TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG LÊ TẤN TÀI
51 DLTT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC TRONG ĐIỀU KHIỂN
TỰ ĐỘNG HỆ THỐNG TÀU, NHẰM NÂNG CAO KHẢ NĂNG
HOẠT ĐỘNG AN TOÀN CHO CÁC TÀU ĐÁNH BẮT XA BỜ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐỘNG LỰC TÀU THỦY
NHA TRANG - 7/2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG LÊ TẤN TÀI
51 DLTT
1.1.2. Khái quát một số hệ thống trên tàu 6
1.2. Đặc điểm hệ thống tàu trang bị trên các tàu đánh bắt cá xa bờ . 10
1.2.1. Trang bị các hệ thống trên tàu cá đánh bắt xa bờ 10
1.2.2. Điều kiện hoạt động: 11
1.2.3. Sơ đồ bố trí chung trên tàu cá 12
1.2.4. Hệ thống Hút khô và cứu đắm 12
1.2.4.1. Đặc điểm, cấu tạo, bố trí và phương thức hoạt động 12
1.2.4.2. Nhận xét về đặc điểm làm việc hệ thống hút khô 16
1.2.5. Hệ thống cân bằng tàu 17
1.2.5.1. Đặc điểm, cấu tạo, bố trí và phương thức hoạt động 17
1.2.5.2. Nhận xét về đặc điểm làm việc 19
1.2.6. Hệ thống vệ sinh tàu và cứu hỏa: 20
1.2.6.1. Đặc điểm, cấu tạo, bố trí và phương thức hoạt động. 20
1.2.6.2. Nhận xét về đặc điểm làm việc 21
1.2.7. Chọn hệ thống cần điều khiển tự động. 21
1.3. Nhu cầu cần thiết phải tự động hóa các hệ thống cho tàu cá xa bờ. 21
1.3.1. Nhu cầu các hệ thống từ thực tế 21
1.3.1.1. Hiện trạng đội tàu cá khai thác xa bờ của tỉnh Khánh Hòa 21
1.3.1.2. An toàn về tính chống chìm của tàu 22
1.3.1.3. An toàn hỏa hoạn trên tàu 23
1.3.1.4. Vấn đề về ổn định và cân bằng tàu: 24
1.3.2. Nhu cầu từ quy phạm qui định chung về hệ thống và hoạt động giám sát 25
1.3.2.1. Qui định về hệ thống tàu. 25
1.3.2.2. Qui định về tính ổn định 28
1.3.2.3. Qui định về trang bị an toàn. 29
1.4. Nhận xét và đề xuất phương án 31
1.4.1. Nhận xét: 31
1.4.2. Đề xuất phương án 32
CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU VỀ PLC. 34
2.1. Khái niệm PLC 34

4.2. Đề xuất ý kiến: 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

DANH MỤC HÌNH

H×nh 1.1: S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña hÖ thèng hót kh« 6
Hình 1.2: Bố trí theo nguyên tắc phân nhóm 7
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống dằn tàu. 8
Hình 1.4: Tàu cá KH94183TS 10
Hình 1.5: Cảng tàu cá Bình Tân-Nha Trang 11
Hình 1.7: Các đường ống hệ thống 13
Hình 1.8: Miệng hút. 13
Hình 1.9: Hệ thống hút khô. 14
Hình 1.10: Bơm cọ 14

Hình1.11:Dây mềm điều khiển tay quay 14
Hình 1.12: Các ống dẫn 15

Hình 1.13: Tay quay và bánh ma sát 15
Hình 1.14: Hệ thống cứu đắm 15
Hình 1.15 : Hình thực tế về hệ thống cứu đắm trên tàu. 16
Hình 1.16: Hệ thống cân bằng tàu 18
Hình1.17: Miệng hút và đường ống 19
Hình 1.18: Can nước cân bằng tàu 19

