TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC SCADA ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LÒ SẤY TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 9 NĂM 2022 MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3 CHƯƠNG 1.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC SCADA ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT LỊ SẤY TP.HỒ CHÍ MINH, THÁNG NĂM 2022 MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .3 CHƯƠNG – Hệ thống SCADA công nghiệp Tổng quan hệ thống SCADA CHƯƠNG – Thiết kế hệ thống giám sát lò sấy 13 Giới thiệu hệ thống .13 Qui trình vận hành hệ thống 14 Thiết kế sơ đồ khối chức nhiệm vụ khối 15 Sơ đồ nối dây PLC thiết bị 21 CHƯƠNG – Điều khiển giám sát hệ thống 23 1.Lưu đồ điều khiển hệ thống .23 Yêu cầu giám sát hệ thống 26 Giao diện SCADA 28 CHƯƠNG Kết luận 29 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP Hồ Chí Minh, ngày….tháng… năm… Giáo viên hướng dẫn Chương 1: Hệ thống SCADA công nghiệp Giới thiệu hệ thống SCADA SCADA từ viết tắt cụm từ tiếng anh: “Supervisory Control and Data Acquisition” dịch tiếng việt “Giám sát điều khiển thu thập liệu” Vậy, hệ thống SCADA thực gì? Nó hoạt động nào? Tại gọi “Supervisory Control and Data Acquisition”? Trong chia sẻ này, cho bạn biết điều SCADA Hệ thống SCADA gì? SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) tên gọi nó, SCADA phần mềm hệ thống sử dụng để giám sát, điều khiển thu thập thông tin liệu hệ thống phần cứng Nó sử dụng rộng rãi nhà máy để giám sát điều khiển dây chuyền máy móc sản xuất Một cách tốt để hiểu hệ thống SCADA sử dụng đâu? hiểu điều đơn giản tìm hiểu kim tự tháp tự động hóa Kim tự tháp tự động hóa Hệ thống SCADA đặt cấp độ theo dõi giám sát kim tự tháp tự động hóa Kim tự tháp tự động hóa khái niệm xuất ISA-95 IEC 62264-3, nhằm cố gắng mô tả cách hệ thống khác hoạt động tương hỗ Ở đỉnh kim tự tháp, bạn có tất thơng tin liệu hệ thống để xử lý mặt kinh doanh, lập kế hoạch hậu cần Và cùng, bạn có tất hệ thống, thiết bị trường hoạt động Hệ thống SCADA đặt kim tự tháp tự động hóa Là nơi IT (information technology – công nghệ thông tin) gặp OT (operational technology – công nghệ vận hành) Bên hệ thống SCADA tất thiết bị hoạt động PLC, cảm biến, v.v Công việc SCADA thực điều khiển giám sát tất thiết bị Nhưng đồng thời gửi nhận thơng tin từ hệ thống MES ERP phía Hệ thống SCADA hoạt động nào? Một lần nữa, hệ thống SCADA điểm gặp gỡ kết nối IT OT Khái niệm thực SCADA trao đổi thông tin khả kiểm soát (giám sát điều khiển) Đặc biệt cách bạn thường thấy hệ thống SCADA sử dụng Hệ thống SCADA mặt vật lý giống hình Thường có nhiều hình người vận hành vừa điều khiển vừa giám sát tất thành phần liên quan hệ thống, máy móc chí tồn nhà máy Điều dễ hình dung với ví dụ: P&ID (sơ đồ đường ống thiết bị đo đạc) Điều quan trọng người vận hành hiểu phần khác hệ thống SCADA họ cần làm điều khiển hay giám sát Tất hình giao diện HMI (human-machine interfaces “giao diện người máy”) Chúng giao diện người vận hành máy móc Quay lại ngày sơ khai, HMI thực loạt nút nhấn tín hiệu đèn điều khiển Nhưng bây giờ, với hệ thống đại, tân tiến; bạn thấy thường có hình cảm ứng máy phòng điều khiển Nhưng tất hình gọi HMI, SCADA xác gì?