Tìm hiểu, phân tích, tính toán hệ thống đo lường cảm biến trong bến xuất xăng dầu cho xe ô tô.

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
--------

BÀI TẬP LỚN
MƠN: ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN
ĐỀ TÀI
Tìm hiểu, phân tích, tính tốn hệ thống đo lường cảm biến trong bến xuất
xăng dầu cho xe ô tô.
Giáo viên hướng : HÀ VĂN PHƯƠNG
Nhóm thực hiện đề tài: Nhóm 8
Sinh viên thực hiện:
NGUYỄN HUY MẠNH
1631040271
NGUYỄN VĂN ĐỒN
1631040277
ĐỖ DỖN ĐẠI
1631040239
PHẠM VĂN HN
1631040283
NGUYỄN VĂN CHUNG
1631040263
VŨ ĐÌNH CƯỜNG
1631040285
THÂN VĂN KHUYẾN
1631040270

Hà Nội - 2016
Đề tài 8:
1

Tìm hiểu, phân tích, tinh tốn hệ thống đo lường cảm biến trong bên xuất
xăng dầu cho xe ô tô.
Mô tả cơng nghệ như hình.

Giới hạn điều kiện:
1. Hệ thống có 3 bồn chứa: 1 bồn A92, 1 bồn A95 và 1 bồn dầu DO.
2. Hệ thống có 6 họng xuất: 1 họng xuất A95, 3 họng xuất A92, 2 họng xuất dầu
DO.
3. Mức đo từ 0 – 15m ( sai số 1cm ).
4. Nhiệt độ từ 0 – 50 độ ( sai số 1 độ ).
5. Lưu lượng từ 0 đến 80 lít/phút ( sai số 1 lít/phút ).
Yêu cầu:
1. Trình bày tổng quan về hệ thống xuất hàng tự động của bến xuất xăng dầu?
2. Mô tả nguyên lý vận hành hệ thống ?
3. Liệt kê các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống ?
4. Các phương án lựa chọn cảm biến cho hệ thống ?

2


5. Trình bày về loại cảm biến lựa chọn ? ( nguyên lý hoạt động, số lượng cảm
biến ).
6. Thiết kế vị trí lắp đặt, cảm biến và tính tốn, xử lý, đo tín hiệu đầu ra của cảm
biến để tác động đến đối tượng điều khiển ?
7. Đánh giá về sai số của hệ thống (giới hạn, nguyên nhân, biện pháp khắc
phục ).

LỜI NÓI ĐẦU

3


Trong nền kinh tế quốc dân,năng lượng là một nhân tố tối quan
trọng,giúp duy trì mọi họat động ,là động lực để phát triển sản
xuất.Trong đó, xăng dầu là nguồn năng lượng không thể thiếu trong
các hoạt động sản xuất, giao thơng vận tải, góp phần to lớn vào sự
phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Tự động hoá là một lĩnh vực đã được hình thành và phát triển
rộng lớn trên phạm vi tồn thế giới, nó đem lại một phần không nhỏ
cho việc tạo ra các sản phẩm có chất lượng và độ phức tạp cao phục
vụ nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống. Ở nước ta, lĩnh vực tự động hoá
đã được Đảng và Nhà nước quan tâm và đấu tư rất lớn, cùng với các
lĩnh vực công nghiệp chuyển dịch nền kinh tế theo định hướng cơng
nghiệp hố - hiện đại hố đất nước.Khơng ngồi mục đích đó, việc
ứng dụng tự động hóa vào việc khai thác, quản lý xuất nhập xăng dầu
là rất cần thiết.
Trên cơ sở đó,chúng em đã chọn đề tài “Tìm hiểu, phân tích,
tính tốn hệ thống đo lường cảm biến trong bến xuất xăng dầu
ơtơ”.Sau một thời gian tìm hiểu và được sự hướng dẫn tận tình của
các thầy cơ trong bộ mơn Tự động hố, báo cáo của chúng em đã
hoàn thiện. Do thời gian làm báo cáo ngắn và kiến thức còn hạn chế,
chắc chắn báo cáo của chúng cịn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong
nhận được sự đóng góp của thầy cơ và các bạn để báo cáo của chúng
em đuợc hoàn thiện hơn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn

4

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ
1.1 Giới thiệu chung về hệ thống tự động hóa bến xuất xăng dầu
1.1.1
Giới thiệu về tập đoàn xăng dầu Việt Nam

Tiền thân của Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam là Tổng công ty
Xăng dầu mỡ được thành lập theo Nghị định số 09/BTN ngày 12
tháng 01 năm 1956 của Bộ Thương nghiệp.
Lĩnh vực kinh doanh chính của Petrolimex là xuất nhập khẩu
và kinh doanh xăng dầu, lọc - hóa dầu…
Hoạt động trong lĩnh vực ngành nghề đặc thù, nặng nhọc, độc
hại, địi hỏi cao về an tồn phịng chống cháy nổ và bảo vệ môi
trường. Trong nhiều năm qua, hệ thống các cơng trình xăng dầu của
Tập đồn Xăng dầu Việt Nam liên tục được phát triển mở rộng theo
định hướng cả về quy mơ và hiện đại hố. Tập đồn ln xác định
việc cải tạo, nâng cấp các cơng trình xăng dầu cũ, mở rộng công suất
sức chứa kho bể, áp dụng khoa học công nghệ, trang thiết bị tiên tiếnhiện đại hoá, nhằm nâng cao năng lực hoạt động và tăng cường hệ số
an toàn trong vận hành khai thác các cơng trình xăng dầu.
Việc ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật ở Petrolimex có vai trị đặc
biệt quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh,
đảm bảo an tồn tuyệt đối các cơng trình xăng dầu, góp phần giải
quyết được những khó khăn, ách tắc trong sản xuất kinh doanh, nâng
cao năng suất lao động, cải thiện điều kiện làm việc và môi trường
lao động. Các ứng dụng kỹ thuật này đã giúp cho tập thể người lao
động nhanh chóng vươn lên tiếp cận và làm chủ cơng nghệ, tạo nền
móng vững chắc cho Tập đoàn và các đơn vị thành viên hội nhập, mở
rộng hợptác với các bạn hàng dầu khí lớn trên thế giới.