Hình 2.27: Network làm việc của phương pháp LAD 59
Hình 2.28: Network làm việc của phương pháp FBD 60
Hình 2.29: Bộ đếm tổng quát 62
Hình 2.30: Đồ thị tín hiệu xung của bộ thời gian SP 64
Hình 3.1: CPU 312 66

Hình 3.2: Màn hình giao tiếp và rack kết nối 66
Hình 3.3: Cảm biến quang. 67
Hình 3.4: Bơm hút khô 67
Hình 3.5: Bơm cứu đắm 67
Hình 3.6: Rơ le điện từ. 67
Hình 3.7: Còi cảnh báo 67
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống trên mô hình 68
Hình 3.9: Xây dựng giải thuật và sơ đồ khối cho hệ thống tự động 70
Hình 3.10: Khai báo dạng kết nối PC với CPU. 71
Hình 3.11: Xây dựng cấu hình cứng cho một trạm 72
Hinh 3.12:Giao diện khai báo cấu hình phần cứng 73
Hình 3.13: Chương trình hệ thống hút khô-cứu đắm bằng LAD 74
Hình 3.15: Giao diện làm việc 75
Hình 3.16: Download chương trình 75
Hình 3.17: Chạy chương trình. 75
Hình 3.18: Chế độ sẵn sàng của hệ thống 76
Hình 3.19: Bơm và đèn hút khô hoạt động ở mức nước 1 76
Hình 3.20: Còi âm cảnh báo sự bất thường của hệ thống 77
Hình 3.21: Hệ thống báo khẩn cấp khi tàu gặp nạn 77
Hình 3.22: Kết nối với 4 cảm biến 78
Hình 3.23: Kết nối với bơm,đèn còi 78
Hình3.24: Nạp chương trình xuống CPU 78
Hình 3.25: Mô hình thực tế 79
Hình 3.26: Tấm chắn tác động đến cảm biến hút khô 79


Ngày nay tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng đời sống và công
nghiệp, tự động hóa đã phát triển đến trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết
điều khiển tự động, tiến bộ của ngành điện tử, tin học.Đồng thời, ền công nghiệp thế
giới đang trên đà phát triển ngày càng cao, trong đó vấn đề tự động điều khiển được
đặt lên hàng đầu trong quá trình nghiên cứu cũng như ứng dụng công nghệ mới vào
trong sản xuất. Nó đòi hỏi khả năng xử lý, mức độ hoàn hảo, sự chính xác của hệ
thống ngày một cao hơn để có thể đáp ứng được nhu cầu về số lượng, chất lượng,
thẩm mỹ ngày càng cao của xã hội.…Chính vì vậy mà nhiều hệ thống điều khiển ra
đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng ứng dụng rộng là Bộ điều khiển lập trình
PLC( Programmable Logic Controler).
Xuất phát từ vấn đề thực tiễn,cụ thể là nghề đánh bắt cá thì việc đảm tính an
toàn cho việc đánh bắt xa bờ là rất quan trọng.Vì vậy,chế tạo một mô hình điều
khiển các hệ thống trên tàu là cơ sở để nâng cao tính an toàn, đảm bảo tính kinh tế
cho nghề cá là cần thiết. Đồng thời,cho thấy khả năng ứng dụng và khai thác PLC
một cách hiệu quả trong nền kinh thế hiện đại .
Đề tài của em được giao là: “Nghiên cứu ứng dụng PLC trong điều khiển
tự động các hệ thống tàu, nhằm nâng cao khả năng hoạt động an toàn cho các
tàu đánh bắt xa bờ.”.
- Nội dung thực hiện:
1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
2. Giới thiệu về PLC
3. Lựa chọn và xây dựng một mô hình điều khiển cụ thể
4. Kết luận và đề xuất ý kiến
Với những kiến thức đã học và sau một thời gian nghiên cứu cùng với sự
giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn, đạc biệt là sự hướng dẫn tận
tình của thầy Đoàn Phước Thọ em đã hoàn thành đồ án được giao và giúp em cũng
cố lại kiến thức và mở rộng thêm kiến thức về PLC. Đồng thời do những hiểu biết
2


