 'i(m 2 D$ li u 'i(m 3 Không s* d+ng
Offset 0 Offset 1…4 Offset 5…8 Offset 9…12 Offset 13…17
1 byte
(Giá tr 1)
4 bytes
(- nh d.ng s0
th1c)
4 bytes
(- nh d.ng s0
th1c)
4 bytes
(- nh d.ng s0
th1c)

5 bytes

 DIch vH .Dc dA li u cT SID=2
q PC Master Out/VIELINA-WS.06 Input
SID L nh D$ li u
Offset 0 Offset 1 Offset 2…Offset 5
SID
(1 byte)
Par 1
(1 byte)
Par 2
(1 byte)
Par 3
(1 byte)
Par 4
(1 byte)
Par 5
(1 byte)

SID
(1 byte)



DATA
(17 bytes)

B
'
,
3m PC Master Output

B' ,3m VIELINA-WS.06 Output
RS48 5
Chu k4
trao ,7i d8 li3u
tu:n hoàn
D( án KC03.DA02: Nghiên c/u hoàn thi&n công ngh& ch; t*o h& th+ng SCADA ph1c v1
an toàn lao ,Dng trong khai thác h3m lò
23

1 byte
(Giá tr 2)
1 byte
(Phát tri#n sau)
4 bytes
(Dành b' nh) ,# phát tri#n sau)
Ghi chú: Trong d ch v< này, có hai kh> n?ng x>y ra. B>n tin VIELINA-WS.0x tr> vA v)i SID = 2
thì thông báo v)i PC Master rBng d8 li3u cC vEn còn ,ang tF t.i; SID = 0 thì thông báo v)i PC
Master rBng d8 li3u ,ã hGt.
q VIELINA-WS.06 Output/PC Master Input
SID D$ li u 'i(m 1 D$ li u 'i(m 2 D$ li u 'i(m 3 Th-i gian
Offset 0 Offset 1…4 Offset 5…8 Offset 9…12 Offset 13…17
1 byte
Giá tr 2 = còn

d8 li3u.
Giá tr 0 = hGt
d8 li3u.
4 bytes
(- nh d.ng s0
th1c)
4 bytes
(- nh d.ng s0
th1c)
4 bytes
(- nh d.ng s0
th1c)
5 bytes
Ngày

Tháng

N?m

Gi
H

Phút

 DIch vH .Dc ng+Nng SID=3
q PC Master Out/VIELINA-WS.06 Input
SID L nh D$ li u
Offset 0 Offset 1 Offset 2…Offset 5
1 byte
(Giá tr 3)

1 byte
4 bytes
(Phát tri#n sau)
1 Ng2Ing High ,i#m ,o 1
10 Ng2Ing Low ,i#m ,o 1
2 Ng2Ing High ,i#m ,o 2
20 Ng2Ing Low ,i#m ,o 2
3 Ng2Ing High ,i#m ,o 3
30 Ng2Ing Low ,i#m ,o 3
Ghi chú: Trong d ch v< này, mJi ,i#m ,o có hai ng2Ing. Ng2Ing Low, ,# c>nh báo nFng ,'
khí mê-tan bKt ,:u nguy hi#m và ng2Ing High, ,# cKt nguFn nuôi cho các thiGt b ,i3n ho.t ,'ng
d2)i h:m lò. Các giá tr cLa ng2Ing ,2Mc , nh d.ng s0 th1c 4 bytes theo chuNn.
q VIELINA-WS.06 Output/PC Master Input
SID 01a ch3 'i(m 'o Giá tr1 ng%5ng Phát tri(n sau
Offset 0 Offset 1 Offset 2…5 Offset 6…17
1 byte
(Giá tr 3)
1 byte
4 bytes
(- nh d.ng s0 th1c)
12 bytes
1 .i9m .o 1
2 .i9m .o 2
3
.i9m .o 3
D( án KC03.DA02: Nghiên c/u hoàn thi&n công ngh& ch; t*o h& th+ng SCADA ph1c v1
an toàn lao ,Dng trong khai thác h3m lò
24

 DIch vH .Dc thLi gian SID=4

q PC Master Out/VIELINA-WS.06 Input
SID L nh D$ li u
Offset 0 Offset 1 Offset 2…Offset 5
1 byte
(Giá tr 4)
1 byte
(Phát tri#n sau)
4 bytes
(Phát tri#n sau)
q VIELINA-WS.06 Output/PC Master Input
SID Th-i gian Phát tri(n sau
Offset 0 Offset 1…5 Offset 6…17
1 byte
(Giá tr 4)
5 bytes
12 bytes
Ngày Tháng N?m GiH Phút
Ghi chú: Trong d ch v< này, các giá tr thHi gian nh2: ngày, tháng, n?m, giH, phút ,2Mc , nh
d.ng mã BCD. Ví d< ngày 12 tháng 06 n?m 2008, 8 giH 30 phút thì tr2Hng thHi gian nh2 sau: 0x12
(ngày); 0x06 (tháng); 0x08 (n?m); 0x08 (giH); 0x30 (phút).
 DIch vH .Kt ng+Nng SID=5
q PC Master Out/VIELINA-WS.06 Input
SID L nh D$ li u
Offset 0 Offset 1 Offset 2…Offset 5
1 byte
(Giá tr 5)
1 byte
4 bytes
(- nh d.ng s0 th1c)
1

Ng!@ng High .i9m .o 1
10
Ng!@ng Low .i9m .o 1
2 Ng!@ng High .i9m .o 2
20 Ng!@ng Low .i9m .o 2
3
Ng!@ng High .i9m .o 3
30
Ng!@ng Low .i9m .o 3
 DIch vH .Kt thLi gian SID=6
q PC Master Out/VIELINA-WS.06 Input
SID Th-i gian
Offset 0 Offset 1…Offset 5
1 byte
(Giá tr 6)
5 bytes
Ngày Tháng N?m GiH Phút