TIỂU LUẬN MÔN HỌC HỌC PHẦN SCADA LẬP TRÌNH GIÁM SÁT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHUNG CƯ SỬ DỤNG PLC S71200 VỚI NỘI DUNG HƯỚNG DẪN CHI TIẾT VỀ CÁCH SỬ DỤNG PHẦN MỀM WINCC RUNTIME VÀ LẬP TRÌNH TIA PORTAL, FILE BÁO CÁO WORD ĐẦY ĐỦ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ *********** TIỂU LUẬN MÔN HỌC HỌC PHẦN: SCADA LẬP TRÌNH GIÁM SÁT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHUNG CƯ Sinh viên thực : Nguyễn Huy Nhất - MSSV: 1925202010125 : Phạm Thế Hiển Lớp : D19DT01 Khóa : 2019 - 2024 Ngành : Kỹ Thuật Điện - MSSV: 1925202010027 Giảng viên hướng dẫn : Th.S Nguyễn Phương Trà Bình Dương, tháng 11 năm 2022 LỜI CẢM ƠN Cùng với phát triển nhanh chóng khoa học kỹ thuật, tự động hóa trở thành ngành thiếu công nghiệp đại Đây ngành khoa học góp phần áp dụng tiến khoa học công nghệ vào sản xuất nâng cao hiệu chất lượng sản phẩm, giảm sức lao động người Tạo điều kiện cho phát triển xã hội nâng cao tri thức loài người Tạo điều kiện cho phát triển xã hội nâng cao tri thức Qua đó, giúp người tiếp cận khoa học công nghệ áp dụng vào sống nâng cao hiệu kinh tế lao động Trong suốt thời gian học môn học chúng em giảng viên môn truyền đạt cho kiến thức lý thuyết chưa có hội va chạm thực tiễn, qua tiểu luận kết thúc học phần, nhóm em có hội tìm hiểu sâu mơn SCADA, mơn học đem lại nhiều lợi ích cho nhóm em trường làm việc sau Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc đến Thầy Nguyễn Phương Trà bảo tận tình giúp đỡ nhóm em làm tiểu luận Nhưng chưa có nhiều kiến thức ngồi nên cịn có nhiều thiếu sót q trình tìm hiểu, nghiên cứu trình bày, nhóm em mong nhận đóng góp ý kiến thầy để hoàn chỉnh hơn! Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH .4 DANH SÁCH CÁC BẢNG DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Chương I: TỔNG QUAN VỀ SCADA 1.1 SCADA gì? 1.2 Lịch sử phát triển 1.3 Các thành phần hệ thống Scada 1.3.1 Phần cứng 1.3.2 Phần mềm .9 1.3.3 Truyền thông 10 1.4 Chức SCADA .10 1.5 Sự khác PLC, DCS SCADA 12 1.6 Các ứng dụng tiêu biểu SCADA công nghiệp 12 Chương II: PHẦN MỀM WINCC TIA PORTAL .14 2.1 Giới thiệu phần WINCC TIA PORTAL .14 2.2 Cấu hình Hệ thống SCADA HMI – PLC 15 2.3 Cấu hình hệ thống SCADA PC – PLC 18 2.4 Các dòng HMI Siemens 21 2.4.1 Màn hình SIMATIC BASIC HMI .21 2.4.2 Màn hình SIMATIC Advanced HMI 23 2.5 Các loại HMI PC TIA PORTAL 24 2.5.1 SIMATIC Industry Panel PCs – SIMATIC IPCs .24 2.5.2 SIMATIC HMI appication 25 Chương III: CÁC CÔNG CỤ BASIC OBJECTS 26 3.1 Các công cụ vẽ hình 26 3.2 Cơng cụ ghi thích Text Field 30 3.3 Cơng cụ chèn hình Graphic View 31 Chương IV: CÁC CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SỐ 32 4.1 Công cụ ON/OFF Button 32 4.1.1 Cách khởi tạo nút nhấn 32 4.1.2 Cách thiết lập nút nhấn 32 4.2 Công cụ nhập/xuất liệu 39 4.2.1 Các bước khởi tạo công cụ I/O field 39 4.2.2 Cách thiết lập I/O field: 40 4.3 Cơng cụ chèn hình đối tượng Symbol Library 41 4.3.1 Cách khởi tạo đối