Khai thác thủy sản là một trong những nghề truyền thống của nước ta, nó
đóng vai trò rất quan trọng, đóng góp thu nhập, tạo việc làm và cungcấp thực phẩm
tại chỗ cho người tiêu dùng. Một cách tổng quát, thu nhập từ hoạt động khai thác
thủy sản đóng vai trò rất quan trọng xếp vị trí thứ 2 sau trồng lúa và góp phần trong
việc thúc đẩy nền kinh tế của Khánh Hòa nói riêng và cả nước nói chung. Ngày nay,
nhu cầu thủy sản đã và đang tiếp tục gia tăng do những tác động khách quan của bối
cảnh thế giới về khủng hoảng kinh tế, bệnh dịch động vật, dịch cúm gia cầm …đã là
giảm nhu cầu tiêu thụ thực phẩm thịt gia súc, gia cầm từ nghành chăn nuôi. Do đó,
lượng tiêu thụ thủy sản trên đầu người luôn tăng qua các năm.
Bên cạnh đó, ngày nay thiên tai, bão lụt ngày càng tăng, nó uy hiếp đến sinh
mạng hàng triệu người dân đi biển, các tai nạn chìm tàu,hỏa hoạn… là nguyên nhân
tôi tìm hiểu và cải thiện tính an toàn cho các tàu cá đánh bắt xa bờ. Cụ thể là nâng
cao tính tự động cho các hệ thống tàu cá.
2. Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu:
 Đối tượng nghiên cứu:
Các hệ thống của tàu đánh bắt cá xa bờ.
 Phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu và xây dựng mô hình về tính an toàn của tàu cá đánh bắt xa bờ.
Gồm các hệ thống sau:
+ Hệ thống hút khô.
+ Hệ thống cứu đắm.
+ Hệ thống cân bằng tàu.
+ Hệ thống cứu hỏa.
+ Hệ thống vệ sinh trên tàu.
4

 Mục tiêu nghiên cứu:

CHNG 1: TNG QUAN
1.1. Khỏi quỏt chung v h thng tu
1.1.1.Yờu cu i vi h thng
Trớch t ti liu Trn Cụng Ngh,10/2012,H Thng Tu,Trng i hc Giao
Thụng Vn Ti TP.H Chớ Minh

Các hệ thống nhất thiết phải đơn giản, dễ sử dụng, làm việc tin cậy trong mọi
điều kiện khai thác bình thờng của tàu cũng nh khi tàu nghiêng, chúi, hoặc ngay
cả khi gặp tai nạn.
Khi thiết kế, chế tạo hệ thống phải dựa vào các tiêu chuẩn hoá để lựa chọn
các yếu tố kết cấu của hệ thống, cũng nh các đặc trng của dòng chảy (nhiệt độ,
tốc độ, áp suất, v.v.) để đảm bảo tính lắp lẫn khi sửa chữa, thay thế.
Phi chọn các vật liệu đủ bền, có tính chống gỉ, chống xâm thực cao, chịu
mài mòn, chịu đợc nhiệt độ, áp suất, tốc độ cao trong điều kiện khai thác lâu dài
của một dòng chất lỏng nhất định chuyển động trong hệ thống.
Bố trí hệ thống phải gọn nhẹ, kích thớc phải là tối thiểu, không chiếm nhiều
diện tích, thể tích khoang, khối lợng phải không lớn.
m bảo tính thẩm mỹ cho con tàu, việc khai thác, sửa chữa, thay thế phải
thuận tiện.
Sự làm việc của hệ thống phải đảm bảo không làm ô nhiễm môi trờng vùng
biển, vùng bến mà tàu neo đậu do nớc có chứa cặn dầu và các chất có hại khác.
Các thiết bị máy móc của hệ thống phải có tính kinh tế.
Phi tin cy, hp lý v cu to v b trớ, m bo tớnh kinh t trong iu kin
lm vic lõu di.
Nhng h thng tham gia vo cuc u tranh cho s sng cũn ca con tu
cn phi sng, ngha l cú kh nng thc hin chc nng ca mỡnh khi hng ton
phn hoc h hng tng phn t riờng;
Khi lng v th tớch chim ch ca h thng nh nht;
p dng cỏc vt liu bng cht do, hp kim nh cho cỏc phn t ca h
thng.

