Untitled BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC CHÂU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG SCADA CHO NHÀ MÁY NƯỚC LONG SƠN 5 000 M3 NGÀY/ ÐÊM[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC CHÂU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG SCADA CHO NHÀ MÁY NƯỚC LONG SƠN 5.000 M3 NGÀY/ ÐÊM THỊ XÃ TÂN CHÂU, TỈNH AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT ÐIỆN - 60520202 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 10 - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC CHÂU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG SCADA CHO NHÀ MÁY NƯỚC LONG SƠN 5.000 M3 NGÀY/ ĐÊM THỊ XÃ TÂN CHÂU, TỈNH AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN - 60520202 Tp Hồ Chí Minh, Tháng 10/2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN NGỌC CHÂU NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG SCADA CHO NHÀ MÁY NƯỚC LONG SƠN 5.000 m3 NGÀY/ĐÊM THỊ XÃ TÂN CHÂU, TỈNH AN GIANG NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN- 60520202 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM ố %Ӝ*,È2'Ө&9¬ĈҤ27Ҥ2 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&6Ѭ3+Ҥ0.Ӻ7+8Ұ7 7+¬1+3+Ӕ+Ӗ&+Ë0,1+ 3+,ӂ81+Ұ1;e7/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ 'jQKFKRJLҧQJYLrQSKҧQELӋQ 7rQÿӅWjLOXұQYăQWKҥFVӻ 1JKLrQFӭX[k\GӵQJKӋWKӕQJ6&$'$FKR1KjPi\QѭӟF/RQJ6ѫQ PQJj\ÿrP7Kӏ[m7kQ&KkXWӍQK$Q*LDQJ 7rQWiFJLҧ 1*8Simatic >WinCC Từ trình đơn, nhấp chọn File > New Hộp thoại WinCC Explorer xuất hiện, chọn Single-User Project nhấp OK Hộp thoại “Create a New Project” xuất Tại khung “Project Name” đặt tên dựa án, khung “Project Path” chọn đường dẫn để lưu Hình 6.3: Tạo dự án dùng WinCC 6.3.1.2 Tạo tag (tạo biến): Nguyên tắc để hệ thống Scada vận hành tạo driver kết nối hệ thống lập trình PLC phần mềm Scada thông qua tag tạo Tạo tag (biến) đặt tên cho biến bên cạnh đặt thuộc tính liệu cho biến Để tạo biến (tag ) ta phải tạo driver kết nối WinCC PLC để thực hình sau: Trang 124 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Hình 6.4: Kết nối WinCC đến trạm PLC Hình ta thấy phần diver kết nối mang tên Simatic S7 1200, S7 1500 Chanel tạo kết nối driver PLC S7 1200 điều khiển khu vực : Hoa chat, nươc tho, Nuoc sach, RL12, RL34 Tiến hành tạo biến sau: Trang 125 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Hình 6.5: Tạo tag cho khu vực connection Nước Hình ta thấy Pump-NS đặt tên thành biến sau: Pump_NS_ActFrequency, Pump_NS_Auto, Pump_NS_Fault, Pump_NS_Man, Pump_NS_Remote, Pump_NS_run, Pump_NS_SetFrequency, Pump_NS_Start, Pump_NS_Stop Phần đặt thuộc tính liệu biến Pump_NS_Fault, Pump_NS_Man, Pump_NS_Remote, Pump_NS_Auto, Pump_NS_run, Pump_NS_Start, Pump_NS_Stop có kiểu liệu kiểu nhị phân Đối với biến: Pump_NS_ActFrequency; Pump_NS_SetFrequency có kiểu liệu Floating point 32 bit 6.3.1.3 Tạo hình ảnh trình : Để tạo File hình ảnh Trên cửa sổ WinCC Explorer, nhấp phải mục Graphics Designer, từ menu chọn New picture Bên trái cửa sổ WinCCExplorer xuất File NewPdl0.Pdl, đổi tên thành dạng SCADA AN GIANG.Pdl cách nhấp phải chọn Rename Picture, đổi tên thành “SCADA AN GIANG”.Pdl Trang 126 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Lúc bên trái cửa sổ WinCCExplorer gồm có file hình ảnh vừa tạo Tạo hình ảnh cho file “SCADA AN GIANG”.Pdl