tượng Symbol Library 41 4.3.2 Cách thiết lập Symbol Library 41 Chương IV: CƠNG CỤ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TÍN HIỆU ANALOG 43 5.1 Công cụ giám sát mức chất lỏng BAR .43 5.1.1 Cách lấy công cụ giám sát mức chất lỏng BAR .43 5.1.2 Cách thiết lập công cụ giám sát chất lỏng BAR .43 5.2 Công cụ giám sát điều khiển tín hiệu Analog Slider .47 5.2.1 Cách khởi tạo công cụ giám sát điều khiển tín hiệu Analog Slider 47 5.2.2 Cách thiết lập cơng cụ giám sát điều khiển tín hiệu Analog Slider 48 5.3 Cơng cụ hiển thị tín hiệu Analog chung GAUGE 50 5.3.1 Cách lấy cơng cụ hiển thị tín hiệu Analog Gauge 50 5.3.2 Cách thiết lập công cụ Gauge 51 5.4 Công cụ hiển thị thời gian thực Clock .54 5.4.1 Cách lấy công cụ hiển thị thời gian thực Clock .54 5.4.2 Cách thiết lập công cụ hiển thị tín hiệu Analog Gauge 54 Chương VI: CÁC CÔNG CỤ ĐIỀU KHIỂN (CONTROL) .56 6.1 Công cụ báo động ALARM 56 6.1.1 Các khởi tạo công cụ báo động ALARM 56 6.1.2 Các bước thiết lập cơng cụ Alarm 57 Trang 6.2 Công cụ trao đổi liệu Recipes 59 6.2.1 Cách khởi tạo công cụ trao đổi liệu Recipes 59 6.3 Công cụ ghi lại lịch sử hoạt động History 60 6.4 Công cụ dự đoán xu hướng thay đổi liệu Trend 61 6.4.1 Cách lấy công cụ Trend 61 6.4.2 Các bước thiết lập công cụ Trend view 62 Chương VII: ĐỀ TÀI LẬP TRÌNH GIÁM SÁT HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHO CHUNG CƯ 64 7.1 Giới thiệu đề tài 64 7.2 Tạo dự án cấu hình thiết bị 64 7.3 Tạo giao diện mô Wincc 67 7.4 Lập trình PLC 68 7.4.1 Chương trình Auto FC2: 68 7.4.2 Chương trình Manual FC1: 71 7.4.3 Chương trình Main 73 7.5 Cài đặt thuộc tính cho đối tượng giao diện .74 7.6 Kết Mô đánh giá 75 7.6.1 Chế độ Auto 75 7.6.2 Chế độ Manual: 78 7.7 Kết luận hướng phát triển 79 7.7.1 Kết luận: .79 7.7.2 Hướng phát triển: 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC 81 Trang DANH SÁCH CÁ Hình 4.1 Cách khỏi tạo ON/OFF BUTTON 32 Hình 4.2 Cách khởi tạo cơng cụ I/O Field .39 Hình 4.3 Cách khởi tạo công cụ Symbol Library 41 YHình 5.1 Cách khởi tạo cơng cụ BAR 43 Hình 5.2 Cách khởi tạo cơng cụ Analog Slider.13 48 Hình 5.3 Cách khởi tạo công cụ Gause 51 Hình 5.4 Cách khởi tạo cơng cụ Clock 54 YHình 6.1 Cách khởi tạo cơng cụ báo động Alarm 56 Hình 6.2 Cách khởi tạo công cụ Recipes .59 Hình Cách khởi tạo cơng cụ Trend view 62 YHình 7.1 Tạo dự án 65 Hình 7.2 Chọn điều khiển PLC S7-1200 65 Hình Thêm giao diện thiết kế Wincc .66 Hình 7.4 Màn hình khởi động chế độ Auto 76 Hình 7.5 Màn hình điều khiển chế độ Auto 76 Hình 7.6 Màn hình khởi động chế độ Manual 78 Hình 7.7 Màn hình điều khiển chế độ Manual 78 Trang DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng Sự khác PLC, DSC SCADA 12 Trang DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition PLC – Programmable Logic Controller HMI – Human Machine Interface RTU - Remote Terminal Unit SMS - Sub-Master Station SQL - Structured Query Language USB - Universal Serial Bus Trang Chương I: TỔNG