6 - van ba ngả; 7 - két nớc đáy đôi; 8 - nối lên bờ hoặc công trình nổi.
H thng cu m:
Để thải ra khỏi tàu lợng nớc chảy vào thân tàu do thủng khoang hoặc rò
nớc, nhiều tàu, ngời ta bố trí hệ thống cứu đắm, nh tàu kéo cảng, tàu kéo chuyên
tuyến, tàu kéo-đẩy cứu hộ, tàu hàng
Hệ thống cứu đắm tiến hành hút nớc từ các khoang ngập nớc của các tàu bị
tai nạn, và ở các tàu cứu hỏa - cứu hộ đặc biệt.
Với mục đích đánh giá khả năng của các phơng tiện cứu đắm, ngời ta xác
định: lu lợng nớc Q chảy vào khoang tàu qua lỗ thủng là bao nhiêu, khi áp suất
mạn là không đổi để làm điều này, có thể sử dụng công thức sau:
.H.g2.F 3600Q
pp

Trong đó: F
p
- diện tích lỗ thủng, m
2
.
H
p
- độ sâu của tâm lỗ thủng dới mớn nớc, m.
- Hệ số lu lợng, giỏ tr ca nú c ly tựy vo loi tu.
H thng dn tu:
Hệ thống nớc dằn (ballats) đợc trang bị cho các tàu để thay đổi chiều chìm,
khắc phục độ nghiêng, độ chúi của tàu nhằm đảm bảo t thế, điều khiển và khai thác
bình thờng của tàu.
8

Nó phải đảm bảo bơm đầy hoặc hút cạn một két bất kỳ hoặc đồng thời một vài
hoặc tất cả, cũng nh khi cần thiết phải bảo đảm chuyển nớc dằn từ một két này

+ H thng bỏo trong.
Hệ thống này dùng để báo cho cán bộ, thuyền viên và hành khách trên tàu
biết về nguy cơ và sự xuất hiện đám cháy trên tàu để thoát thân và cứu hỏa.
+ H thng bỏo ngoi.
Hệ thống này dùng để báo cho các tàu hoặc các phơng tiện nổi khác biết
để đến cứu hỏa. Các tín hiệu đợc sử dụng là: pháo hiệu, vô tuyến điện thoại, vô
tyến điện báo.
Cỏc phng phỏp cha chỏy:
H thng dp tt bng nc:
Hệ thống dập tắt bằng nớc đợc dùng để dập lửa trong các hầm hàng của tàu
hàng khô, trong buồng máy, phòng ở, các buồng phục vụ và công cộng, trên các
phần mở của boong, sàn, buồng lái và kiến trúc thợng tầng. Ngoài ra, nó có thể
đợc sử dụng để cấp nớc tới các thiết bị tạo bọt và hệ thống rửa boong, các buồng,
các thiết bị.
Đờng ống chính của hệ thống cứu hỏa gồm có hai dạng: hệ thống mạch kín và
hệ thống mạch hở
H thng cu ha bng bt:
Nguyên tắc hoạt động của các hệ thống cứu hỏa bằng bọt là dựa trên cơ sở cách
ly nguồn lửa khỏi ô-xy của không khí, bằng cách che phủ các vật đang cháy lớp bọt
hoá học hoặc không khí - cơ khí.