Nhằm giảm thiểu các thao tác thủ công, nâng cao năng suất lao động
và văn minh thương mại, tăng cường cơng tác an tồn phịng chống
cháy nổ và bảo vệ môi trường tại các kho, cảng xăng dầu đồng thời
tránh tác động chủ quan trong khâu xuất hàng tại các bến xuất xăng
dầu, Petrolimex đã chủ trương áp dụng đồng bộ hệ thống xuất hàng tự
động tại các bến xuất xăng dầu từng bước tự động hố, hiện đại hố
cơng nghệ, đáp ứng tăng trưởng nhu cầu xăng dầu trong cả nước.
5


1.1.2

Thời kỳ xuất nhập xăng dầu thủ công

Xuất hàng cho cho xe xitéc phải dùng máy bơm qua hệ thống
vòi ống mềm, một công nhân đứng trên sàn thao tác và một công nhân
đứng trong khu vực nhà bơm để đóng - mở van, khi hàng đầy đến cổ
téc thì người trên sàn thao tác báo hiệu, người kia sẽ đóng van lại.
Thời kỳ này bộc lộ nhiều hạn chế, nếu hai công nhân phối hợp
không tốt sẽ dẫn đến sự cố tràn dầu . Việc đo lường, giao nhận thủ
cơng như vậy có hiệu quả thấp, mất an tồn, khơng chính xác và dễ
gây ra hiện tượng thừa, thiếu hàng trong mỗi lần xuất. Do đó, thời
gian này ở khu vực bảo vệ ln phải bố trí một vài thùng phi, xô chứa
để bộ phận kiểm tra thực hiện rút ra hoặc thêm hàng vào nếu thấy
thừa hoặc thiếu. Công đoạn này kéo dài sẽ gây ô nhiễm môi trường,
ảnh hưởng tới sức khoẻ người lao động và luôn tiềm ẩn nguy cơ cháy
nổ mất an tồn. Q trình khai thác vận hành tại các bến xuất xăng
dầu với phương pháp thủ công đã không đáp ứng được nhu cầu cung
ứng xăng dầu ngày càng cao của toàn xã hội.
1.1.3

Bến xuất xăng dầu tự động và tích hợp truyền dẫn

Bước sang thời kỳ tiếp theo, Công ty tiến hành đầu tư cải tạo
thay thế hệ thống vòi ống mềm bằng các cần xuất xăng dầu và lắp đặt
hệ thống khởi động - dừng máy bơm ở ngay trên giàn xuất. Với công
nghệ này, xuất nhập xăng dầu tại bến xuất chỉ cần một người vận
hành. Khi xe xitéc vào vị trí, cơng nhân vận hành sẽ ấn nút khởi động
máy bơm để bơm hàng, khi hàng gần đầy đến tấm mức thì đóng dần
van trên cần xuất và ấn nút dừng máy bơm. Về cơ bản, công nghệ này
đã khắc phục được những hạn chế của các công nghệ trước, nhưng
vẫn mang tính bán tự động và chưa hiệu quả, nhất là về năng suấtlao
động và thời gian cấp hàng. Con số này khơng ngừng tăng lên địi hỏi
lãnh đạo Tập đồn, lãnh đạo Cơng ty phải tiếp tục nghiên cứu cải
tiến, ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào các bến xuất xăng dầu
phù hợp với điều kiện thực tế tại Việt Nam. Tập đồn và Cơng ty đã
quyết định, thay vì sử dụng tấm mức để đo lường, giao nhận hàng hoá
sẽ sử dụng hệ thống lưu lượng kế kết hợp truyền dẫn số liệu từ các
họng xuất xitéc đến nhà bơm và bộ phận nghiệp vụ phát hành hóa
đơn… Sự kết hợp này đã làm cho quá trình xuất hàng trở nên linh
hoạt, thuận tiện và chính xác hơn.

6


Đồng thời phương thức đo lường, giao nhận đã được thay đổi từ
việc lấy chính xitéc làm dụng cụ đo lường, giao nhận nay chuyển
sang sử dụng số liệu của lưu lượng kế được gắn trên các giàn xuất.
Quá trình này được Tập đồn và Cơng ty Xăng dầu thử nghiệm, kiểm
nghiệm, đánh giá tổng thể, kỹ lưỡng trước khi đưa vào áp dụng rộng

rãi trong tịanngành .
Tích hợp và thu thập dữ liệu từ hệ thống lưu lượng kế; tính tốn
và xử lý dữ liệu tại bộ điều khiển trung tâm; truy xuất dữ liệu để điều
khiển máy bơm xăng dầu và van điện là quá trình đồng bộ khép kín
tổng thể. Cơng nghệ này khơng những giải quyết được những hạn chế
trước đây, mà còn nâng cao độ chính xác và năng suất cấp hàng.
Trước đây khi xuất một xe hàng 15-16 (m 3 ) trung bình phải mất
khoảng 40-50( p h út / x e ) nay giảm xuống còn
20-25 ( p h ú t / x e ) . Giờ đây,
tồn bộ q trình cấp hàng từ lập đơn hàng, bơm rót hàng, hồn thiện
thủ tục đơn hàng, cho phép phương tiện rời bến đều do hệ thống tự
động hố thực hiện mà khơng có bất kỳ sự can thiệp nào của con
người vào các dữ liệu ban đầu. Nếu có vấn đề khơng đồng bộ với dữ
liệu đã được lập trình thì quá trình xuất hàng sẽ khơng thể hồn thiện
được, vì vậy, khách hàng hồn tồn n tâm về tính chính xác, tiện
lợi và minh bạch.Hệ thống đo lường tại các bến xuất đều được các cơ
quan quản lý Nhà nước kiểm tra, kiểm định định kỳ về độ chính xác
và cấp giấy chứng nhận theo đúng quy định. Việc bảo quản và sử
dụng các thiết bị này tuân thủ nghiêm ngặt theo các quy trình nghiệp
vụ kỹ thuật. Trong ngành cơng nghiệp nói chung, lĩnh vực xăng dầu
nói riêng, tự động hố, hiện đại hố q trình cơng nghệ ln là một
trong các động lực quan trọng, thúc đẩy công cuộc đổi mới, phát
triển, tăng cường năng lực cạnh tranh của các doanh nghiệp, các tập
đồn kinh tế, hỗ trợ cho q trình hội nhập kinh tế quốc tế và cải
thiện môi trường làm việc của người lao động. Cơng nghệ tự động
hố bến xuất xăng dầu của Tập đoàn xăng dầu Việt Nam đã đạt được
những thành quả nhất định, góp phần nâng cao năng suất lao động,
tăng cường công tác an tồn, phịng chống cháy nổ, bảo vệ mơi
trường và minh bạch hố q trình giao nhận. Trong thời gian tới,
Tập đoàn sẽ tiếp tục triển khai và hoàn thiện chương trình tự động

hố hệ thống cửa hàng bán lẻ xăng dầu, dự án tự động hoá kho bể và
dự án quản trị nguồn lực ERP nhằm nâng cao khả năng quản trị toàn
hệ thống Petrolimex.

