ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN 2 THIẾT KẾ GIAO DIỆN WEB BASED SCADA CHO NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ Giảng viên hướng dẫn TS Đào Quý Thịnh Sinh viện thực hiện Nguyễn Thị Hương Ly 20181637 2 20.
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ GIAO DIỆN WEB BASED SCADA CHO NHÀ MÁY ĐIỆN GIÓ Giảng viên hướng dẫn: TS Đào Quý Thịnh Sinh viện thực hiện: Nguyễn Thị Hương Ly - 20181637 2-2022 Mục lục DANH MỤC HÌNH VẼ i GIỚI THIỆU iii TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan nghành điện gió 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Các vấn đề tồn 1.2 Yêu cầu đề tài 1.2.1 Yêu cầu đặt cho hệ SCADA cần xây dựng 1.2.2 Ngơn ngữ lập trình phát triển giao diện web 1.2.3 Giao diện XỬ LÍ DỮ LIỆU TRONG SQL SERVER 2.1 Giới thiệu sơ lược Microsoft SQL Server 2.1.1 Tại nên sử dụng SQL SERVER cho thiết kế Web ? 2.2 Hướng dẫn cài đặt SQL Server 2.3 Một số câu lệnh SQL 2.3.1 SQL DDL (Data Definition Language) 2.3.2 SQL DML (Data Manipulation Language) 2.3.3 SQL DCL (Dataa Control Language) 2.4 Add liệu từ Exel vào SQL 2.5 Xây dựng Database SQL SERVER 11 2.5.1 Tạo Database 11 2.5.2 Xây dựng data chứa liệu test 12 XÂY DỰNG HỆ THỐNG WINDSCADA 14 3.1 Mơ hình hệ thống 14 3.1.1 Giới thiệu tổng quan công nghệ Web ASP.Net MVC 14 3.1.2 Giới thiệu OPC 15 3.2 Các giao diện web SCADA 16 3.2.1 Kết nối Project với sở liệu SQL Sever 16 3.2.2 Giao diện Site 20 3.2.3 Giao diện Analytics 22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 29 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1.1 Nhà máy điện gió Ninh Thuận-Việt Nam Hình 1.2.3 Giao diện tởng quan .2 Hình 2.1 Sơ đồ tởng quan đối tượng-chức SQ Hình 2.4.1 Bước add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.2 Bước add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.3 Bước add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.4 Bước add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.5 Bước add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.6 Bước add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.7 Bước 8.1 add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.8 Bước 8.2 add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.4.9 Bước add liệu từ Exel vào SQL Server Hình 2.5.1 Các file liệu sau đưa vào SQL Hình 3.1 Mơ hình tổng quan hệ thống .6 Hình 3.2.1.1 Kết nối SQL server Project Hình 3.2.1.2 Kết nối SQL server Project Hình 3.2.1.3 Kết nối SQL server Project Hình 3.2.1.4 Kết nối SQL server Project Hình 3.2.1.5 Kết nối SQL server Project Hình 3.2.1.6 Kết nối SQL server Project Hình 3.2.1.7 Kết nối SQL server Project Hình 3.2.2.1.1Thiết kế giao diện Site Hình 3.2.1.5 Kết nối SQL server Project i DANH MỤC BẢNG BIỂU ii GIỚI THIỆU Đứng trước thực tế nhu cầu sử dụng lượng ngày cao nguồn lượng hóa thạch dầu, khí đốt, than,… ngày trở nên khan gây tác hại khôn lường cho môi trường Năng lượng tái tạo xem giải pháp xu hướng tất yếu ngành lượng giới Một nguồn lượng triển