BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN DCS & SCADA Thiết kế SCADA cho hệ thống phối trộn nguyên liệu TAGS RTD (Hưng Yên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN : DCS & SCADA Thiết kế SCADA cho hệ thống phối trộn nguyên liệu TAGS RTD (Hưng Yên) Giảng viên hướng dẫn: TS Đào Quý Thịnh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Văn Minh – 20174067 Đinh Văn Hậu – 20173842 Đỗ Trung Hiếu – 20173880 Nguyễn Văn Phụng – 20209531 HÀ NỘI, 6/2021 MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu công nghệ .1 1.2 Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu 1.3 1.2.1 Cấu trúc phân cấp hệ thống 1.2.2 Thành phần hệ thống Quá trình cân CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN .6 2.1 Cấp giám sát, vận hành 2.2 Cấp điều khiển 2.3 2.2.1 Lựa chọn thiết bị cấp điều khiển .7 2.2.2 Sơ đồ đấu nối cấp điều khiển Cấp cảm biến chấp hành 11 2.3.1 Phần mềm mô cân 11 2.3.2 Mô tác động cấu chấp hành 12 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VÀ XÂY DỰNG CÁC PHẦN MỀM .13 3.1 3.2 3.3 Giới thiệu phần mềm sử dụng .13 3.1.1 Phần mềm Visual Studio 13 3.1.2 Ngôn ngữ lập trình C# (C Sharp) 13 3.1.3 Lập trình Winform 14 3.1.4 Tổng quan SQL 14 3.1.5 Studio Phần mềm Microsoft SQL Server SQL Server Management 15 Xây dựng phần mềm .15 3.2.1 Tạo Project Windows Forms 15 3.2.2 Sử dụng phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio 18 3.2.3 Xây dựng liệu đăng nhập 22 3.2.4 Xây dựng liệu nguyên liệu 22 3.2.5 Xây dựng liệu công thức .22 3.2.6 Xây dựng liệu phục vụ mục đích báo cáo thống kê 25 Kết nối phần mềm 26 3.3.1 Kết nối phần mềm mô cân phần mềm giám sát.26 3.3.2 Kết nối Database SQL Server đến Visual Studio .27 3.3.3 Đọc ghi liệu từ chương trình C# đến sở liệu SQL Server30 3.3.4 Kết nối chương trình C# PLC S7 1200 30 CHƯƠNG Giao diện hệ thống 33 4.1 Giao diện đăng nhập 33 4.2 Giao diện vận hành 33 4.3 Giao diện cài đặt tổng 34 4.4 Giao diện công thức main 34 4.5 Giao diện nguyên liệu 35 4.6 Giao diện IO Test 35 4.7 Giao diện Auto Run .36 4.8 Giao diện báo cáo 36 4.9 Chương trình code form 37 CHƯƠNG Hướng dẫn vận hành hệ thống 38 5.1 Đăng nhập hệ thống .38 5.2 Giao diện vận hành 40 5.3 Giao diện cài đặt tên nguyên liệu 41 5.4 5.3.1 Thêm nguyên liệu: 41 5.3.2 Xóa nguyên liệu: 41 5.3.3 Thoát khỏi chức cài đặt nguyên liệu: .41 Giao diện khai báo công thức 41 5.4.1 Thêm công thức: .42 5.4.2 Chỉnh sửa công thức: 43 5.4.3 Xóa cơng thức: .45 5.4.4 Thoát khỏi chức khai báo công thức: .45 5.5 Giao diện cài đặt tổng tham số cân phối trộn: 45 5.6 Giao diện IO Test 46 5.7 Giao diện vận hành tự động: 48 5.7.1 Cho phép Cân/ Ngừng cân: .49 5.7.2 Cho xả trộn/ Ngừng xả trộn: 49 5.7.3 Cho xả cân/ Ngừng xả cân: .49 5.7.4 Thêm mẻ: 49 5.7.5 5.8 Thốt khỏi chương trình cân tự động: .49 Giao diện báo cáo 49 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi Hình 1.2 Các cấp hệ thống Hình 1.3 Hệ thống phối trộn nguyên liệu Hình 1.4 Đồ thị biểu diễn giá trị cân theo thời gian Hình 2.1 Cấu trúc xây dựng phần mềm giám sát Hình 