7


1.2

Giới thiệu quy trình xuất hàng của các bến xăng dầu

Tại phịng Phát hành hóa đơn tại cơng ty xăng dầu:
Khách hàng và tài xế đến đăng ký lấy hàng tại Phịng phát hành
hóa đơn cơng ty.Nhân viên Phịng phát hành hóa đơn đưa số liệu vào
máy tính, sau đó phát hành lệnh xuất hàng cho các lái xe.
Toàn bộ thông tin (mã hợp đồng, mã khách, lượng, loại hàng, số
mã xe,mã số người lái xe,.....) được lưu tại máy chủ của Cơng ty.
 Tại phịng cổng ra-vào .
Người lái xe cho xe Xitéc xếp hàng vào cổng xuất trình lệnh
xuất hàng và dung tích hợp pháp của phương tiện, lệnh vận chuyển
hoặc sổ theo dõi xuất hàng để nhân viên bảo vệ kiểm tra .
Nhân viên xếp thứ tự vào lấy hàng căn cứ vào tính hợp pháp của
các giấy tờ trên, hướng dẫn lái xe đăng ký hoá đơn và phương tiện
đến nhận hàng theo thứ tự cho từng mặt hàng (tuân thủ quy định có
lệnh xuất hàng trước lấy trước trừ những trường hợp sự cố khác).
8


Căn cứ vào lệnh xuất hàng và phương tiện đã đăng ký, nhân
viên bảo vệ tiếp tục kiểm tra các điều kiện an toàn PCCC, chiều cao

nhiên liệu chứa trong bể và hướng dẫn lái xe đưa phương tiện vào vị
trí nhận hàng đảm bảo liên tục, cân đối giữa các họng xuất cùng một
mặt hàng .
 Tại các đường xuất hàng cho xe Xitéc .
Khi xe Xitéc đã vào đường xuất, nhân viên vận hành tại dàn
xuất sẽ kiểm tra số lượng hàng xuất và thứ tự ghi trên Lệnh xuất hàng
với dung tích xe, kiểm tra độ kín, độ sạch của phương tiện, thao tác
và kiểm tra an toàn (đặt họng xuất vào miệng xe, lắp tiếp đất). Reset
đồng hồ cơ khí về số 0có sự chứng kiến của lái xe. Nhân viên vận
hành mở van tay và quá trình xuất được bắt đầu.
Trong cả quá trình này, người nhân viên vận hành phải theo dõi
chỉ số trên đồng hồ lưu lượng kế và đến khi đạt lượng hàng theo dự
kiến xuất đối với từng ngăn của xe. Người nhân viên vận hành khóa
van tay đóng nhanh khi lượng cần xuất đã đạt được. Người công nhân
vận hành cùng lái xe xác nhận chỉ số qua tấm mức và giấy kiểm định.
Khi kết thúc quá trình xuất hàng cho xe xitéc, người tài xế lấy lệnh
xuất hàng đưa cho nhân viên thao tác máy tính quản lý hàng hoá và in
các hoá đơn xuất hàng cho khách hàng, in hố đơn với đầy đủ thơng
tin u cầu.
Nhân viên tại cổng kiểm tra thực tế tiến hành đo lại mức xăng
dầu trong từng ngăn xe so với tấm mức lưỡi gà và ghi thêm vào hóa
đơn (ở phía sau hố đơn). Kẹp chì niêm phong xe đồng thời ghi
sốhiệu chì vào mặt sau của hố đơn.
Cho phép xe xi téc ra khỏi kho.

CHƯƠNG 2:
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP HỆ THỐNG
I. Các yêu cầu đặt ra về hệ thống

9

Các mục tiêu kinh tế - kỹ thuật mà hệ thống Tự động hố xuất xăng,
dầu cho xe ơtơ phải đạt được là:


Hệ thống có độ an tồn, tin cậy cao để phục vụ liên tục
và ổn định cho quá trình sản xuất.



Hệ thống có độ chính xác cao trong đo đạc, cấp hàng
giảm tỷ lệ hao hụt tới mức thấp nhất .



Hệ thống Tự động hoá phải đảm bảo việc xuất hàng
được nhanh chóng và thuận tiện, giảm tác động chủ quan
của con người, nâng cao năng xuất lao động. Tăng
cường khả năng giám sát quá trình xuất hàng và kiểm tra
sự cố.



Hệ thống phải lưu trữ được số liệu trong quá trình xuất
hàng (lượng thực xuất, nhiệt độ trung bình ...) và kết nối
được với hệ thống thơng tin quản lý giúp cho công tác
quản lý chặt chẽ, chính xác, nhanh chóng và thuận tiện.



Hệ thống tự động hố điều khiển động cơ bơm, điều
khiển van, đóng hàng tự động một cách chính xác theo
lượng hàng đặt trước .



Hệ thống đảm bảo cho việc phát triển hệ thống về sau
này được dễ dàng, tiết kiệm. Hệ thống không phá vỡ quy
hoạch chung của Kho trong quá trình hiện đại hố .