vọng, bước khai thác sử dụng kể đến lượng gió Việc thực chức thu thập liệu từ xa, thống kê liệu thiết yếu, thông số vận hành theo thời gian thực truyền trung tâm, lưu trữ vào hệ thống nhà máy điện gió vơ quan trọng Chính lí hướng dẫn thầy giáo TS Đào Quý Thịnh, chúng em thực đồ án với đề tài: “Thiết kế giao diện Web based SCADA cho nhà máy điện gió” Nội dung đồ án gồm phần: Phần 1: Tổng quan đề tài Phần 2: Xử lí liệu SQL Server Phần 3: Xây dựng hệ thống WINDSCADA Sau thời gian hướng dẫn bảo thầy giáo Đào Quý Thịnh chúng em hoàn thành đồ án Tuy nhiên thời gian lực thân nhiều hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận dạy ý kiến đóng góp thầy cô bạn Chúng em xin chân thành cảm ơn! iii TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan nghành điện gió 1.1.1 Giới thiệu Năng lượng tái tạo dần trở thành nguồn lượng quan trọng bối cảnh nguồn lượng hóa thạch dần cạn kiệt Giống nguồn lượng xanh khác, gió nguồn lượng phù hợp, dồi dào, khơng tạo khí thải Điện gió dần trở thành xu hướng lượng xanh thiết yếu cho tồn cầu nói chung Việt Nam nói riêng Với tiềm tài nguyên nằm top đầu giới nhu cầu điện gia tăng nhanh chóng, Việt Nam sẵn sàng trở thành quốc gia dẫn đầu điện gió ngồi khơi khu vực Đông Nam Á thập kỷ tới Hiện nay, tởng cơng suất điện gió giới đạt 743GW, giúp giảm phát thải 1.1 tỷ CO2 năm – tương đương lượng phát thải năm Châu Phi Tính đến năm 2021, theo thống kê tập đoàn Điện Lực Việt nam có tởng cộng 84 nhà máy điện gió với tởng công suất 3.980,27 W công nhận vận hành thương mại Hình 1.1.1 Nhà máy điện gió Ninh Thuận-Việt Nam 1.1.2 Các vấn đề tồn Mỗi nhà máy lượng gió cài đặt hàng chục đến hàng trăm tháp tuabin độc lập có diện tích hàng trăm dặm vng mơi trường khắc nghiệt mà có vài nhân viên bảo trì Do câu hỏi làm để giám sát sức khỏe số lượng lớn tuabin gió lúc, làm để lập kế hoạch bảo trì cho tuabin cách hợp lý làm để đảm bảo hoạt động an toàn cánh đồng gió yếu tố cần thiết để quản lý nhà máy điện gió câu hỏi lớn Từ câu hỏi nhóm em cần tìm giải pháp giải “ Sử dụng giao diện WEB để giám sát nhà máy điện gió” 1.2 Yêu cầu đề tài 1.2.1 Yêu cầu đặt cho hệ SCADA cần xây dựng Nhiệm vụ đặt đồ án II chúng em thiết kế giao diện giám sát liệu đưa từ sở liệu Server từ nhà máy Điện gió giao diện Web Dữ liệu yêu cầu giám sát: • Trạng thái Turbine hiển trị giao diện Web • Hiện thị số liệu công suất 12 Turbine dạng đồ thị cột • Mã lỗi cập nhật liên tục dạng bảng cho Turbine 1.2.2 Ngôn ngữ lập trình phát triển giao diện web Để xây dựng giao diện Web, người lập trình bắt buộc phải có kiến thức ngơn ngữ phía Frontend như: HTML, CSS, JavaScript Về phía Backend, chúng em sử dụng ngơn ngữ C# ngơn ngữ phía Server cho phép kết nối, truyền tải liệu Frontend phía SQL Server Trong đồ án này, chúng em tìm hiểu sử dụng cơng nghệ Web ASP.Net MVC cơng nghệ bao gồm mơ hình phần tách biệt (Model- View- Control), dễ dàng tối ưu ứng dụng dễ dàng thêm chỉnh sửa code giao diện 1.2.3 Giao diện - Thiết kế giao diện dựa tảng web, có giao