2.2 Lưu đồ thuật tốn vận hành hệ thống phối trộn tự động .7 Hình 2.3 Bản vẽ đầu vào PLC .8 Hình 2.4 Bản vẽ đầu PLC .9 Hình 2.5 Bản vẽ đầu Module mở rộng Hình 2.6 Bản vẽ đầu Module mở rộng .10 Hình 2.7 Bản vẽ đầu Rơ le, Công tắc tơ 10 Hình 2.8 Bản vẽ đầu Rơ le, Công tắc tơ 11 Hình 2.9 Mơ hình tính tốn phần mềm mơ cân 12 Hình 3.1 Cửa sổ Visual Studio 16 Hình 3.2 Cửa sổ tạo project .16 Hình 3.3 Cửa sổ đặt tên project 17 Hình 3.4 Cửa sổ Add New Item cho project 17 Hình 3.5 Thêm form vào project .18 Hình 3.6 Các windows forms tạo project 18 Hình 3.7 Kết nối với SQL Server 19 Hình 3.8 Tạo sở liệu 19 Hình 3.9 Cửa sổ New Database 20 Hình 3.10 Tạo bảng liệu sở liệu 20 Hình 3.11 Tạo cột kiểu liệu cho cột 21 Hình 3.12 Đặt tên cho bảng liệu 21 Hình 3.13 Các thao tác với bảng liệu 21 Hình 3.14 Bảng đăng nhập 22 Hình 3.15 SQL Login 22 Hình 3.16 Thiết kế bảng Nguyên liệu 22 Hình 3.17 SQL nguyên liệu .22 Hình 3.18 Thiết kế bảng cơng thức phối trộn 23 Hình 3.19 SQL cơng thức 23 Hình 3.20 Thơng số bảng cơng thức .23 Hình 3.21 Công thức A1 chi tiết .24 Hình 3.22 Cơng thức A2 chi tiết .24 Hình 3.23 Cơng thức A3 chi tiết .25 Hình 3.24 Thơng số bảng “baocao1” 25 Hình 3.25 SQL báo cáo .26 Hình 3.26 Giao tiếp phần mềm giám sát phần mềm mô cân 27 Hình 3.27 Server name SQL Server 28 Hình 3.28 Mở giao diện Server Explorer 28 Hình 3.29 Mở cửa sổ kết nối đến SQL Server 29 Hình 3.30 Cửa sổ để kết nối đến SQL Server 29 Hình 3.31 Kết nối đến sở liệu SQL Server 29 Hình 3.32 Mở sổ Solution Project 31 Hình 3.33 Mở cửa sổ Reference Manager 31 Hình 3.34 Thêm thư viện S7.net cho Project .32 Hình 4.1 Giao diện đăng nhập 33 Hình 4.2 Giao diện vận hành 34 Hình 4.3 Giao diện cài đặt tổng 34 Hình 4.4 Giao diện cơng thức main 35 Hình 4.5 Giao diện nguyên liệu 35 Hình 4.6 Giao diện IO Test .36 Hình 4.7 Giao diện Auto Run 36 Hình 4.8 Giao diện báo cáo .37 Hình 5.1 Giao diện đăng nhập 38 Hình 5.2 Table Login 38 Hình 5.3 Đăng nhập thành cơng 39 Hình 5.4 Đăng nhập thất bại 40 Hình 5.5 Giao diện vận hành 40 Hình 5.6 Giao diện nguyên liệu 41 Hình 5.7 Giao diện công thức 42 Hình 5.8 Thêm cơng thức 42 Hình 5.9 Nhập thông tin công thức 43 Hình 5.10 Chỉnh sửa cơng thức 44 Hình 5.11 Sửa thơng tin cơng thức 44 Hình 5.12 Xóa cơng thức 45 Hình 5.13 Giao diện cài đặt tổng .45 Hình 5.14 Giao diện IO Test .46 Hình 5.15 Kết nối thất bại 47 Hình 5.16 Kết nối thành cơng 47 Hình 5.17 Thực test IO 48 Hình 5.18 Giao diện vận hành tự động 48 Hình 5.19 Giao diện báo cáo .49 Hình 5.20 Báo cáo chi tiết 50 Hình 5.21 In báo cáo 50 Hình 5.22 In thành file PDF 51 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng tín hiệu điều khiển Bảng 2.2 Thiết bị cấp điều khiển Bảng 3.1 Các Class sử dụng .30 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu công nghệ Hình 1.1 Cơng nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi Công nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni có cơng suất 57 tấn/giờ Các hoạt động dây chuyền điều khiển hoàn toàn tự động giám sát trung tâm điều khiển Công nghệ dây chuyền tự