CHÚ Ý : Các chỉ tiêu an tồn và phòng chống cháy nổ .
Kèm theo nhưng yêu cầu về kỹ thuật thì các chỉ tiêu an tồn và
phịng chống cháy nổ là một điều kiện tiên quyết trong các hệ thống
dùng trong nền công nghiệp xăng dầu.Do xăng dầu là chất lỏng dễ
bay hơi, dễ bắt lửa ở nhiệt độ thấp, khơng hịa tan trong nước, có tỷ
trọng nhẹ hơn nước. Hơi xăng dầu nặng hơn khơng khí 5,5 lần, cháy
ở thể hơi... Xăng dầu có khả năng sinh tĩnh điện khi bơm rót và khi
cháy tỏa ra nhiệt lượng lớn, tốc độ lan truyền nhanh và tạo ra sản
phẩm cháy độc hại. Vì vậy các thiết bị đuợc chọn trong hệ thống
ngoài đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật thì phải có khả năng phịng
chống cháy nổ cao,khả năng xảy ra sự cố là thấp nhất.
Ngoài ra ,khi thi công lắp đặt thiết bị cho hệ thống cần làm tốt
những u cầu về an tồn phịng chống cháy nổ sau:
 Việc thi công lắp đặt đường ống và thiết bị không
được hàn cắt tại khu vực giàn xuất và trạm bơm. Gia

10













công ống thép bảo vệ và các tủ điện thực hiện bên
ngồi khu vực nguy hiểm cháy nổ, nếu có hàn cắt phải
thực hiện bên ngoài khu vực kho sau đó làm nguội
mới đưa vào lắp đặt.
Khi cắt phá bê tông thường xuyên phải tưới nước
xuống nền bê tông để tránh phát sinh tia lửa, ngăn
cách khu vực thi công bằng hàng rào di động.
Khi tháo lắp vặn chuyển thiết bị phải nhẹ nhàng tránh
va đập mạnh gây phát sinh tia lửa.
Các trang thiết bị đưa vào lắp đặt và toàn bộ hệ thống
cáp phải đặt trong ống thép bảo đảm bảo tiêu chuẩn
phòng nổ theo quy định.
Trước khi đưa vào chạy thử phải tiến hành đo kiểm tra
cách điện tồn bộ cáp và các thiết bị có sử dụng điện
Trong thời gian thi công, các vật tư dụng cụ phải để
gọn gàng không gây ảnh hưởng tới hoạt động sản xuất
tại kho và cơng tác phịng chống cháy nổ .
Đo kiểm tra nồng độ xăng dầu khu vực thi công. Nếu

nồng độ xăng dầu vượt quá quy định cho phép thì
khơng được đục cắt bê tơng .
Bố trí đầy đủ trang thiết bị phòng cháy chữa cháy.

II. Các hướng giải quyết .

Để xây dựng một hệ thống bến xuất xăng dầu sẽ có nhiều phương án
để thực hiện. Dưới đây chúng em xin trình bày hai phương án :
1. Phương pháp điều khiển BatchControler sử dụng

thiết bị Accuload .
2. Mơ hình sử dụng cơng nghệ điều khiển bằng PLC
kết hợp với máy tính .
II.1 - Phương pháp điều khiển BatchControler sử dụng thiết bị
Accuload .
Giới thiệu hệ thống .

11


Hình II.1 - Mơ hình hệ thống cho một họng xuất .
Hệ thống vận hành hệ thống theo ba chế độ:
 Tự động hoàn toàn .
 Bán tự động khi máy tính chủ dữ liệu hệ thống tự
động hóa lỗi, mạng LAN lỗi… khi đó số liệu tự động
hóa sẽ được cập nhật lại vào cơ sở dữ liệu khi hệ
thống vận hành trở lại.
 Chế độ tại chỗ là việc vận hành bơm tại chỗ, hồn
tồn khơng có kết nối PLC với Controllogix, các
Batch controller vẫn hoạt động, các van điều khiển

vẫn đóng theo lượng đặt trước .
Nhận xét : Đây là công nghệ điều khiển tiên tiến nhất hiện nay cho
việc xuất xăng dầu - Công nghệ điều khiển Batch controller.
Hệ thống bao gồm:
 Mỗi bộ Accuload điều khiển một cần xuất, nhận thông tin
từ đầu đo nhiệt độ, tín hiệu phát xung từ lưu lượng kế để
điều khiển bơm và van tại từng họng xuất.
12










Đặc điểm -

-

-

Mỗi họng xuất sẽ có một sensor đo nhiệt độ được lắp trên
đường ống xuất, sai số đo nhiệt độ nhỏ hơn ±0,25 ( 0 C).
Khoảng cách đi dây giữa Accuload và sensor đo nhiệt độ
nhỏ hơn 100 (m).
Bộ phát xung của lưu lượng kế phát xung vuông 40/60.
Trên bộ phát xung phải có sẵn bộ lọc nhiễu điện tử.Tín

hiệu phát xung tiêu chuẩn: nhỏ hơn 1V là giá trị 0, lớn
hơn 5V là giá trị 1.Điện áp cung cấp cho bộ phát xung là
12 hoặc 24 (VDC).
Bộ Batch Controller được điều khiển bởi PLC, việc sử
dụng PLC sẽ đảm bảo việc kết nối với phân hệ trạm bơm
được đơn giản cũng như việc mở rộng hệ thống sau
này.Bộ PLC được thiết kế dự phịng nóng (redundant 2
CPU và 2 đường truyền thông Modbus và 2 cổng truyền
thông trên Accuload) khi có sự cố ở một bộ PLC thì PLC
cịn lại sẽ chiếm quyền điều khiển Accuload qua đường
truyền thơng cịn lại và cổng truyền thơng cịn lại.Truyền
thơng giữa hai bộ PLC bến xuất bộ và trạm bơm cũng
được thiết kế dự phịng nóng haiđường Controlnet, khi bị
sự cố một đường sẽ truyền trên đường cịn lại .
Tích hợp thơng tin và hiển thị trên máy SCADA.
tính năng mà hệ thống đạt được :
Hệ thống có thể xuất hàng ở ba chế độ: Tự động ,Bán tự
động và chế độ tại chỗ.
Lưu số liệu xuất hàng ở 2 chế độ Tự động và Bán tự
động, bao gồm những thông tin sau: mã lệnh, mã ngăn,
mã công tơ (nếu có), lượng đăng ký, lượng thực xuất,
nhiệt độ trung bình.
Dự phịng cổng truyền thơng của Batch controller, Dự
phịng truyền thơng Modbus và dự phịng SCADA nhằm
mục đích tăng tính ổn định, giảm thiểu gián đoạn cho quá
trình xuất hàng do có cơ chế dự phịng nhiều cấp.
Thơng tin khách hàng và lượng xuất được quản lý trên
máy tính. Hóa đơn, quá trình xuất hàng được thực hiện
qua lệnh xuất hàng, trên lệnh xuất có thơng tin về khách
hàng, số xe q trình được thực lấy, mã khách, mã hàng

hóa, số thứ tự lệnh xuất, mã ngăn. Trong quá trình xuất
người công nhân không thể thay đổi lượng xuất, xuất lại
lệnh đã xuất, q trình xuất kết thúc, việc hồn chỉnh hóa
đơn qua cơ sở dữ liệu có đầy đủ lượng hàng thực sự xuất
13


