ĐỒ án môn học thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG phú thái

ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG Phú Thái ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG Phú Thái Họ tên Trần Văn Dương Đoàn Trọng Đức Vũ Văn Long Vi Duy Linh MSSV 20181442 20181401 20181633 20181582 Ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa Chuyên ngành Tự động hóa cơng nghiệp Giảng viên hướng dẫn: TS Đào Quý Thịnh Chữ ký GVHD Khoa: Trường: Tự động hóa Điện – Điện tử HÀ NỘI, 1/2022 MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG Phú Thái LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT Định nghĩa hệ thống SCADA 2 Phân loại hệ thống SCADA Những chuẩn để đánh giá hệ thống SCADA Cấu trúc chung hệ SCADA Mơ hình phân cấp chức 5.1 Mơ hình phân cấp 5.2 Chức năng, nhiệm vụ cấp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC Tổng quan hệ thống 7 1.1 Giới thiệu công nghệ 1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát phối trộn nguyên liệu Mục tiêu, yêu cầu đề tài 10 2.1 Mục tiêu 10 2.2 Yêu cầu đặt 10 CHƯƠNG GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 12 Lựa chọn thiết bị phần cứng 12 1.1 Cấp nguồn cho hệ thống 12 1.2 Module điều khiển PLC S7 1215FC DC/DC/DC 13 1.3 Động trộn 15 1.4 Động bơm 16 1.5 Van cánh bướm 17 1.6 Cân điện tử PT650D 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG Phú Thái 1.7 Cảm biến mức 18 Lựa chọn phần mềm 19 2.1 Phần mềm Tia Portal V16 19 2.2 Phần mềm WinCC Advanced 20 2.3 Hệ quản trị sở liệu Microsoft SQL Server 20 Thiết kế hệ thống 21 3.1 Chương trình PLC 21 3.2 Xây dựng quản lý CSDL 26 Thiết kế giao diện vận hành hệ thống 27 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG TRIỂN KHAI SẮP TỚI 32 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Cấu trúc chung hệ SCADA Hình Mơ hình phân cấp hệ thống SCADA Hình Cơng nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn ni Hình Cấu trúc phân cấp hệ thống Hình Hệ thống phối trộn nguyên liệu Hình EDR-120-24 Hình Thơng số kĩ thuật nguồn EDR-120-24 Hình Cấu trúc phần cứng PLC Hình Module PLC S7 1215FC DC/DC/DC Hình 10 Module mở rộng ngõ 16x24VDC Hình 11 Động trộn YE2-160-4 11Kw4P Hình 12 Động bơm PentaxCM 50-125A 11 11 12 13 13 14 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG Phú Thái Hình 13 Van cánh bướm Hình 14 Cân điện tử PT650D Hình 15 Cảm biến mức dạng xoay Hình 16 Quy trình vận hành hệ thống phối trộn Hình 17 Netwwork lựa chọn chế độ vận hành Hình 18 Khối FC chế độ Manu Auto Hình 19 Khối FC Output Simulation Hình 20 Tạo xung 100ms dùng cho mô 16 17 18 21 23 24 24 25 Hình 21 Tạo sở liệu Hình 22 Tạo liệu cho bảng nguyên liệu, công thức Hình 23 Giao diện đăng nhập Hình 24 Giao diện điều khiển giám sát chế độ Auto Hình 25 Giao diện điều khiển giám sát chế độ Manu Hình 26 Bảng cài đặt thơng số Hình 27 Giao diện lựa chọn cơng thức Hình 28 Giao diện cảnh báo 25 26 26 27 27 28 29 29 LỜI NÓI ĐẦU Em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến thầy Đào Quý Thịnh cung cấp cho chúng em kiến thức đầy đủ môn học DCS, SCADA, đồng thời hướng dẫn, giải đáp thắc mắc để em thực hoàn thành đồ án Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến bạn sinh viên nhóm thực hồn thiện đề tài Trong trình thực đề tài, khả kiến thức hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa nhiều, đề tài khơng tránh thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy bạn để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! A G E CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT Định nghĩa hệ thống SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu, nói cách khác hệ thống hỗ trợ người việc giám sát điều khiển từ xa, cấp cao hệ điều khiển tự động thơng thường Để điều khiển giám sát từ xa hệ SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải liệu hệ giao diện người máy (HMI - Human Machine Interface) Trong hệ thống điều khiển giám sát HMI thành phần quan trọng khơng cấp điều khiển giám sát mà cấp thấp người ta cần giao diện người máy để phục vụ cho việc quan sát thao tác vận hành cấp điều khiển cục Vì lý giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên hình vận hành (OP - Operator Panel), hình chạm (TP - Touch Panel), Multi Panel chuyên dụng sử dụng nhiều chiếm vai trò quan trọng Trong năm gần tiến vượt bậc công nghệ truyền thông công nghiệp công nghệ phần mềm công nghiệp đem lại nhiều khả giải pháp nên trọng tâm công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện giải pháp tích hợp hệ thống Phân loại hệ thống SCADA Các hệ thống SCADA phân làm bốn nhóm với chức năng: - SCADA độc lập/SCADA nối mạng - SCADA khơng có khả đồ hoạ/SCADA có khả xử lý đồ hoạ thơng tin thời gian thực Bốn nhóm hệ thống SCADA: Hệ thống SCADA mù (Blind): Đây hệ thống đơn giản, khơng có phận giám sát Nhiệm vụ chủ yếu hệ thống thu thập xử lý liệu đồ thị Do tính đơn giản nên giá thành thấp Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực: Đây hệ thống SCADA có khả giám sát thu thập liệu Nhờ tập tin cấu hình máy khai báo trước mà hệ có khả mơ tiến trình hoạt động hệ thống sản xuất Tập tin cấu hình ghi lại trạng thái hoạt động hệ thống Khi xảy cố hệ thống báo cho ng- A G E ười vận hành để xử lý kịp thời Cũng hệ phát tín hiệu điều khiển dừng hoạt động tất máy móc Hệ thống SCADA độc lập: Đây hệ có khả giám sát thu thập liệu với vi xử lý Hệ điều khiển hai máy móc Vì hệ phù hợp với sản xuất nhỏ, sản xuất chi tiết Hệ thống SCADA mạng: Đây hệ có khả giám sát thu thập liệu với nhiều vi xử lý Các máy tính giám sát nối mạng với Hệ có khả điều khiển nhiều nhóm máy móc, tạo nên dây chuyền sản xuất Qua mạng truyền thơng, hệ thống kết nối với phịng quản lý, phịng điều khiển, nhận định điều khiển trực tiếp từ phòng quản lý từ phịng thiết kế Từ phịng điều khiển điều khiển hoạt động thiết bị xa Những chuẩn để đánh giá hệ thống SCADA Để đánh giá hệ thống điều khiển giám sát SCADA ta cần phải phân tích đặc điểm hệ thống theo số tiêu chuẩn sau: - - - Khả hỗ trợ công cụ phần mềm việc thực xây dựng hình giao diện Số lượng chất lượng thành phần đồ hoạ có sẵn, khả truy cập cách kết nối liệu từ trình kỹ thuật (trực tiếp từ cấu chấp hành, sensor, module vào/ra qua PLC hay hệ thống bus trường) Tính mở hệ thống, chuẩn hố giao diện trình, khả hỗ trợ xây dựng chức trao đổi tin tức (Messaging), xử lý kiện cố (Event and Alarm), lưu trữ thông tin (Archive and History) lập báo cáo (Reporting) Tính thời gian thực hiệu suất trao đổi thông tin, Windows: hỗ trợ sử dụng mơ hình phần mềm WINCC Cấu trúc chung hệ SCADA Trong hệ thống điều khiển giám sát, cảm biến cấu chấp hành đóng vai trị giao diện thiết bị điều khiển với trình kỹ thuật Cịn hệ thống điều khiển giám sát đóng vai trị giao diện người máy Các thiết bị phận hệ thống ghép nối với theo kiểu điểm-điểm (Point to Point) qua mạng truyền thơng Tín hiệu thu từ cảm biến tín hiệu nhị phân, tín hiệu số tương tự Khi xử lý máy tính, chúng phải chuyển đổi cho phù hợp với chuẩn giao diện vào/ra máy tính A G E Hình Cấu trúc chung hệ SCADA Các thành phần hệ thống SCADA bao gồm: - Giao diện trình: bao gồm cảm biến, thiết bị đo, thiết bị chuyển đổi cấu chấp hành - Thiết bị điều khiển tự động: gồm điều khiển chuyên dụng (PID), điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller), thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ CDC (Compact Digital Controller) máy tính PC với phần mềm điều khiển tương ứng - Hệ thống điều khiển giám sát: gồm phần mềm giao diện người máy HMI, trạm kỹ thuật, trạm vận hành, giám sát điều khiển cao cấp - Hệ thống truyền thông: ghép nối điểm-điểm, bus cảm biến/chấp hành, bus trường, bus hệ thống Hệ thống bảo vệ, chế thực chức an tồn Mơ hình phân cấp chức 5.1 Mơ hình phân cấp