diện thân thiện trực quan với người giám sát, hiển thị thông số trạng thái tức thời Turbine theo thời gian thực, khí tượng thơng số lượng Turbine dựa liệu thu thập sở liệu - Giao diện thiết kế gồm phần chính: phần Layout phần nội dung + Phần Layout: phần khung cho giao diện, không thay đổi thay đổi nội dung hiển trang khác + Phần Nội dung: phần giao diện thiết kế hiển thị nội dung khác dựa yêu cầu giám sát để thiết kế phần nội dung Hình 1.2.3 Giao diện tởng quan XỬ LÍ DỮ LIỆU TRONG SQL SERVER 2.1 Giới thiệu sơ lược Microsoft SQL Server SQL server hay gọi Microsoft SQL Server, từ viết tắt MS SQL Server Đây hệ quản trị sở liệu quan hệ phát triển Microsoft Là máy chủ sở liệu, sản phẩm phần mềm có chức lưu trữ truy xuất liệu theo yêu cầu ứng dụng phần mềm khác SQL Server có khả cung cấp đầy đủ cơng cụ cho việc quản lý từ giao diện đến sử dụng ngôn ngữ cho việc truy vấn SQL Điểm mạnh SQL điểm mạnh có nhiều tảng kết hợp như: ASP.NET, C# để xây dựng Web có khả hoạt động độc lập SQL ngôn ngữ phi thủ tục, không yêu cầu cách thức truy cập sở liệu Đối tượng SQL bảng liệu bảng bao gồm nhiều cột hàng Cột gọi trường hàng ghi bảng Cột với tên gọi kiểu liệu xác định tạo nên cấu trúc bảng Khi bảng tở chức có hệ thống cho mục đích, cơng việc ta có sở liệu (CSDL) Hình 2.1 Sơ đồ tổng quan đối tượng-chức SQL Hình 3.1.1 Mơ hình cơng nghệ ASP.Net MVC 3.1.2 Giới thiệu OPC OPC tiêu chuẩn tương tác giao diện phần mềm cho phép trao đởi liệu an tồn đáng tin cậy chương trình Windows thiết bị phần cứng cơng nghiệp Nó độc lập với tảng đảm bảo luồng thông tin liên tục nhiều thiết bị nhà cung cấp Có hai chuẩn OPC hành bao gồm: - OPC DA (Data Acess) - OPC UA (Unified Architecture) chuẩn kế thừa từ OPC DA, Khắc phục - nhược điểm OPC DA Trong nội dung đồ án này, nhà máy điện gió Tây Nguyên sử dụng chuẩn DA để kết nối máy chủ OPC với máy chủ OPC khác để chia sẻ liệu từ nhà máy Một số đặc điểm OPC DA (Data Acess): - OPC DA xem cầu nối SCADA với PLC - Thực truy cập qua mạng LAN - OPC DA sử dung port 135 (port giao tiếp máy tính quản lý - firewall) - OPC DA Server chạy hệ điều hành Windows 15 3.2 Các giao diện web SCADA 3.2.1 Kết nối Project với sở liệu SQL Sever Kết nối project với liệu SQL Server sử dụng mơ hình Entity FrameWork - Để thiết kế giao diện cập nhập liệu từ sở liệu, trước tiên ta cần phải kết nối Project tới SQL Server sử dụng Entity Model Đây thực chất package tạo class Entity công nghệ ASP.NET, cho phép người lập trình tạo class model, thơng qua model thao tác tới sở liệu Database với câu lệnh truy vấn( INSERT, UPDATE, DELETE, … B1 Click chuột phải Model -> Add-> New Item Hình 3.2.1.1 Kết nối SQL server Project B2 Click Data -> ADO NET Entity Data Model để tạo class kết nối tới CSDL 16 Hình 3.2.1.2 Kết nối SQL server Project B3 Click chọn EF Designer from Database Hình 3.2.1.3 Kết nối SQL server Project B4 Click chọn New Connection để tạo kết nối - Sau chọn nguồn Data Source : Microsoft SQL Sever (SQL Client) - Sever Name : tên địa