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

Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu công nghệ 1.2 Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu 1.2.1 Cấu trúc phân cấp hệ thống 1.2.2 Thành phần hệ thống 1.3 Quá trình cân CHƯƠNG LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 2.1 Cấp giám sát, vận hành 2.2 Cấp điều khiển 2.2.1 Lựa chọn thiết bị cấp điều khiển 2.2.2 Sơ đồ đấu nối cấp điều khiển 2.3 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 Giới thiệu phần mềm sử dụng 13 3.1.1 Phần mềm Visual Studio 13 3.1.2 Ngơn ngữ lập trình C# (C Sharp) 13 3.1.3 Lập trình Winform 14 3.1.4 Tổng quan SQL 14 3.1.5 Phần mềm Microsoft SQL Server SQL Server Management Studio 15 3.2 3.3 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 5.3.1 Thêm nguyên liệu: 41 5.3.2 Xóa ngun liệu: 41 5.3.3 Thốt khỏi chức cài đặt nguyên liệu: 41 5.4 Giao diện khai báo công thức 41 5.4.1 Thêm công thức 42 5.4.2 Chỉnh sửa cơng thức 43 5.4.3 Xóa cơng thức 45 5.4.4 Thốt khỏi chức khai báo cơng 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) 5.7.5 5.8 Thoát khỏi chương trình cân tự động: Giao diện báo cáo 49 49 Tiểu Luận Pro(123docz.net) DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Công nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni 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 toán vận hành hệ thống phối trộn tự động Hình 2.3 Bản vẽ đầu vào PLC Hình 2.4 Bản vẽ đầu PLC Hình 2.5 Bản vẽ đầu Module mở rộng Hình 2.6 Bản vẽ đầu Module mở rộng Hình 2.7 Bản vẽ đầu Rơ le, Cơng tắc tơ Hình 2.8 Bản vẽ đầu Rơ le, Cơng tắc tơ Hình 2.9 Mơ hình tính tốn phần mềm mơ cân Hình 3.1 Cửa sổ Visual Studio Hình 3.2 Cửa sổ tạo project Hình 3.3 Cửa sổ đặt tên project Hình 3.4 Cửa sổ Add New Item cho project Hình 3.5 Thêm form vào project Hình 3.6 Các windows forms tạo project Hình 3.7 Kết nối với SQL Server Hình 3.8 Tạo sở liệu Hình 3.9 Cửa sổ New Database Hình 3.10 Tạo bảng liệu sở liệu Hình 3.11 Tạo cột kiểu liệu cho cột Hình 3.12 Đặt tên cho bảng liệu Hình 3.13 Các thao tác với bảng liệu Hình 3.14 Bảng đăng nhập Hình 3.15 SQL Login Hình 3.16 Thiết kế bảng Nguyên liệu Hình 3.17 SQL nguyên liệu Hình 3.18 Thiết kế bảng cơng thức phối trộn Hình 3.19 SQL cơng thức Hình 3.20 Thơng số bảng cơng thức Hình 3.21 Cơng thức A1 chi tiết Hình 3.22 Cơng thức A2 chi tiết 9 10 10 11 12 16 16 17 17 18 18 19 19 20 20 21 21 21 22 22 22 22 23 23 23 24 24 Tiểu Luận Pro(123docz.net) Hình 3.23 Cơng thức A3 chi tiết Hình 3.24 Thơng số bảng “baocao1” Hình 3.25 SQL báo cáo Hình 3.26 Giao tiếp phần mềm giám sát phần mềm mơ cân Hình 3.27 Server name SQL Server Hình 3.28 Mở giao diện Server Explorer Hình 3.29 Mở cửa sổ kết nối đến SQL Server Hình 3.30 Cửa sổ để kết nối đến SQL Server Hình 3.31 Kết nối đến sở liệu SQL Server Hình 3.32 Mở sổ Solution Project Hình 3.33 Mở cửa sổ Reference Manager Hình 3.34 Thêm thư viện S7.net cho Project Hình 4.1 Giao diện đăng nhập Hình 4.2 Giao diện vận hành Hình 4.3 Giao diện cài đặt tổng Hình 4.4 Giao diện cơng thức main Hình 4.5 Giao diện nguyên liệu Hình 4.6 Giao diện IO Test Hình 4.7 Giao diện Auto Run Hình 4.8 Giao diện báo cáo Hình 5.1 Giao diện đăng nhập Hình 5.2 Table Login Hình 5.3 Đăng nhập thành cơng Hình 5.4 Đăng nhập thất bại Hình 5.5 Giao diện vận hành Hình 5.6 Giao diện ngun liệu Hình 5.7 Giao diện cơng thức Hình 5.8 Thêm cơng thức Hình 5.9 Nhập thơng tin cơng thức Hình 5.10 Chỉnh sửa cơng thức Hình 5.11 Sửa thơng tin cơng thức Hình 5.12 Xóa cơng thức Hình 5.13 Giao diện cài đặt tổng Hình 5.14 Giao diện IO Test Hình 5.15 Kết nối thất bại Hình 5.16 Kết nối thành cơng Hình 5.17 Thực test IO 25 25 26 27 28 28 29 29 29 31 31 32 33 34 34 35 35 36 36 37 38 38 39 40 40 41 42 42 43 44 44 45 45 46 47 47 48 Tiểu Luận Pro(123docz.net) Hình 5.18 Giao diện vận hành tự động Hình 5.19 Giao diện báo cáo Hình 5.20 Báo cáo chi tiết Hình 5.21 In báo cáo Hình 5.22 In thành file PDF 48 49 50 50 51 Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 8 30 Tiểu Luận Pro(123docz.net) CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1.1 Giới thiệu cơng nghệ Hình 1.1 Công 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 cơng” Tiểu Luận Pro(123docz.net) Hình 5.58 Đăng nhập thành cơng + Ngược lại, Textbox UserName Password khơng có thơng tin điền khác thơng 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 khơng phân biệt chữ hoa, chữ thường; Password có phân biệt chữ hoa chữ thường Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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: Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 ngun liệu Thốt: Thốt 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 ngun liệu 5.3.2 Xóa nguyên liệu: Để xóa nguyên 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) Hình 5.62 Giao diện công thức Sau khai báo loại nguyên liệu Bước khai báo cơng thức Để khai báo cơng thức từ hình giao diện ta ấn vào nút “Cơng thức” hình giao diện khai báo cơng 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) Hình 5.64 Nhập thơng tin công 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 công thức Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 công thức Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 cơng thức: Sau khai báo thông tin cần thiết, Ấn nút “Thoát” để thoát 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: Tiểu Luận Pro(123docz.net) + 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 ngun 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” Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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” Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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” Còn 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 Thốt khỏi chương trình cân tự động: Sau cân trộn xong mẻ để thoát khỏi chương trình cân tự động ấn nút “Thốt” để quay giao diện vận hành 5.8 Giao diện báo cáo - Giao diện báo cáo với tùy chọn Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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” Tiểu Luận Pro(123docz.net) 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 Tiểu Luận Pro(123docz.net) ... 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. .. 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. .. nguyên liệu bao gồm: Các ống dẫn nguyên liệu từ hệ thống nghiền nạp liệu 16 Silo chứa nguyên liệu Tiểu Luận Pro(123docz.net) Cân nguyên liệu Nơi đổ nguyên liệu thêm tay Máy trộn nguyên liệu Hệ thống