\ Cấu trúc hệ thống SCADA Nói cách đơn giản HMI phần SCADA Bởi HMI hình giao diện, SCADA ứng dụng toàn hệ thống đằng sau tất hình Một hệ thống SCADA có nhiều HMI để điều khiển giám sát phận khác nhà máy Nếu xem xét kỹ cấu trúc SCADA thấy rõ chứa nhiều thứ HMI Nó tồn sở hạ tầng thiết bị giao tiếp Ứng dụng SCADA thường chạy máy chủ Sau đó, thiết bị khách máy tính để bàn hình HMI kết nối với máy chủ để sử dụng giao diện sở liệu hệ thống SCADA Vì thiết bị PLC RTU kết nối với máy chủ, nên sử dụng SCADA để điều khiển giám sát hoạt động RTU thiết bị đầu cuối từ xa giống PLC Bạn kết nối cảm biến với RTU chuyển đổi tín hiệu, liệu chúng sang liệu kỹ thuật số Dữ liệu kỹ thuật số sau đưa vào hệ thống SCADA Ứng dụng hệ thống SCADA SCADA có nhiều ứng dụng khác nhau, từ đơn vị nhỏ đến nhà máy lớn chí doanh nghiệp, tập đồn có nhiều nhà máy Giám sát hữu ích khía cạnh tự động hóa cho phép thu thập liệu hữu ích Dữ liệu khơng giúp giảm chi phí sản xuất mà cịn giúp cải thiện hiệu trình sản xuất giảm chi phí bảo trì SCADA cung cấp cho liệu để phân tích Nhiều ngành công nghiệp sử dụng số loạt ứng dụng SCADA để giám sát điều khiển quy trình họ Tuy nhiên, ngành có yêu cầu khác cần thiết phải giám sát điều khiển Hệ thống SCADA dành cho ngành dầu khí hồn tồn khác với hệ thống SCADA cho hệ thống điện nhà máy điện Mỗi ngành cơng ty riêng lẻ có yêu cầu khác hệ thống SCADA mà họ sử dụng Một số công ty lớn có nhiều nhà máy, cơng ty khác nhà máy chí hệ thống chế biến Có thể liệt kê số lĩnh vực, ngành công nghiệp sử dụng hệ thống SCADA nhiều như: Sản xuất Nhà máy lượng Nhà máy xử lý nước, nước thải Ngành dược Thực phẩm đồ uống Cơng nghiệp dầu khí Tái chế v.v Lưu ý chọn phần mềm SCADA Bạn có nhiều yếu tố để xem xét lựa chọn phần mềm SCADA phù hợp với nhu cầu bạn Cả khía cạnh kinh doanh kỹ thuật Tuy nhiên, có yếu tố sau cần lưu ý: Thời hạn sử dụng Một điều mà nhiều người thường quên thời hạn phần mềm SCADA Như biết công nghệ phát triển nhanh ngành khác Trên thực tế, công nghệ khơng phát triển nhanh mà cịn nhanh theo cấp số nhân Không công nghệ trở nên nhanh hơn, công nghệ phát sinh lúc Các công nghệ sử dụng để truyền thông sử dụng cách năm ngày coi chậm thường lỗi thời so với tiêu chuẩn truyền thơng mà có ngày RFI RFI (Request for Information) hiểu đơn giản hỗ trợ nhà cung cấp thời hạn sử dụng phần mềm như: cập nhật, khắc phục lỗi, mở rộng, nâng cấp, Lưu trữ liệu Ghi lưu