SQL sever mà bạn kết nối - Chọn Database tương ứng tạo SQL Server 17 - Click OK Hình 3.2.1.4 Kết nối SQL server Project B5 Đặt tên cho Model vừa tạo -> click Next Hình 3.2.1.5 Kết nối SQL server Project B6 Chọn bảng liệu cần theme vào Project -> Finish 18 Hình 3.2.1.6 Kết nối SQL server Project ➢ Sau hoàn thành bước trên, Project kết nối với sở liệu mà bạn làm việc Bạn sử dụng câu lệnh truy vấn tới CSDL Hình 3.2.1.7 Kết nối SQL server Project 19 3.2.2 Giao diện Site - Giao diện site hiển thị số liệu tổng quan tất Turbine site nhà máy điện gió Đây trang giao diện người giám sát truy cập vào phần giám sát - Giao diện chia làm phần : + Layout + Nội dung 3.2.2.1 Tổng quan giao diện Site - Giao diện Site cung cấp tổng quan trạng thái turbine site- khu vực nhà máy điện gió : Hình 3.2.2.1.1 Thiết kế giao diện Site - Yêu cầu đặt ra: - Các liệu trang giao diện cập nhập liên tục theo thời gian thực phút lần( trạng thái hoạt động Turbine), dịng cơng suất turbine dạng đồ thị - Hiển thị giao diện trực quan dễ dàng vận hành giám sát 20 3.2.2.2 Phân tích giao diện Site ➢ Site map: Hiển thị icon turbine gió thể trạng thái hoạt động turbine site (trạng thái ON/ OFF) cách trực quan Hình 3.2.1.1.2 Icon hiển thị Turbine ➢ Power Chart Panel: Công suất tức thời turbine site thể đồ thị dạng cột Cho phép người giám sát dễ dàng đánh giá dịng cơng suất Turbine Hình 3.2.1.1.3 Đồ thị hiển thị cơng suất 12 turbine ➢ Navigation side: thuộc phần layout giao diện Biểu diễn danh sách Status list Turbine(ON, OFF, PREPAIR ) Ngồi cịn hiển thị tởng cơng suất điện sản xuất, tốc độ gió thơng số độ dự trữ site nhà máy điện gió Hình 3.2.1.2.4 Key Performance Indication 21 3.2.3 Giao diện Analytics Giao diện Analytics hiển thị mã lỗi, kiện lỗi mô tả chi tiết kiện lỗi, từ phân tích đưa cảnh báo tững mã lỗi cụ thể Trong trình hoạt động, turbine xảy lỗi, biến có trách nhiệm đo đạc lỗi đưa database Server Giao diện thể mã lỗi cập nhập từ database server cho phép người giám sát nhanh chóng phát mã lỗi giao diện Web Điều đáp ứng nhanh chóng thời gian sửa chữa tăng hiệu suất làm việc Turbine Giao diện chia làm phần: Layout Nội dung 3.2.3.1 Layout of Analytics Hình 3.2.4 Tổng quan giao diện Analytics 22 3.2.3.2 Thanh navigation Hình 3.2.4.1 Giao diện Analytics ❖ List online: thể số turbine Online hệ thống điện gió, hình hiển thị 12/12 turbine online ❖ Stop: thể số turbine không hoạt động, nguyên nhân chia làm loại chính: • Repair: Stop sửa chữa • Maintenace: Stop đàn bảo trì ❖ Key Performance Indicators: thể thông số quan trọng nhà máy điện gió, thơng số phút cập nhật lần: • Total Power: thể cơng suất trung bình tồn nhà máy điện gió, đơn vị tính theo KW • Wind Speed: cho biết tốc độ quay trung bình turbine hoạt động, tính theo m/s • Capaciability: thể cơng suất hiên nhà máy điện gió, tính theo % • Availability: Khả 23 Với thơng tin trên, người dùng nắm bắt sơ qua tình hình tai nhà máy điện gió 3.2.3.3 Thanh home-bar Hình 3.2.4.2 Thanh home-bar Trên phía giao diện