QUAN VỀ SCADA 1.1 SCADA gì? SCADA tên viết tắt Supervisory Control And Data Acquisition, hệ thống quản lý tự động hóa công nghiệp với chức điều khiển giám sát thu thập liệu Hệ thống SCADA hay gọi hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu dựa tảng máy tính (SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition) phát triển từ mơ hình đơn lẻ, điều hành phân tán đến kiến trúc mạng giúp truyền thơng nhanh, linh động, xác khoảng cách xa SCADA - trình thu thập liệu thời gian thực từ đối tượng để xử lý, biểu diển, lưu trữ, phân tích có khả điều khiển đối tượng Hơn nữa, SCADA chuyển từ độc quyền sang tiêu chuẩn hóa phần cứng phần mềm, thay đổi giúp giảm chi phí nâng cấp, vận hành bảo trì cung cấp quản lý với thơng tin thời gian thực, hỗ trợ cho việc lập kế hoạch, giám sát định Các hệ thống SCADA thành phần quan trọng nhiều lĩnh vực như: phát điện, truyền tải phân phối điện năng; lọc ga, dầu hệ thống quản lý đường ống; hệ thống lọc phân phối nước; hệ thống sản xuất xử lý hóa chất; hệ thống giao thông vận tải Mặc dù SCADA dùng phổ biến mạng tự động lớn công ty tiện ích cơng cộng, SCADA cịn dùng hầu hết tiến trình điều khiển tự động Các công ty sử dụng dây chuyền lắp ráp, nhà máy đóng chai, sử dụng tiện lợi từ SCADA Toàn nhà máy tự động hóa giúp cho việc sản xuất hiệu tin cậy Trong hệ thống SCADA dù hay nhiều thực nguyên tắc như: làm việc với thời gian thực, sử dụng khối lượng tương đối lớn thông tin thừa (tần số cập nhật liệu cao), cấu trúc mạng, nguyên tắc hệ thống module mở, có thiết bị dự trữ để làm việc trạng thái “dự trữ nóng” Trang 1.2 Lịch sử phát triển Hệ thống SCADA phát triển từ đầu thập niên 1960 Sự đời hệ máy tính nhỏ (minicomputer) Digital Equipment Corporation (DEC) PDP-8 PDP-11 làm cho điều khiển q trình sản xuất máy tính khả thi Tiến trình Programmable Logic Controlers (PLC) diễn song song Khi máy vi tính phát triển, chúng lập trình thu gọn nhằm cạnh tranh với chức năng, lập trình vận hành PLC Chính xác, cạnh tranh phát triển hai nghiên cứu tiếp diễn đến ngày hôm Lúc đầu, hệ thống điều khiển hạn chế thiết bị cụ thể Sự kết hợp thiết bị điều khiển cục thiết bị, nhà máy không kết nối với mạng bên ngồi Hệ thống điều khiển bao gồm máy tính mini PLC trung tâm kết nối với số điều khiển giao tiếp với động cơ, bơm, valve, cơng tắc, cảm biến …[1] Khi tính kĩ thuật máy tính, hệ điều hành mạng cải tiến, thúc đẩy yêu cầu giám sát trạng thái, vận hành thiết bị, nhà máy từ xa theo thời gian thực Cũng như, nhiều cơng ty có thành viên chi nhánh hoạt động vùng địa lý cách biệt nhau, yêu cầu thu thập liệu từ xa, điều khiển bảo trì trở nên hấp dẫn từ lập trường quản lý vàchi phí Những khả biết tập hợp giám sát điều khiển tập hợp liệu (Supervisory Control And Data Acquisition - SCADA) 1.3 Các thành phần hệ thống Scada 1.3.1 Phần cứng Một mạng SCADA chất kết hợp trạm chủ MTU, trạm tớ RTU (Remote Terminal Unit) thiết bị trường kết nối mạng truyền thông Điều khiển