-

được cũng như nhiệt độ trung bình của ca lơ hàng đó. Các
thao tác và hiện tự động tối đa từ khâu trước khi xuất đến
khi hồn chỉnh hóa đơn cho khách hàng nhằm tránh các
tiêu cực, phiền hà cho khách hàng, giảm thiểu thời gian
xuất.
Các thông tin nhập trên Batch hiển thị bằng tiếng việt
không dấu, thao tác xuất hàng đơn giản, các thông tin báo
lỗi sự cố hỏng nhiệt độ, xuất quá lượng đặt, lưu tốc quá
cao, quá thấp...vv.. đều được thể hiện rõ ràng trên Batch
controller .

II.2 - Mơ hình sử dụng cơng nghệ điều khiển bằng PLC kết hợp
với máy tính .
Mơ hình sử dụng PLC S7-300 của hãng Siemen .
Đây là hệ điều khiển khá phổ biến và đã được dùng rất rộng rãi
trong công nghiệp vì nhưng ưu điểm của nó như tính mềm dẻo, linh
hoạt, đáp ứng được những yêu cầu về thay đổi và mở rộng quy mơ
sản xuất với chi phí hợp lý.
 Tổng quan hệ thống sử dụng công nghệ điểu khiển bằng PLC kết
hợp với máy tính :

14


Hình II.2 - Mơ hình giải pháp hệ thống sử dụng PLC S7-300
Bộ PLC S7-300 thu nhận thông tin từ đầu đo nhiệt độ, tín hiệu
phát xung từ lưu lượng kế và điều khiển bơm, tại từng họng xuất,điều
khiển đóng mở van điện. Tại phòng điều khiển với phần mềm điều
khiển SCADA, tồn bộ thơng tin về nhiệt độ thực tế, lưu lượng bơm
được chuyền về và hiển thị trên màn hình máy tính trong thời gian
thực .
Máy in để in ra hóa đơn với các thơng tin đầy đủ được lưu trữ
trong Hệ thống Điều khiển trung tâm bao gồm: số hóa đơn, mã khách
hàng, mã số xe, loại hàng, lượng thực xuất, nhiệt độ trung bình, hệ số
VCF, WCF, tỷ trọng, v.v....Phát hành hoá đơn tự động cho khách
hàng.
Công nhân vận hành sẽ nhập mã số lệnh xuất hàng vào bộ
OP77A của họng xuất. Hệ thống tự động hóa kiểm tra, xác nhận mã
lệnh. Nếu mã lệnh hợp lệ (đã đăng ký lấy hàng, đúng loại hàng hóa và
chưa xuất hàng), hệ thống sẽ chuyển tồn bộ thơng tin về giá trị lít
đặt trước xuống PLC S7-300 và hiển thị lên bộ OP77A để phục vụ
xuất hàng cho họng xuất này. Nếu mã lệnh không hợp lệ, hệ thống
không cho phép xuất hàng.
Công nhân vận hành, mở van tay, bấm nút Start trên bộ OP77A,
trên dàn xuất cho phép bắt đầu quá trình xuất hàng.
 Ưu điểm hệ thống dùng PLC kết hợp với máy tính .
Giải quyết những thiếu sót của quy trình xuất hàng cũ, có sự kết
hợp chặt chẽ giữa Hệ thống thông tin quản lý và Hệ thống Tự động
hoá, quản lý chặt chẽ hao hụt, tránh thất thoát và giảm được ảnh
hưởng do yếu tố chủ quan của con người.
Hệ thống tự động hóa xuất hàng có tính an tồn cao (tiếp đất,

các sự cố, các trạng thái làm việc của các trang thiết bị được kiểm
sốt chặt chẽ trong q trình xuất hàng bởi hệ thống tự động hóa ,
giao nhận chính xác, giảm hao hụt tới mức thấp nhất; van điện, máy
bơm được điều khiển dừng tự động khi lượng hàng đã bằng lượng
hàng cần xuất ).
Hệ thống có độ tin cậy cao để phục vụ an toàn, liên tục và ổn
định cho quá trình sản xuất.

15


Đạt các hiệu quả cao về mặt kinh doanh, điều hành quản lý,
năng suất lao động, an toàn lao động, bảo vệ mơi trường và những
hiệu quả vơ hình trong sự cạnh tranh trong nền kinh tế thị trường.
III. Lựa chọn phương án

Sau khi tìm hiểu và phân tích được các ưu điểm và nhược điểm
của từng phương án. Chúng em nhận thấy để thiết kế hệ thống tự
động hóa cho bến xuất xăng dầu,có thể dùng 2 phương án đã trình bày
ở mục II là phương pháp điều khiển Bath Controller hoặc dùng bộ
điều khiển khả trình PLC kết hợp với máy tính.
Nếu dùng phương án Bath Controller - là công nghệ điều khiển
tiên tiến nhất hiện nay cho việc xuất xăng dầu trên thế giới .Nó có
rất nhiều ưu điểm,hệ thống đạt được độ chính xác cao,nhưng giá
thành của các thiết bị khá đắt,thích hợp cho những bến xuất lớn
.Khơng những thế, việc tiếp cận và tìm hiểu đối với các thiết bị này
đối với chúng em là rất khó khăn.Vì vậy chúng em quyết định lựa
chọn phương án dùng bộ điều khiển khả trình PLC kết hợp với máy
tính.
Với quy mơ của bến xuất xăng dầu vừa phải,có 3 họng xuất

hàng, hệ thống tự động hóa thiết kế cho bến xuất xăng dầu này sử
dụng phương án dùng bộ điều khiển khả trình PLC kết hợp vơí máy
tính là rất hợp lý.Đảm bảo độ tin cậy và chính xác cao, giá thành hợp
lý,phù hợp với quy mơ của dự án. Khi cần mở rộng thêm các phân hệ
đo bồn, trạm bơm, thêm hệ thống báo cháy,... việc tích hợp đơn giản.
IV. Tính chọn thiết bị

Sau khi phân tích và lựa chọn xong giải pháp cho hệ thống tự
động hóa bến xuất xăng dầu cho ơtơ, chúng em tiến hành tìm hiểu và
lựa chọn các thiết bị nằm trong hệ thống này.
Các thiết bị nằm trọng hệ thống bao gồm:
+ Hệ thống bể chứa kho xăng dầu.
+ Thiết bị bơm động lực .
+ Thiết bị đo lưu lượng .
+ Thiết bị đo nhiệt độ .
+ Van điện .
Hệ thống bể chứa xăng dầu.
a) Giới thiệu
Hệ thống có 3 bồn chứa : 1 bồn A92, 1 bồn A95 và 1 bồn dầu DO

16


Hình IV.1 - Bể chứa xăng dầu.
b)Cấu tạo bể chứa
Đáy bể:
Bao gồm các tấm thép có chiều dày khác nhau hàn lại với nhau
thường chiều dày lớn dần từ thân bể ra thành bể (chiều dày có thể
từ 5mm tới 12mm. Đáy bể được đặt trên phần nền móng được gia
cố cẩn thận và chắc chắn để bảo đảm chống lún, sát với tôn đáy

bể là lớp nhựa đường nhằm đảm bảo chống nước và hạn chế sự
an mòn từ dưới lên cho tôn đáy bể.
Thành bể:
Bao gồm nhiều tấm thép hàn lại với nhau. Kết cấu chiều dày
thành bể tăng dần từ trên xuống dưới do sự chịu lực thủy tĩnh
tăng theo chiều sâu của xăng dầu (phía gần đáy bể có thể chiều
dày là 12mm, phía trên nóc bể có thể chỉ 4 - 5mm).
Mái bể:
Có nhiều dạng kết cấu khác nhau như mái bể hình nón, mái bể
hình chỏm cầu. Tác dụng của mái bể là để đảm bảo sự ổn định
tương đối của bể chứa trong quá trình xuất, nhập; tránh đọng

17


nước đồng thời là nơi để bố trí lắp đặt các thiết bị như van an
tồn, lỗ đo tính...Mái bể thường có bề dày 3,5 – 5mm.
Lỗ ánh sáng :
Vị trí nằm ở trên mái bể có kích thước lớn, nó có tác dụng thơng
gió và lấy ánh sáng trước khi bảo dưỡng, kiểm tra bể và các thiết
bị trong bể.
Lỗ người chui:
Có tác dụng để người kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa có thể chui
vào để thực hiện nhiệm vụ. Lỗ người chui được đặt ngay tầng tôn
thứ nhất.
Lỗ đo dầu:
Được đặt trên mái bể, tại đây có thể lấy mẫu xăng dầu trong bể,
đo chiều cao, đo nhiệt độ bể. Đối với các bể có mái phao ở trong
hoặc thiết bị đo tự động thì dưới các lỗ đo dầu người ta thường
lắp đặt các ống dẫn hướng cho thiết bị đo và mái phao.

Điểm đo dầu:
Làm điểm đo mốc chiều cao bể, nó thường được hàn vào đáy bể
và gần với thành bể nằm phía dưới theo phương thẳng đứng với
lỗ đo dầu.
Van thở và bình ngăn lửa:
Được lắp trên mái bể có tác dụng điều chỉnh áp suất dương, âm ở
trong bể nằm trong phạm vi cho phép mà bể có thể chịu được
trong q trình nhập, xuất, tồn chứa cũng như các hoạt động khác
của bể chứa. Dưới bộ phận khống chế áp suất dương, âm và tiếp
giáp với mái bể thường lắp bộ phận ngăn tia lửa có tác dụng ngăn
tia lửa cháy ngược từ ngoài vào bên trong bể chứa.
Lăng phun bọt chữa cháy cố định:
Thường được lắp ở tầng tôn trên cùng của thành bể và được nối
với hệ thống bơm cố định của tổng kho. Khi xảy ra sự cố thì
dung dịch bọt sẽ được phun vào bên trong bể để phủ kín bề mặt
thống của xăng dầu ngăn cản sự cháy.
Cầu thang bể:
Lắp bên ngoài bể bám theo thành bể, dẫn từ đáy bể tới mái bể.
Nó có tác dụng phục vụ cho việc đi lại trong quá trình thao tác
kiểm tra, giao nhận, bảo dưỡng.....
Ống dẫn hướng:
Được nối từ mái bể xuống gần sát đáy bể có tác dụng đo, đếm tự
động và được làm bằng thép hợp kim.
Công nghệ xuất nhập:

18


Bao gồm các đường ống và các van được gắn vào thành bể ở tầng
tôn cuối cùng và liên kết với các đường ống xuất nhập của Tổng

kho. Kích thước của nó đáp ứng với thơng số xuất nhập hoạt
động của bể chứa.
Công nghệ hút vét, xả cặn:
Thường được nối ở phía dưới của tầng tơn cuối thành bể. Bên
trong bể nó được nối với đường ống rà sát vị trí thấp nhất của
đáy bể chứa; bên ngồi nó có các đường ống, van nối với công
nghệ hút vét của tổng kho.
Hệ thống tiếp địa:
Là hệ thống truyền dẫn từ bể tiếp địa đảm bảo điện trở tiếp đất
nằm trong giới hạn cho phép, nó nối thơng mạch với hệ thống các
cột thu lôi trên mái bể.
Bơm động lực
a) Giới thiệu
Thiết bị có chức năng bơm cấp sản phẩm xăng dầu từ bể chứa ra
các họng xuất.Xăng dầu là chất lỏng có độ nhớt cao,là dung mơi dễ
cháy nổ nên ta sử dụng loại bơm bánh răng là thiết bị chuyên dụng
trong lĩnh vực xăng dầu và hóa chất.
Bơm bánh răng dùng bơm xăng dầu, bơm những chất có độ nhớt
cao, những dễ cháy nổ mà các loại bơm thông thường khác khơng thể
hút được, những chất lỏng có chứa hạt, bơm thực phẩm,...ta chọn bơm
bánh răng ăn khớp trong hiệu Magnus-Canada .
b) Thông số kỹ thuật
Hãng sản xuất: Series 332 hiệu Magnus, Canada
Các thông số kỹ thuật :
Dải lưu lượng: (20 -93) m 3 /h
Áp suất đầu xả max: (10-13) bar
Vật liệu tiêu chuẩn: Gang đúc, Thép
Vật liệu tùy chọn: Inox
Kiểu làm kín: Phớt cơ khí hoặc hộp chèn
Nhiệt độ chất bơm tiêu chuẩn: 25 o C