home-bar thể phần giao diện nhà máy điện gió, click chuột vào ô chữ để hiển thị giao diện tương ứng Trong phạm vi đồ án 2, chúng em hoàn thành phần giao diện: Site Analytics 3.2.3.4 Nội dung giao diện Analytics Hình 3.2.5.1 Nội dung giao diện Analytics Phần nội dung giao diện bảng gồm cột: ❖ SignalName: thể tên Event tương ứng, giúp người giám sát hình dung kĩ kiện lỗi Ví dụ: SM_InSys_SystemOK 24 ❖ Description: mơ tả tên lỗi tương ứng ❖ Arlam Class: Sắp xếp Event dạng Arlam/Information ❖ OPC Tag Name: tên Event nhà máy điện gió, cập nhật liên tục ❖ Detail Description: mô tả chi tiết mã lỗI ❖ Alarm Component: phận cảnh báo Ví dụ: Hình 3.2.5.2 Ví dụ chi tiết EVENT • SignalName: SM_InSys_IOBoardAlarm • Desciption: 014_Any IO board has an alarm nghĩa kiện 14 có vài bảng IO tình trạng cảnh báo • Arlam Class: Alarm • OPC Tag Name: EVENT_014 • Detail desciption: There is a hardware error on one IO board • Arlam Component: Plant System Monitoring 25 Hình 3.2.5.3: Thanh search entry giao diện Analytics Để cho người dùng tìm kiếm thơng tin mã lỗi nhanh hơn, nhóm thêm tìm kiếm phần “ Show entries” nhằm kiểm sốt nhanh xác event cần theo dõi gấp 3.2.3.5 Phân tích chi tiết Để hiển thị giao diện trên, tình bày, nhóm chúng em dùng Visual Studio dựa tảng ASP.NET MVC ❖ Phân tích mã lỗi Dữ liệu từ Server lấy từ nhà máy điện gió dạng thống kê file excel, chuyển đởi đưa vào project thơng qua SQL server Hình 3.2.6.1 Dữ liệu file TB001 ban đầu lấy từ server nhà máy Các EVENT đóng gói lại, 16 EVENT thành gói hiển thị dạng số phập phân Giá trị số thập phân tương ứng cột value gói event phân tích 26 thành số nhị phân, mã lỗi hiển thị event có mã nhị phân 1, tức có lỗi kiện Ví dụ: hình 3.2.3.2.2 có Event 001-016 có giá trị cột Value 3410= 0000 0000 00010 00102 Vì theo phân tích hệ thống có lỗi EVENT-002 EVENT-006 Từrên sở đó, giao diện Web hiển thị mã lỗi mà hệ thống gặp phải 27 KẾT LUẬN ➢ Hoàn thành hiển thị trang giao diện Site Analysis ➢ Nắm vững thao tác kết nối truy vấn với SQL Sever ➢ Tiếp tục hoàn thiện đề tài kỳ 28 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] 010_GE_WindSCADA_Site WebHMI user help documentation_11.0 SP8 [2] 004_GE_WindSCADA_Database Management_11.0 SP7 [3] https://www.w3schools.com/ [4] https://myvancoder.wordpress.com/2018/07/28/giai-thich-ve-mo-hinh-asp-netmvc-trong-lap-trinh-web/ [5] Data từ Server nhà máy 29 ... với đề tài: ? ?Thiết kế giao diện Web based SCADA cho nhà máy điện gió? ?? Nội dung đồ án gồm phần: Phần 1: Tởng quan đề tài Phần 2: Xử lí liệu SQL Server Phần 3: Xây dựng hệ thống WINDSCADA Sau thời... pháp giải “ Sử dụng giao diện WEB để giám sát nhà máy điện gió? ?? 1.2 Yêu cầu đề tài 1.2.1 Yêu cầu đặt cho hệ SCADA cần xây dựng Nhiệm vụ đặt đồ án II chúng em thiết kế giao diện giám sát liệu đưa... Turbine site nhà máy điện gió Đây trang giao diện người giám sát truy cập vào phần giám sát - Giao diện chia làm phần : + Layout + Nội dung 3.2.2.1 Tổng quan giao diện Site - Giao diện Site cung