động gồm hệ thống sau: Hệ thống Nạp nguyên liệu: Nguyên liệu công nhân nạp, phân loại theo kích cỡ xem có cần nghiền hay không Nguyên liệu cần nghiền đưa sang hệ thống nghiền liệu, kích cỡ đủ nhỏ đưa thẳng sang hệ thống phối trộn nguyên liệu Hệ thống Nghiền nguyên liệu: Nguyên liệu nghiền nhỏ sau chuyển đến hệ thống phối trộn nguyên liệu Hệ thống Phối trộn nguyên liệu: Nguyên liệu sau đạt kích cỡ yêu cầu đưa vào Silo chứa quy định, đánh số trước Tùy vào công thức yêu cầu mà Silo chứa loại nguyên liệu có thứ tự định trước Hệ thống cân sau trộn nguyên liệu Hệ thống Ép viên: Các nguyên liệu sau trộn lẫn vào đưa qua dây chuyền ép viên đưa thẳng đến hệ thống đóng bao tùy vào yêu cầu đơn hàng Hệ thống đóng bao: Các viên nguyên liệu nguyên liệu sau phối trộn chuyển đến hệ thống đóng bao, kết thúc dây chuyền Trong hệ thống trên, hệ thống số 1, 2, 4, có cấu trúc cách thức vận hành đơn giản, sử dụng loại máy tự động chuyên dụng; hệ thống số hệ thống có q trình hoạt động phức tạp so với hệ thống lại, đòi hỏi phải điều khiển phối hợp hoạt động nhiều thiết bị, cách thức điều khiển thiết bị khơng theo trình tự thời gian cố định mà tùy vào cơng thức Ngồi hệ thống số hệ thống quan trọng dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni hệ thống cần vận hành ổn định xác, giám sát chặt chẽ trình hoạt động đồng thời đảm bảo tính linh hoạt hệ thống chuyển đổi sang phối trộn công thức khác 1.2 Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu 1.2.1 Cấu trúc phân cấp hệ thống Hình 1.2 Các cấp hệ thống Hệ thống chia làm cấp: Cấp vận hành giám sát vận hành: Phần mềm giám sát cài đặt máy tính, PLC Cân điện tử kết nối đến máy tính Phần mềm giám sát với giao diện vận hành khác giúp người vận hành dễ dàng kiểm sốt q trình cân, cài đặt tham số, cài đặt thao tác với công thức cân, nguyên liệu,ghi lại liệu trình cân - Cấp điều khiển: Thu thập liệu thực điều khiển thông qua I/O PLC giúp xử lý nhanh theo thời gian thực để đáp ứng công nghệ - Cấp cảm biến chấp hành: Bao gồm Silo, máy trộn, biến tần, cân,…được kết nối với cấp điều khiển thông qua tủ điện hệ thống, nhận điều khiển từ cấp điều khiển đưa tín hiệu cho hai cấp nêu CHƯƠNG Hướng dẫn vận hành hệ thống 5.1 Đăng nhập hệ thống Hình 5.56 Giao diện đăng nhập Tên tài khoản mật thiết lập Table Login CSDL SQL Server Hình 5.57 Table Login + Sau nhập tên tài khoản mật xác, hệ thống cho phép đăng nhập, Form vận hành Main xuất hiện, đồng thời MessageBox xuất thông báo “Đăng nhập thành công” 38 Hình 5.58 Đăng nhập thành cơng + Ngược lại, Textbox UserName Password khơng có thơng tin điền khác thông tin so với liệu Table Login hệ thống khơng cho phép đăng nhập đồng thời xuất cảnh báo “Kiểm tra lại UserName Password” - Lưu ý: UserName không phân biệt chữ hoa, chữ thường; Password có phân biệt chữ hoa chữ thường 39 Hình 5.59 Đăng nhập thất bại 5.2 Giao diện vận hành Hình 5.60 Giao diện vận hành Giao diện vận hành có nút ấn, nút ấn tương ứng với chức sau: 40 Cài đặt: Cài đặt tổng thể mẻ trộn cho hệ thống Công thức: Thiết lập công