Nhiệt độ chất bơm tùy chọn: 132 o C
Độ nhớt: 2500,000SSU
Van an toàn: Tùy chọn
Motor: (7-15)KW, 3Pha 380V
Số vòng quay: (190-520) vòng/phút
c) Cấu tạo và nguyên lý làm việc của bơm bánh răng:
Cấu tạo:
19


Hình IV.2. Cấu tạo trục bơm bánh rang
Chú thích :
Seal: Đệm chèn
Driver Gear: Trục phát động
Mounting Flange: Bích lắp ráp
Pressure Port: Lỗ tạo áp suất
Suction Port: Lỗ hút
Driver Gear: Bánh răng phát động
Idler Gear: Bánh răng dẫn động
Bushings: Ống lót ổ trục
Case Seal: Vịng để chèn kín
Ngun lý hoạt động :

Hình IV.3. Nguyên lý hoạt động của bơm .
Bơm thể tích có cơ cấu chấp hành ở dạng hai bánh răng ăn
khớp. Các buồng làm việc của bơm được tạo nên bằng thành thân
bơm và các profin của răng. Buồng hút nằm bên phía các răng ra
khớp, buồng nén nằm bên phía các răng vào khớp. Thể tích của buồng
hút và buồng nén được thay đổi do các răng ra khớp và vào khớp với
nhau thực hiện chu kì hút và nén chất lỏng. Bơm bánh răng có kết cấu

20


đơn giản, độ tin cậy cao trong khi vận hành, kích thước nhỏ gọn, nhẹ.
Áp suất dẫn từ 10 đến 100 bar, cá biệt tới 200 bar; hiệu suất 0,870,89; hiệu suất thể tích 0,95 - 0,98; hiệu suất cơ khí 0,94; lưu lượng
bơm tới 1.000 lít/phút (đối với bơm áp suất thấp).Bơm bánh răng
thường được trang bị van an toàn để chuyển chất lỏng từ buồng nén
sang buồng hút khi đạt tới áp suất tối đa.
Thiết bị đo lưu lượng Oval
a) Các đặc điểm riêng
-

-

Mức đo có thể mở rộng từ 40 đến 90% so với những mơ hình
đã đưa ra trước đây. Điều đó có nghĩa là kích thước vật lý trở
nên nhỏ hơn (kích thước từ 45 đến 70) .
Giảm tổn thất áp suất 30%,tiết kiệm chi phí năng lượng .
Thể hiện được tổng mức dịng đã chảy qua, tốc độ dòng tức
thời chảy qua, tổng số lần reset bộ đo lưu lượng .
Đơn giản hóa thiết kế và vật liệu mới cùng với lớp bọc bên
ngoài đã tăng tuổi thọ của thiết bị .
Có thể giao tiếp với thiết bị đo dễ dàng .
Có khoảng 17 mẫu từ kích cỡ 39 đến 65 .

b) Thơng số kỹ thuật

- Bảng thông số kỹ thuật của các mẫu Oval có kích cỡ từ 39 đến 65:
Vật liệu cấu tạo

Kích Đường Sai Dải lưu
cỡ
kính
số
lượng
Bánh Kết nối
thiết
ống
thiết
đo
Than
Rotor
răng
bị
(mm)
bị
(m 3 /h)
39

10

41

10

45

10

50

20

0,2Thép
12(lít/h khơng
)
gỉ.
160(lít/h
0,2%
)
5420(lít/
h)
0,03-2

Thép
khơng
gỉ.

Áp
suất
cực
đại
(MP
a)

Thép
cacbon JIS
đặc
ANSI/J
biệt.

PI
2,94

21


52

25

53

25

55
56
57
58
59
60
61
62
63
64

40
50
50
80
100

100
150
200
250
300

65

350

0,083,8
0,153,4
0,26-14
0,6-24
1,2-44
2-50
4-90
5-150
10-230
15-320
20-450
0,5%
30-700
501000

- Thép
không
gỉ(chi
tiết
đặc

biệt)
- Thép
thường

- Thép
không
gỉ(chi
tiết
đặc
biệt)
- Thép
thường

- Thép
cacbon JIS
đặc
ANSI/J
biệt.
PI

1,96
4,51
1,96

Để phù hợp với yêu cầu công nghệ,dải lưu lượng bơm tối đa là
khoảng 70(m 3 /h) nên ta chọn thiết bị Oval có kích cỡ 59:
+ Đường kính ống 100(mm)
+ Sai số thiết bị là 0,5(%)
+ Dải đo từ 4 đến 90 (m 3 /h)
+ Áp suát cực đại : 1,96 (MPa)

c)

Nguyên lý hoạt động:

Hình IV.4. Các vị trí của 2 oval .
Bộ đo lưu lượng Oval đo dòng chất lỏng bằng cách sử dụng một
áp lực chênh lệch yếu để quay đôi bánh răng oval.Hai bánh răng ăn
khớp bịt kín đầu vào và đầu ra nhằm tạo ra độ chênh lệch áp lực.Khi
sự định hướng của căp bánh răng oval như vị trí 1 hình vẽ trên,bánh
22


răng A nhận momen quay từ sự chênh lêch áp suất,bánh răng B hủy
lực xoắn,và bánh răng A lái bánh răng B như mơ tả ở vị trí 2.Khi
bánh răng A quay đến vị trí như hình 3,khi hết momen quay,nhưng
bánh răng B lại nhận được momen và lái bánh răng A.Cách hoạt động
luân chuyển như vậy duy trì việc quay liên hồn với momen quay gần
như khơng đổi ngoại trừ điểm chết.Vị trí 4,5,6,7,8 và 9 minh họa
nguyên lý này thơng qua 1 vịng trịn kín liên hồn mang bánh răng A
trở về vị trí ban đầu như vị trí 1.
Với việc quay bánh răng thiết bị có thể đo được chính xác lượng
chất lỏng trong khe hở hình lưỡi liềm hoặc đo trong khoang.Tổng số
lượng chất lỏng cho 1 vòng quay của cặp bánh răng oval là 4 phần,đó
chính là tốc độ quay của bánh răng .
Do độ trượt giữa bánh răng và thành buồng là rất nhỏ,cho nên
việc đo không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng.
Một trục đầu ra bị quay theo 1 tỷ lệ tới bánh răng oval bởi sức hút
của sự ghép từ tính.Trục đầu ra này lái 1 bộ bánh răng nhằm cung cấp
việc ghi bộ đếm trong bộ phận kỹ thuật theo gallon,lít,hay pound….

Hình IV.5. Cơ cấu truyền động của 2 bánh răng Oval
Chú thích :
Driven Magnet:Trục nam châm .
Rotor: Bánh răng oval .
Hollow shaft: Trục truyền động rỗng .
Output Gear: Bánh răng truyền động ăn khớp ra.
Idler gear :Bánh răng dẫn động .
Transmission Gear: Bánh răng dẫn động .
Một số loại cảm biến có thể dùng trong hệ thống
Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng
vật lý không điện thành các tín hiệu điện.

23


A) Cảm biến đo mức dùng sóng âm .(Cảm biến tiêm cân siêu âm )
Cảm biến mức dùng sóng âm đã có mặt trên thị trường nhiều
năm nay và được coi như một công nghệ đáng tin cậy dùng để đo mức
thông qua những thử thách khắc nghiệt trong công nghiệp. Cảm biến
siêu âm đo mức là dạng đầu tiên đo không tiếp xúc và giá cả phải
chăng dùng cho phần lớn các loại bình chứa dạng thẳng đứng.
Bộ truyền siêu âm hoạt động dựa trên việc gửi một sóng âm,
được phát ra từ bộ biến năng áp điện, đến bề mặt của một vật liệu
cần đo.
Bộ truyền âm đo thời gian từ lúc gửi tín hiệu cho tới khi nhận
được tín hiệu phản hồi.
Thành cơng của phép đo phụ thuộc vào sóng, độ phản xạ từ vật
cần đo. Những yếu tố khác như : bụi, hơi nước (chất lỏng) dày đặc;
độ cản trở bình chứa, nhiễu loạn gây bởi bề mặt; những chất tạo bọt
và thậm chí là độ gồ ghề hoặc góc tạo bởi chùm sóng với bề mặt cần

đo đều góp phần tạo những thơng tin khơng mong muốn ở tín
hiệuphản hồi. Điều cần thiết là người sử dụng cần phải cân nhắc điều
kiện hoạt động sẽ ảnh hưởng thế nào tới sóng âm khi phát ra.
Những yếu tố quan trọng khác cần chú ý khi dùng bộ truyền âm
gồm:
- Sóng âm-điều kiện tiên quyết của phép đo là
sóng âm phải đi qua chất cần đo. Thơng thường
là khơng khí, nếu mơi trường là chân khơng lại
khơng phù hợp do trong chân khơng, khơng có
đủ số phân tử khí làm giảm khả năng truyền
sóng
.
- Điều kiện bề mặt-bọt và những hạt bụi bẩn
bám trên bề mặt của chất lỏng có thể hấp thụ
sóng âm và làm cản trở sóng phản hồivềđầu
phát.
- Góc tới và góc phản xạ-sóng âm cần được
phát và nhận theo đường thẳng, mặt phản xạ
cần là mặt phẳng .
.
Hình IV.6. Sơ
đồ bố trí cảm
biến siêu âm
đo mức

- Nhiệt độ hoạt động-những phần mà siêu âm
được gửi đến để đo thường làm bằng nhựa với
nhiệt độ cao nhất cỡ 60°C. Dĩ nhiên, việc thay
đổi nhiệt độ sẽ làm phép đo mức kém chínhxác.
-Áp suất làm việc-các thiết bị siêu âm thường

24


không tiếp xúc với áp suất quá cao; giá trị lớn
nhất
loại
cảm
biến
này
có
thểchịuđượclà30psi(~2bar)
.
- Điều kiện mơi trường-hơi nước (chất lỏng),
mơi trường đọng nước, và tạp chất có thể làm
thay đổi tốc độ của sóng âm qua mơi trường
khơng khí và ảnh hưởng rất lớn đến độ chính
xác của tín hiệu hồi đáp. Để tránh sai số do môi
trường gây ra cần gắn cảm biến vào những vị trí
và mơi trường có thể dự đốn trước.
Lợi ích lớn nhất của cơng nghệ đo mức thơng
qua mơi trường khí như siêu âm, rada và laze là
những thiết bị đo không tiếp xúc với vật cần đo
(hình IV.6). Chỉ có một vài điểm tín hiệu cần
tiếp xúc với bề mặt chất cần đo nhằm tạo ra
những tín hiệu phản hồi về cảm biến. Điều này
giải thích tại sao chất lượng khơng khí giữa bề
mặt chất lỏng với cảm biến luôn là vấn đề và tại
sao chất lượng của bề mặt chất lỏng (hoặc bình
chứa) cần ln được tính đến khi sản xuất và lắp
đặt cảm biến vì mọi nhiễu loạn về tín hiệu sẽ

góp phần vào sai số củaphép đo.
Như vậy, cảm biến đo mức dùng siêu âm là một
giải pháp phù hợp cho những đối tượng với
những u cầu về hình dạng, mơi trường ổn định
và có thể biết trước. Khi lắp đặt chúng ta khơng được qn rằng bộ
phát siêu âm chỉ có hiệu quả khi cảm biến đón nhận được tín hiệu
phản hồi.
Cảm biến siêu âm SFR05
a) Giới thiệu .

25