tiến trình điều khiển luận lý (logic) thực Trang 10 Network 2: On/Off van để xả nước thải Trang 79 Network 3: Dựa vào mực nước mà điều khiển bơm bơm Trang 80 7.4.2 Chương trình Manual FC1: Network 1, 2, 3, 4, dùng để on/off van 1, 2, động 1, Trang 81 Trang 82 Network 6: Mô tăng mực nước bồn chứa 7.4.3 Chương trình Main Network dùng để chuyển chế độ Auto/Man Trang 83 Network 1: kích hoạt khối chương trình Network 3: Stop thiết bị 7.5 Cài đặt thuộc tính cho đối tượng giao diện - Màn hình điều khiển chế độ Auto sau thay đổi thuộc tính màu sắc, định dạng, font chữ, lề, độ lớn Trang 84 - Màn hình điều khiển chế độ Manual Trang 85 7.6 Kết Mô đánh giá 7.6.1 Chế độ Auto Trang 86 Hình 7.4 Màn hình khởi động chế độ Auto Hình 7.5 Màn hình điều khiển chế độ Auto Trang 87 Khi chọn chế độ Auto, nhập thông số cần thiết nhấn nút Start bơm hoạt động bơm nước lên bồn Khi xả van mực nước bồn chứa hạ xuống bơm tiếp tục hoạt động Trang 88 7.6.2 Chế độ Manual: Hình 7.6 Màn hình khởi động chế độ Manual Trang 89 Hình 7.7 Màn hình điều khiển chế độ Manual 7.7 Kết luận hướng phát triển 7.7.1 Kết luận: Qua trình làm báo cáo kết thúc mơn học, nhóm em đạt kết sau: - Tìm hiểu tập lệnh dùng để lập trình PLC phần mềm Tia Portal - V16 Tìm hiểu cơng cụ hỗ trợ điều khiển giám sát WinCC Tìm hiểu lựa chọn thiết bị điều khiển PLC S7-1200 thiết bị - điều khiển khác nằm đảm bảo kỹ thuật kinh tế Xây dựng lưu đồ thuật toán điều khiển tự động mơ hình hệ thống cấp nước cho chung cư Từ viết chương trình điều khiển S7-1200, - đáp ứng mục tiêu đề tài đặt Thiết kế giao diện giám sát WinCC để điều khiển trình hoạt động hệ thống 7.7.2 Hướng phát triển: Trang 90 Trong tương lai, nhóm em thêm tính điều khiển bơm theo áp suất đường ống, nhằm tránh tải đường ống Lắp thêm còi báo động có cố xảy động bị tải, bồn chứa bị cạn nước Thực thêm tốn khác mơ hình thực nghiệm Trang 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D (Telecommunications engineer) Bailey and E (Engineer) Wright, Practical SCADA for industry Elsevier, 2003 [2] R Tsang, “Cyberthreats , Vulnerabilities and Attacks on SCADA Networks,” Control, pp 1–23, 2009, [Online] Available: http://www.mendeley.com/research/cyberthreats-vulnerabilities-attacksscada-networks/ [3] A Daneels, “WHAT IS SCADA?” [4] A Ujvarosi, “EVOLUTION OF SCADA SYSTEMS,” 2016 Trang 92 PHỤ LỤC Trang 93 ... khiển cao cấp Chỉ cấp điều khiển giám sát Có thể hai cấp Khả lựa chọn cơng cụ Có nhiều Khơng có Bảng Sự khác PLC, DSC SCADA 1.6 Các ứng dụng tiêu biểu SCADA công nghiệp Hệ thống SCADA ứng dụng hiệu... người sử dụng lưu trữ liệu từ chương trình ứng dụng có khả trao đổi với thiết bị khác Trong WinCC, công thức ứng dụng soạn thảo, lưu trữ sử dụng hệ thống Trang 17 2.2 Cấu hình Hệ thống SCADA. .. Hình ảnh, sơ đồ, cửa sổ, menu, hình cảm ứng, … - Lập biểu đồ (Trending): Các sản phẩm SCADA hổ trợ tiện ích lập biểu đồ, tính lập biểu đồ thơng thường bao gồm: Thông số ghi biểu đồ cụ thể định