Toàn hệ thống điều khiển giám sát phân chia thành cấp chức hình vẽ minh hoạ đây: A G E Hình Mơ hình phân cấp hệ thống SCADA Để xếp, phân loại chức tự động hoá hệ thống điều khiển giám sát người ta thường sử dụng mơ Với loại mơ hình chức phân thành nhiều cấp khác nhau, từ lên Càng cấp chức mang tính chất hơn, đòi hỏi yêu cầu cao độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng Một chức cấp thực dựa chức cấp ngược lại lượng thông tin cần trao đổi xử lý lại lớn nhiều Việc phân cấp chức tiện lợi cho việc thiết kế hệ thống lựa chọn thiết bị Tuỳ thuộc vào mức độ tự động hoá cấu trúc hệ thống cụ thể mà ta có mơ hình phân cấp chức Cấp chấp hành: Các chức cấp chấp hành đo lường, dẫn động chuyển đổi tín hiệu trường hợp cần thiết Thực tế, đa số thiết bị cảm biến hay chấp hành có phần điều khiển riêng cho việc thực đo lường - truyền động xác nhanh nhạy Các thiết bị thơng minh (có vi xử lý riêng) đảm nhận việc xử lý chuẩn bị thông tin trước đưa lên cấp điều khiển Cấp điều khiển: Nhiệm vụ cấp điều khiển nhận thông tin từ cảm biến, xử lý thơng tin theo thuật toán định truyền đạt lại kết xuống chấp hành Máy tính đảm nhận việc theo dõi công cụ đo lường, tự thực thao tác nhấn nút mở, đóng van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay…Đặc tính bật cấp điều khiển xử lý thông tin Cấp điều khiển cấp chấp hành hay gọi chung cấp trường (Field level) điều khiển, cảm biến chấp hành cài đặt trực tiếp trường gần kề với hệ thống kỹ thuật Cấp điều khiển giám sát: có chức giám sát vận hành q trình kỹ thuật, có nhiệm vụ hỗ trợ người sử dụng việc cài đặt ứng dụng, thao tác theo dõi, giám sát A G E Khi click vào nút bấm cảnh báo, giao diện cảnh báo mở Hình 28 Giao diện cảnh báo Giao diện Cảnh báo hiển thị thông báo: − Hệ thống chạy − Hệ thống dừng − Hồn thành cơng việc Cảnh báo: − Tràn bình trộn − Lỗi động trộn, động bơm cân 3, động bơm rửa A G E CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG TRIỂN KHAI SẮP TỚI A G E Phụ lục Sơ đồ đấu dây Hình 29 Sơ đồ đấu dây đầu vào PLC Hình 30 Sơ đồ đấu dây đầu PLC A G E DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Ngành Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa Chuyên ngành Tự động hóa cơng nghiệp DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NĨI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 1.Định nghĩa hệ thống SCADA 2.Phân loại hệ thống SCADA 3.Những chuẩn để đánh giá hệ thống SCADA 4.Cấu trúc chung hệ SCADA 5.Mơ hình phân cấp chức 5.1.Mơ hình phân cấp 5.2.Chức năng, nhiệm vụ cấp CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRỘN THỨC ĂN GIA SÚC 1.1.Giới thiệu công nghệ 1.2.Cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát phối trộn nguyên liệu 2.Mục tiêu, yêu cầu đề tài 2.2.Yêu cầu đặt CHƯƠNG GIẢI PHÁP THỰC HIỆN 1.1.Cấp nguồn cho hệ thống Ưu điểm: 1.2.Module điều khiển PLC S7 1215FC DC/DC/DC 1.3.Động trộn *) ƯU ĐIỂM: 1.4.Động bơm Ứng dụng máy bơm nước Pentax CM 50-125A Giới hạn hoạt động máy bơm nước Pentax CM 50-125A A G E 1.5.Van cánh bướm 1.6.Cân điện tử PT650D 1.7.Cảm biến mức 2.Lựa chọn phần mềm 2.2.Phần mềm WinCC Advanced 2.3.Hệ quản trị sở liệu Microsoft SQL Server 3.Thiết kế hệ thống 3.2.Xây dựng quản lý CSDL Thiết kế giao diện vận hành hệ thống CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG TRIỂN KHAI SẮP TỚI Sơ đồ đấu dây DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ...ĐỒ ÁN MÔN HỌC Thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG Phú Thái LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT Định nghĩa hệ thống SCADA 2 Phân... 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. .. Động trộn YE2-160-4 11Kw4P Hình 12 Động bơm PentaxCM 50-125A 11 11 12 13 13 14 15 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Thiết kế hệ thống SCADA quản lí hệ thống phối trộn nguyên liệu TAG Phú Thái Hình 13 Van cánh bướm