Mạng truyền thông công nghiệp và hệ scada đề tài sản xuất ô tô

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN  MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: SẢN XUẤT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN THỊ KIM TRÚC Sinh viên thực : ĐẶNG VĂN MINH HOÀNG ĐỨC LỢI NGUYỄN THÀNH ĐẠT VŨ MẠNH CƯỜNG Đà Nẵng, tháng 12/2022 MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA MỤC LỤC I Giới thiệu chung 2_ II Sơ đồ quy trình sản xuất ô tô Xưởng dập, hàn thân xe Xưởng sơn Xưởng lắp ráp Xưởng động Xưởng hoàn thiện .6 III Hệ SCADA nhà máy sản xuất ô tô 1.Tổng quan hệ thống tham chiếu theo mơ hình phân cấp Phân tích truyền thơng cho cấp 10 2.1 Profibus - DP 10 2.2 Profibus - FMS 15 2.3 Enthernet TCP/IP 17 2.4 Lan Network 23 Tính chọn thiết bị cho hệ thống 24 O2D220 24 SU7000 25 SIMOTICS XP series 26 SINAMICS V20 .26 PC Workstation Dell Precision 3650 Tower 70261822 .28 Màn Hình Dell U2721DE UltraSharp29 iGate GW040-H .29 THỰC HIỆN: NHÓM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA I Giới thiệu chung Thị trường sản xuất ô tô biến động không ngừng có mức cạnh tranh đến “nghẹt thở”, trước tiến hành sản xuất oto, cần có bước nghiên cứu sâu thị trường Các hãng sản xuất xe phải nghiên cứu kỹ lưỡng dòng xe có thị trường, dự đốn mẫu xe tiên tiến mà người dùng mong muốn khoảng thời gian năm tới Bước nghiên cứu thị trường giúp hãng xe xác định đối thủ cạnh tranh, có hướng thiết kế oto để không bị “lỗi mốt ” vừa tung thị trường sản phẩm Nghiên cứu thị trường giúp xác định khách hàng mục tiêu từ hoạch định phân khúc khách hàng thực kế hoạch cho việc đầu tư chi phí, tính tốn ngun vật liệu quy trình sản xuất ô tô chuẩn Để chế tạo mẫu xe tơ hồn tồn thơng thường cần từ đến năm Tuy nhiên, quy trình rút ngắn xuống nhà sản xuất không chế tạo động hợp tác với nhiều đối tác có kinh nghiệm Số lượng doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực công nghiệp ô tô gia tăng liên tục với tham gia doanh nghiệp thuộc thành phần kinh tế, đóng góp đáng ý vào gia tăng khu vực doanh nghiệp tư nhân nước Hiện thị trường Việt Nam có mặt hầu hết hãng sản xuất ô tô lớn giới Toyota, Honda, Ford, v.v kéo theo số nhà sản xuất vệ tinh hệ thống nhà cung ứng linh kiện phụ tùng nước thân thiết vào đầu tư Việt Nam Đã có chuyển dịch theo hướng gia tăng dần tỷ trọng doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực sản xuất trang thiết bị, linh kiện, phụ tùng giảm dần tỷ trọng doanh nghiệp hoạt động lĩnh vực lắp ráp, sản xuất thân thùng xe ô tô I Sơ đồ quy trình sản xuất tơ Quy trình sản xuất tô gồm phân xưởng :  Xưởng dập, hàn thân xe  Xưởng sơn  Xưởng lắp ráp  Xưởng động THỰC HIỆN: NHÓM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA  Xưởng hoàn thiện Xưởng dập, hàn thân xe Việc giám sát quy trình sản xuất theo công nghệ công ty SCHULER (CHLB Đức), liệu thông số kỹ thuật nhà máy Dập thu thập trực tuyến (online) trình sản xuất từ thiết bị lắp đặt dây chuyền Qua việc liên tục so sánh thông số thực tế với thơng số chuẩn, tổng quan tình trạng sản xuất vấn đề kỹ thuật nhận dạng nhanh chóng biện pháp cần thiết kịp thời đề thực nhằm bảo đảm số lượng chất lượng sản phẩm Ngồi ra, việc chẩn đốn thơng minh nhà máy Dập hoạt động giống hộp đen máy bay: Dữ liệu cụ thể tự động lưu trữ liên tục Trong trường hợp có cố hỏng hóc, thực phân tích hồi cứu để xác định nguyên nhân, ví dụ: lỗi phần mềm phận máy móc hay dây chuyền Nhà máy hàn thân xe phân xưởng sản xuất có nhiều ứng dụng công nghệ 4.0 nhiều phạm vi khác nhau, từ việc giám sát trang thiết bị, đánh giá tối ưu hóa qui trình, tối ưu hiệu sử dụng trang thiết bị để nâng cao suất chất lượng sản phẩm, đến quản lý dự phòng, cơng tác bảo trì theo dự báo cho dây chuyền sản xuất theo kỹ thuật số đến tính linh hoạt cao thay đổi dịng sản phẩm Hình Xưởng dập, hàn thân xe THỰC HIỆN: NHÓM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA Xưởng sơn Một ứng dụng công nghệ 4.0 khác Bộ điều khiển rô-bốt EcoRPC cung cấp chức kiểm tra thông minh van, phanh kiểm tra máy bơm Do trạng thái thực tế tất chi tiết trang thiết bị lắp đặt dây chuyền sơn xe kiểm tra cập nhật thông tin trực tuyến, bao gồm việc hiển thị kết cách sử dụng chức đèn giao thông nên phận bảo trì nhà máy sơn dễ dàng biết thay van cần thiết trước xảy cố kỹ thuật phải dừng sản xuất Các nhà máy sản xuất với công suất lớn thường sử dụng robot phun sơn để đảm bảo độ xác tuyệt đối cho sản phẩm Các kỹ sư đảm nhiệm việc pha màu sơn vận hành robot Mặt khác, kỹ sư thực công đoạn sơn nhà máy quy mô nhỏ không đủ khả đầu tư robot Trước bước vào giai đoạn sơn, xe kiểm tra nghiêm ngặt sửa chữa khiếm khuyết sau làm Chiếc xe phủ lớp sơn tĩnh điện bên bên ngồi sấy khơ Tiếp theo phủ tạo màu, sơn bóng chuyển sang lị hấp 1350C Hình Xưởng sơn THỰC HIỆN: NHĨM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA Xưởng lắp ráp Dây chuyền lắp ráp trình sản xuất mà phận thêm vào cụm bán thành phẩm di chuyển từ trạm sang trạm khác Các phận thêm vào theo trình tự tạo thành phẩm lắp ráp cuối Việc sử dụng dây chuyền tự động giúp sản phẩm hoàn thành nhanh tốn nhân cơng Khung đặt dây chuyền lắp ráp kẹp vào băng tải để không bị trượt băng chuyền Từ khung ô tô di chuyển đến khu vực lắp ráp linh kiện, nơi hoàn chỉnh hệ thống treo trước sau, bình xăng, trục sau trục truyền động, hộp số, thành phần hộp lái, trống bánh xe hệ thống phanh lắp đặt Các công nhân sử dụng cánh tay robot để lắp đặt thành phần nặng vào bên khoang động khung Sau động hộp số lắp đặt, công nhân gắn tản nhiệt người khác bắt bu lơng vào vị trí Robot khớp nối thực tất hoạt động nâng mang nhà lắp ráp sử dụng cờ lê khí nén bắt miếng linh kiện vào vị trí Các thiết bị nội thất đồng hồ, dây điện, ghế ngồi, đèn xe, bảng điều khiển, radio, kính chắn gió,… lắp ráp vào xe robot Hình Xưởng lắp ráp THỰC HIỆN: NHĨM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA Xưởng động Xưởng thiết kế cung ứng dây chuyền đối tác hàng đầu GROB, Thyssenkrupp, AVL, MAG, sử dụng cơng nghệ khí xác để gia công đầu Động cơ, thân Động Trục khuỷu động Ngồi ra, xưởng cịn có dây chuyền kiểm tra chất lượng động (Kiểm tra nóng kiểm tra nguội) đảm bảo 100% sản phẩm kiểm soát chất lượng từ đầu nguồn Các máy gia công trang bị công nghệ 4.0 với nhiều tính như: điều khiển thời gian thực trạng thái máy qua điện thoại thông minh, điều khiển từ xa ban đêm cuối tuần, phân tích lỗi máy thời gian thực Hình Xưởng động Xưởng hồn thiện Sau lắp ráp hồn chỉnh, xe tơ kiểm tra để đảm bảo chất lượng tối ưu Xe thành phẩm lái đến trạm bên ngồi Tại đây, hệ thống đèn, cịi xe, cảm