thức phối trộn I/O Test: Kiểm tra đầu vào hệ thống điều khiển Auto Run: Chế độ vận hành tự động hệ thống Báo cáo: Thống kê báo cáo liệu lịch sử Nguyên liệu: Cài đặt tên nguyên liệu Thoát: Thoát khỏi chương trình 5.3 Giao diện cài đặt tên nguyên liệu Để đặt tên, thêm bớt loại nguyên liệu Từ hình giao diện vận hành ta ấn vào nút “Nguyên liệu” Cửa sổ cài đặt tên nguyên liệu lên sau: Hình 5.61 Giao diện nguyên liệu 5.3.1 Thêm nguyên liệu: Để thêm nguyên liệu mới, ta làm bước sau Đầu tiên, nhập tên nguyên liệu vào “Ngun liệu mới”, sau ấn nút “Thêm ngun liệu” để hồn thành q trình thêm nguyên liệu 5.3.2 Xóa nguyên liệu: Để xóa ngun liệu đó, nhấp chuột vào thuộc cột ngồi bên trái ứng với dịng ngun liệu cần xóa Sau đó, ấn nút “Xóa ngun liệu” để hồn thành 5.3.3 Thoát khỏi chức cài đặt nguyên liệu: Ấn nút “Thoát” để thoát khỏi chức cài đặt nguyên liệu trở Giao diện vận hành 5.4 Giao diện khai báo cơng thức 41 Hình 5.62 Giao diện công thức Sau khai báo loại nguyên liệu Bước khai báo công thức Để khai báo cơng thức từ hình giao diện ta ấn vào nút “Cơng thức” hình giao diện khai báo công thức 5.4.1 Thêm cơng thức: - Tích chọn “Thêm cơng thức” - Sau điền tên cơng thức vào “Tên công thức” số hiệu công thức vào ô “Số hiệu cơng thức” Hình 5.63 Thêm cơng thức - Tiếp ấn nút “OK” để chuyển sang nhập thơng tin cơng thức 42 Hình 5.64 Nhập thơng tin cơng thức + Phần Si Lô gồm Si Lô đến Si Lơ 16 + Tích chuột vào silo tương ứng chứa nguyên liệu công thức để "mũi tên" lên dịng Ơ "Số silo" lên số silo xác Dùng chuột kéo chọn "tên nguyên liệu" cài đặt Nhập "Khối lượng" nguyên liệu cần cân, "Thứ tự cân" silo cột tương ứng + Hoàn toàn tương tự cho phần thêm tay + Nhấn nút "Lưu" nhấn nút "Quay về" để quay hình 5.4.2 Chỉnh sửa cơng thức: Nhấp chuột vào "Tên công thức" tương ứng muốn chỉnh sửa công thức mũi tên xuất cột Sau nhấp chuột vào mục chọn “ Sửa công thức” đánh dấu màu xanh Tiếp theo ấn nút “OK” để bắt đầu chỉnh sửa thông tin cơng thức 43 Hình 5.65 Chỉnh sửa cơng thức Giao diện chỉnh sửa cơng thức: Hình 5.66 Sửa thơng tin cơng thức - Tích chuột vào dịng có silo cần chỉnh sửa, thay đổi giá trị: "Khối lượng", "thứ tự cân", "tên nguyên liệu" Hoặc xóa hẳn chuyển sang silo Các thao tác hoàn toàn tương tự phần cài đặt công thức - Sau chỉnh sửa xong nhớ ấn nút "Lưu" để xác nhận thay đổi thực - Sau ấn “Quay về” để trở Giao diện cơng thức 44 5.4.3 Xóa cơng thức: Nhấp chuột vào hàng tương ứng muốn xóa cơng thức mũi tên xuất cột Sau nhấp chuột vào mục chọn “Xóa cơng thức” đánh dấu màu xanh Tiếp theo ấn nút “OK” để xóa cơng thức Hình 5.67 Xóa cơng thức 5.4.4 Thốt khỏi chức khai báo công thức: Sau khai báo thơng tin cần thiết, Ấn nút “Thốt” để khỏi cửa sổ trở giao diện 5.5 Giao diện cài đặt tổng tham số cân phối trộn: Hình 5.68 Giao diện cài đặt tổng Trên giao diện ấn vào nút “Cài đặt tổng” hình hiển thị thơng số phối trộn để nhập thông số sau: 45 + Số hiệu công thức: Để cài đặt mã số công thức sản xuất Ta nhấp chuột vào ô mũi tên trỏ xuống Một bảng danh sách công thức cho phép người dùng