trữ liệu quan trọng ngành công nghiệp ứng dụng hệ thống SCADA Một số ngành công nghiệp thực phẩm dược phẩm chí cịn có u cầu pháp lý (FDA 21 CFR Phần 11) việc ghi liệu Tiêu chuẩn kiểm sốt ISA-88 ví dụ điển hình cách thực ghi lưu trữ liệu để theo dõi Tất liệu ghi lại, lưu trữ lại sử dụng để phân tích Trên thực tế, liệu có giá trị lớn cơng ty, việc phân tích thường xun giúp có kế hoạch bảo trì tốt tối ưu hóa sản xuất Cơ sở liệu Nơi lưu trữ tất liệu thu thập thường sở liệu Cũng từ sở liệu, sau bạn truy cập liệu cho báo cáo phân tích Bạn nghe nói sở liệu SQL trước SQL công nghệ sở liệu sử dụng hệ thống SCADA SQL viết tắt “Structured Query Language” ngơn ngữ lập trình dùng để quản lý liệu sở liệu Bạn sử dụng để chèn, xóa, chỉnh sửa nhập xuất liệu vào sở liệu Trên thực tế, hệ thống SCADA sử dụng lệnh SQL để quản lý sở liệu Bạn tìm thấy ngơn ngữ truy vấn khác SQL sử dụng nhiều nay, khơng phần mềm SCADA mà cịn để quản lý sở liệu nói chung Cơ sở liệu SQL lưu trữ máy chủ riêng bạn dạng đám mây OPC OPC UA Tất nhiên, khả tương thích với tảng PLC RTU bạn sử dụng quan trọng Bạn cần số cách để hệ thống SCADA truy cập liệu từ thiết bị trường Một cơng nghệ cho việc OPC OPC viết tắt “OLE for process control” tiêu chuẩn để truy cập liệu thiết bị trường PLC RTU Hệ thống SCADA thường sử dụng công nghệ máy chủ máy khách OPC để giao tiếp với PLC Nói xác hơn, phần OPC sử dụng gọi OPC DA (data access “truy cập liệu”) 10 3.2 Nhiệm vụ khối: 3.2.1 Khối đo lường cảm biến: thực chức đo lường, kiểm sốt, thu thập thơng tin nhiệt độ sấy, mức nguyên liệu, áp suất, cảm biến nhiệt độ pt100 sử dụng 16 Vật liệu vỏ thiết bị: thép 304 316 Thời gian đáp ứng: 3s Chuẩn bảo vệ: IP54 -40 đến 200 độ C Chuẩn ren: G1/2″ Phi: 3mm Bộ chuyển đổi rtd pt100 4-20mA cảm biến áp suất sư dụng Nguồn cấp có dạng 24v Tín hiệu nhận input pt100 loại dây - Model: PT21-42-B50-0/2 bar-=-MG9-M1-CD4 0-2 bar Tín- Dải hiệuđo output 4-20 mA - Ngõ 4-20mA - KếtIP nốichống ren G1/4 Chuẩn bụi 20 - Độ xác 0.5% FS - Xuất Khả năngxứ lọcMASS/India nhiễu 1500Vac Phương thức cài đặt chuyển đổi pt100 theo Cảm biến đo mức lưu lượng LF20 sử dung 17 Nguồn cấp : 24VDC Nhiệt độ làm việc : -20 đến 150 oC 3.2.2 Khối bảng điều khiển hệ thống: thực nhiệm khiển Tín hiệu ngõ bao : 4-20mA vụ điều hệ thống gồm ON/OFF, hiển hệ thống đèn báo xử lý qui trình khẩn cấp Nút nhấn ON/OFF Nút nhấn ON/OFF Dãy đo chuẩn : 15mMàu sắc: Xanh lá, đỏ Loại Không đèn Lỗ cài đặt Ø30 động Nhấn nhả Tốc độ thả cảm biếnHoạt : 0.16…0.25m/s Tiếp điểm 1NO+1NC Trọng lượng : 10kg – 11.5kg Áp suất làm việc : -0.5 … bar Nút khẩn cấp Nút nhấn Khẩn cấp Kích thước: Φ30 mm Tiếp điểm: 1NO + 1NC Thương hiệu : Hanyoung Xuất xứ : Indonesia 3.2.3 Khối cấp nguyên liệu: chức chứa nguồn nguyên liệu đầu vào chuyển nguyên liệu đến khối bồn sấy 18 3.2.4 Khối quạt gió: thực