biến, hệ thống cân bằng, hệ thống pin, sạc kiểm tra cẩn thận Nếu có khuyết điểm, xe đưa trung tâm sửa chữa Sau hoàn thành kiểm nghiệm khắc phục khuyết điểm, xe gắn nhãn hiệu, bảng giá xếp bãi chờ trước đưa đến showroom hay cửa hàng THỰC HIỆN: NHÓM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA Hình Xưởng hồn thiện II Hệ SCADA nhà máy sản xuất ô tô Tổng quan hệ thống tham chiếu theo mơ hình phân cấp Các hệ thống truyền thông công nghiệp phổ biến cho phép liên kết mạng nhiều mức khác nhau, từ cảm biến, cấu chấp hành cấp trường máy tính điều khiển, thiết bị quan sát, máy tính điều khiển giám sát máy tính cấp điều hành xí nghiệp, quản lý công ty Mạng truyền thông công nghiệp thực chất dạng đặc biệt mạng máy tính, so sánh với mạng máy tính thơng thường điểm giống khác sau:  Kỹ thuật truyền thông số hay truyền liệu đặc trưng chung hai lĩnh vực  Trong nhiều trường hợp, mạng máy tính sử dụng cơng nghiệp coi phần (ở cấp điều khiển giám sát, điều hành sản xuất quản lý cơng ty) mơ hình phân cấp mạng cơng nghiệp  Yêu cầu tính thời gian thực, độ tin cậy khả tương thích mơi trường công nghiệp mạng truyền thông công nghiệp cao so với mạng máy tính thơng thường, mạng máy tính thường địi hỏi cao độ bảo mật THỰC HIỆN: NHÓM 7 GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA  Mạng máy tính có phạm vi trải rộng khác Sự khác phạm vi mục đích sử dụng hệ thống mạng truyền thông công nghiệp với hệ thống mạng viễn thơng mạng máy tính dẫn đến khác yêu cầu mặt kỹ thuật kinh tế Để xếp, phân loại phân tích đặc trưng hệ thống mạng truyền thơng cơng nghiệp, ta dựa vào mơ hình phân cấp Hình Mơ hình phân cấp THỰC HIỆN: NHĨM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP VÀ HỆ SCADA Được chia thành cấp truyền thông Cấp trường Tập hợp tất cảm biến, cấu chấp hành gắn trực tiếp máy móc kết nối với cấp bên cấp Điều khiển Ở xưởng lắp ráp, cấu chấp hành, cảm biến hình ảnh kiểm sốt cấu trúc chung xe, lưu lượng đo gửi tín hiệu Module theo giao thức Profibus DP từ Module gửi cho PLC Trong số cấu chấp hành thơng minh (cơ cấp chấp hành Analog) có thiết bị đặc biệt trung tâm điều khiển động Thiết bị điện tử thông minh phần lớn motor điện pha xoay chiều, biến tần, có động chiều có điều khiển chỉnh lưu có điều khiển, van chỉnh lưu,… xếp vào tủ điện để truyền thông với trung tâm PLC thông qua đường truyền thông Cấp điều khiển Trong cụm điều khiển, có nhu cầu trao đổi liệu với khu vực Nó thơng qua đường bus truyền thơng, Trong tất mơ hình truyền thơng, người ta gọi Control Network (mạng điều khiển) Mạng mạng cấp trường Ở cấp này, đặc điểm chứa Controller (những PLC mạnh mẽ) nối mạng với cấp phạm vi điều khiển Từ PLC tính tốn số liệu gửi số liệu trạm giám sát theo giao thức Profibus FMS Cấp điều khiển giám sát Trên cấp điều khiển cấp điều khiển giám sát, từ PLC nối chung lên đường bus tầng cao hệ thơng máy tính phục vụ cho việc giám sát, vận hành thu thập liệu (thường đặt phịng điều khiển trung tâm) Ở trạm giám sát máy tính kết nối với theo giao thức Ethernet TCP/IP Tùy theo cấp độ nhà máy (nhỏ, vừa, lớn lớn), tùy theo mức độ phức tạp công nghệ nhà máy người chọn số server phù hợp Trong trường hợp phân xưởng lắp ráp ta xét server trung tâm điều khiển, giám sát client khác THỰC HIỆN: NHÓM GHVD: TS NGUYÊN THỊ KIM TRÚC