10

H thng v sinh tu.
Chức năng chính của các hệ thống vệ sinh là cấp nớc cho thủy thủ đoàn và
hành khách, cho các nhu cầu sinh hoạt và thải ra mạn các chất bẩn và nớc bẩn
(nớc thải).
Các hệ thống vệ sinh bao gồm: hệ thống cấp nớc, hệ thống nớc thải, nớc
nhà vệ sinh và hệ thống thoát nớc.
Hệ thống cấp nớc bao gồm các đờng ống của hệ thống nớc ăn, nớc rửa

tính an toàn cho ngư dân và tàu cá là rất quan trọng trong trong đời sống người dân
cũng như nền kinh tế thủy sản nước ta hiện nay.
Trong chuyến đi khảo sát tình hình đánh bắt cá xa bờ của ngư dân tại cảng
Bình Tân - Nha Trang-Khánh Hòa (Hình 1.5):
+ Các con tàu đánh bắt theo đoàn và bắt đầu vào khoảng 20 âm lịch.
+ Thời gian đắt bắt: 20 đến 30 ngày
+ Vùng hoạt động: Trải dài từ 7º÷ 14º Vĩ Bắc, 110º ÷ 116º Kinh Đông.
(1º =60 hải lý=111,12 Km)
+ Dao động sóng: chịu sự dao động sóng gió cấp 6, 7.
Hình 1.5: Cảng tàu cá Bình Tân-Nha Trang.
12

1.2.3. Sơ đồ bố trí chung trên tàu cá
(Xem bản vẽ bố trí chung tàu cá KH94483TS)
1.2.4. Hệ thống Hút khô và cứu đắm
Có 2 loại bơm được sử dụng trên các tàu cá đánh bắt xa bờ: Bơm lai động cơ
diesel và bơm sử dụng động cơ điện.
Hầu hết do điều kiện kinh tế và lợi nhuận nên các chủ tàu sử dụng bơm lai
động cơ diesel là rộng rãi.
1.2.4.1. Đặc điểm, cấu tạo, bố trí và phương thức hoạt động
 Đặc điểm:
 Hệ thống hút khô và cứu đắm đều có chức năng đảm bảo việc hút khô
nước đọng trong khoang tàu trong quá trình hoạt động của con tàu.
 Bơm hút khô thường là bơm ly tâm tự hút.
 Miệng hút khô được bố trí ở nơi thấp nhất trong mỗi khoang, để đảm
bảo hút kiệt toàn bộ khoang, kể cả khi tàu nghiêng về bất kỳ mạn nào.
Miệng cứu đắm đặt cao hơn.

thống hút khô hoạt động liên tục 24/24.
 Cứu đắm:
 Cấu tạo:
Bơm Cọ, cơ cấu truyền động (bánh ma sát, dây mềm điều khiển, tay quay) đường
ống. (Xem hình minh họa 1.10)

Hình 1.10:Bơm cọ Hình1.11:Dây mềm điều khiển tay quay
15 Hình 1.12: Các ống dẫn Hình 1.13: Tay quay và bánh ma sát
 Bố trí:
 Hệ thống được bố trí cồng kềnh, thô sơ.
 Bơm cứu đắm được bố trí trong lòng giếng (hố nước lòng tàu)
 Khó khăn trong việc tháo lắp, sữa chữa và thay thế .
 Đường ống lắp đặt đơn giản, chiếm không gian làm việc.
 Chỉ áp dụng cho loại bơm cọ. Hình 1.14: Hệ thống cứu đắm
Trong đó:
1: Bánh ma sát. 3: Đường ống ra 5: Lò xo.
2: Bơm Cọ 4: Tay quay. 6: Đường ống lên.
7: Puly (bánh trớn) 8: Ròng rọc. 9: Giếng hút.
16

 Phương thức hoạt động:
Các thành viên trên tàu phải thường xuyên kiểm tra mức nước trong giếng,
khi mức nước lên quá vạch cho phép thì sẽ có người ra hiệu cho người điều khiển
tàu. Sau đó, người điều khiển tàu sẽ dùng dây kéo lên, bộ truyền động thông qua