chọn chọn công thức cần sản xuất + Tổng số mẻ trộn: Để cài đặt tổng số mẻ trộn cho công thức chọn Ta nhập số mẻ cần trộn ấn Enter + Thời gian trộn: Để cài đặt thời gian trộn cho mẻ Ta nhập thời gian trộn ấn Enter Thời gian phù thuộc vào tính chất nguyên liệu + Thời gian xả trộn: Để cài đặt thời gian xả nguyên liệu từ buồng trộn xuống buồng chứa + Khối lượng thêm tay: Khối lượng nguyên liệu không cân máy mẻ trộn mà thêm tay (hay cịn gọi MIX) Nó bao gồm nguyên liệu Premix, DCP, Sữa, khoáng, muối, dầu, mỡ, rỉ mật… Số hiển thị (đã nhập công thức) không sửa + Khối lượng mẻ: Tổng khối lượng mẻ trộn Số hiển thị không sửa Sau nhập xong tham số ấn nút “OK” đế xác nhận ấn nút “Thốt” để quay giao diện 5.6 Giao diện IO Test Hình 5.69 Giao diện IO Test - Dùng NettoPlcSim để kết nối đến PLC ảo - Nhập địa IP PLC ảo, Port kết nối sau nhấn “Kết nối PLC” 46 Hình 5.70 Kết nối thất bại Hình 5.71 Kết nối thành cơng Sau Connect thành công với PLC, thực Test IO cách nhấn Checkbox ứng với Silo Khi Checkbox CheckChange, đèn ứng với Silo sáng thay đổi Logic đầu PLC 47 Hình 5.72 Thực test IO 5.7 Giao diện vận hành tự động: Hình 5.73 Giao diện vận hành tự động Để vận hành chế độ cân tự động mà hình giao diện click chuột vào nút ấn “Auto Run” Màn hình giao diện cân tự động hiên lên hình Trên giao diện thông số phần thiết lập công thức cài đặt tổng thể, vị trí trạng thái hoạt động Silo + Khi màu xanh “Xanh”, đối tượng trạng thái không làm việc + Khi làm việc, đối tượng nhấp nháy màu “Đỏ” 48 5.7.1 Cho phép Cân/ Ngừng cân: Để cho phép cân ngừng cân cân tương ứng người vận hành ấn vào nút “Ngừng cân/ Cho phép cân” 5.7.2 Cho xả trộn/ Ngừng xả trộn: - Để cho phép xả trộn ngừng xả trộn người vận hành ân vào nút “Cho xả trộn/Ngừng xả trộn” - Lưu ý cho phép xả trộn Nút ấn “Cho xả trộn” Cịn ngừng xả trộn nút ấn hiển thị “Ngừng xả trộn” Khi chế độ ngừng xả trộn xong chu trình cân khơng cho phép xả trộn mà đợi người vận hành chuyển sang chế độ cho xả trộn chu trình cân trộn tự động tiếp tục 5.7.3 Cho xả cân/ Ngừng xả cân: - Để cho phép xả cân ngừng xả cân người vận hành ân vào nút “Cho xả cân/Ngừng xả cân” - Lưu ý cho phép xả cân Nút ấn “Ngừng xả cân” Cịn ngừng xả cân nút ấn hiển thị “Cho xả cân” Khi chế độ ngừng xả cân xong chu trình cân khơng cho phép xả cân mà đợi người vận hành chuyển sang chế độ cho xả cân chu trình cân trộn tự động tiếp tục 5.7.4 Thêm mẻ: Khi ấn nút “Thêm mẻ”, số lượng mẻ cân tăng lên mẻ 5.7.5 Thoát khỏi chương trình cân tự động: Sau cân trộn xong mẻ để khỏi chương trình cân tự động ấn nút “Thoát” để quay giao diện vận hành 5.8 Giao diện báo cáo - Giao diện báo cáo với tùy chọn 49 Hình 5.74 Giao diện báo cáo - Ví dụ với tùy chọn: Báo cáo chi tiết Sau chọn tùy chọn “Báo cáo chi tiết”, Form báo cáo chi tiết xuất hiện, nhấn “In báo cáo” để thực in báo cáo chi tiết mẻ trộn hệ thống Hình 5.75 Báo cáo chi tiết - Kết sau nhấn nút “In báo cáo” 50 Hình 5.76 In báo cáo - Ta in báo cáo file PDF để dễ dàng quan sát lịch sử hoạt động hệ thống Hình 5.77 In thành file PDF THE END 51 52