chức luân chuyển tuần hồn luồng khơng khí nóng từ khối lị nung đến khối bồn sấy 3.2.5 Khối lò nung: thực nhiệm vụ làm nóng luồng khơng khí từ khối quạt gió để gia nhiệt cho khối bồn sấy 19 3.2.6 Khối bồn sấy: thực nhiệm vụ sấy sản phẩm từ khối cấp nguyên liệu chuyển xuống với lượng khơng khí cấp khối quạt gió gia nhiệt từ khối lò nung 3.2.7 Khối điều khiển: thực chức thu thập nhận tín hiệu từ ngõ INPUT xử lý theo lập trình xuất tín hiệu ngõ OUPUT 20 3.2.8 Khối SCADA: thực chức nhận thông tin khối điều khiển, thu thập – điều khiển – giám sát toàn hệ thống thơng qua hình HMI WINCC Sơ đồ đấu dây PLC thiết bị: 21 Sơ đồ kết nối dây PLC CPU 1214C DC/DC/Relay Sơ đồ kết nối cảm biến nhiệt PT100 với PLC Sơ đồ đấu dây cảm biến áp suất 22 Như hình hướng dẩn cách đấu dây cảm biến áp suất dây Chân ( + ) 11 ( – ) nguồn cấp cịn 12 ( + ) tín hiệu 4-20mA truyền Do chân 11 sử dụng Mass chung nên nối tắt kết nối vào PLC 23 Chương 3: Điều khiển giám sát hệ thống Lưu đồ điều khiển hệ thống 1.1 Lưu đồ toàn hệ thống: 24 1.2 Lưu đồ vận hành auto: 25 1.3 Lưu đồ vận hành tay: 26 Yêu cầu giám sát hệ thống Màn hình chế độ cảnh báo lỗi 27 Màn hình thu thập thông liệu 28 Thiết kế giao diện SCADA Màn hình giám sát Chương 4: Kết luận 29 Sau nghiên cứu thực đồ án, với giúp đỡ Thầy giáo, Cô giáo môn đặc biệt hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo với nỗ lực thân đến nhóm chúng em hồn thành đầy đủ cơng việc mà đồ án mơn học u cầu Trong q trình thực nhóm chúng em tích luỹ số kiến thức để nhanh chóng nắm bắt việc điều khiển, giám sát cho lò nhiệt sấy hoa để đáp ứng tính liên tục quy trình sản xuất cho phù hợp với thực tế Mặc dù thân n h ó m c h ú n g e m cố gắng, q trình thực cịn gặp nhiều khó khăn, nội dung đồ án cịn thiếu sót Vì em mong nhận bảo Thầy, Cô bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tp, HỒ CHÍ MINH,tháng năm2022 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tự động điều khiển q trình cơng nghệ, Trần Doãn Tiến, Nhà xuất Giáo Dục, 1998 [2] Điểu khiển logic lập trình PLC, Tăng Văn Minh, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2004 [3] [4] [5] Website: http://www.google.com.vn/ Website: http://www.virtualmc.com/ Website: http://www.ebook.com.vn/ 30 ... kết nối vào PLC 23 Chương 3: Điều khiển giám sát hệ thống Lưu đồ điều khiển hệ thống 1.1 Lưu đồ toàn hệ thống: 24 1.2 Lưu đồ vận hành auto: 25 1.3 Lưu đồ vận hành tay: 26 Yêu cầu giám sát hệ thống... Thiết kế sơ đồ khối chức nhiệm vụ khối 15 Sơ đồ nối dây PLC thiết bị 21 CHƯƠNG – Điều khiển giám sát hệ thống 23 1.Lưu đồ điều khiển hệ thống .23 Yêu cầu giám sát hệ thống... thập – điều khiển – giám sát tồn hệ thống thơng qua hình HMI WINCC Sơ đồ đấu dây PLC thiết bị: 21 Sơ đồ kết nối dây PLC CPU 1214C DC/DC/Relay Sơ đồ kết nối cảm biến nhiệt PT100 với PLC Sơ đồ đấu