Nhấp đúp vào file “BOM”.Pdl cửa sổ giao diện thiết kế mở Tiến hành lấy hình ảnh từ thư viện hình Hình ảnh máy bơm, cảm biến, ống nước, nút nhấn lấy từ thư viện, cách nhấp chọn biểu tượng Library công cụ, hộp thoại Library ta chọn cách nhấp mục Siemens HMI Symbol Library 1.2 >Pumps >Chemical pump2 Nhấp giữ chuột đưa Chemical pump giao diện thiết kế Lấy cảm biến từ mục Siemens HMI Symbol Library 1.2 >Sensors >Tank meter nhấp giữ chuột đưa hình Tương tự, lấy van, ống dẫn Lấy nút nhấn từ bảng đối tượng Object Palette >Windows Objects >Button, khung soạn thảo lấy từ Standard Objects, đưa giao diện thiết kế, vẽ hình theo kích cỡ mong muốn Hình 6.6: Tạo hình ảnh đồ họa cho trình Trang 127 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU 6.3.1.4 Tạo thuộc tính cho hình ảnh: Việc tạo thuộc tính cho hình ảnh ta cần gán ảnh với tag liên kết với PLC giai đoạn quan trọng dự án Scada thể tính điều khiển, mơ hình ảnh quan sát quản lý vận hành hệ thống Trong WinCC, thuộc tính hình ảnh gồm thuộc tính ảnh động , thuộc tính di chuyển, thuộc tính chớp tắt…ví dụ của bồn thay đổi mức nước, motor thay đổi màu trạng thái ON/OFF/FAULT, thuộc tính nút nhấn thay đổi trạng thái màu sắc, thuộc tính trường IO field số liệu hiển thị Trong WinCC , động để thể hoạt động cách hình Vì vậy, đặt thuộc tính Display cho động Đặt thuộc tính cho động cách nhấp phải, chọn Properties hình.Hộp thoại Object Properties xuất Nhấp chọn thuộc tính Miscellaneous >Display Tại cột Static nhấp chọn Yes Bơm thiết bị chấp hành điều khiển ta phải viết lệnh cho động bơm Chọn symboylibary>controlproperti>blinkmode>tag “MOTOR” viết dòng code C sau: If ((unsigned long) GetTagDouble(tag_1)) Return 1; Else Return0; Tạo thuộc tính cấu hình cho nút nhấn: - Tạo thuộc tính cho nút nhấn START: START nút dùng để khởi động trạng thái hệ thống sẵn sàng họat động Trong WinCC, thuộc tính nút nhấn thể kiện nhấp chuột, cần đặt thuộc tính kiện (Events) cho nút nhấn Nhấp phải nút START, từ menu xổ xuống nhấp chọn Properties hình Hộp thoại Object Properties xuất hiện, nhấp chọn Events >Group >Mouse Trang 128 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU >Press Hộp thoại Edit Action xuất hiện, nhấp chọn Internal functions >tag >set >SetTagBit Ta tag big sau: Pressleft>setag_bit “START” mức “1” Releaseleft>setag_bit “START” mức “0” - Tạo thuộc tính cho nút nhấn STOP: Nút để dừng trạng thái hoạt động hệ thống Tạo thuộc tính nút STOP thực tương tự nút START - Tạo thuộc tính trường vào I/O: Để biểu thị mực nước bồn, nhấp phải chọn Properties Hộp thoại Object Properties xuất hiện, để thay đổi giá trị giới hạn nhấp chọn thuộc tính Limits Bên trái hộp thoại dòng Low Limit Value, nhấp đúp cột Static đặt giá trị Tương tự dòng High Limit Value đặt giá trị 100 Nếu giá trị giới hạn khác với giá trị giới hạn bồn trường I/O hiển thị sai Trên hộp thoại Object Properties, nhấp chọn thuộc tính Output/Input >Ouput Value Ở cột Dynamic nhấp phải biểu tượng bóng đèn, từ menu xổ xuống chọn Tag Ta đặt tính vào I/O cho giao diện sau: - Thước (bar) tag> “PV” - Đọc giá trị cảm biến tag> “CB” - Setpoint tag> “SP” - Process value tag> “PV” - Min tag> “MIN” 6.3.1.5 Tạo file báo cáo (report) , in ân: Trong phần tạo file báo cáo in ân ta kết hợp hoạt động các đối tương hệ thống vẽ biểu đồ trend đối tương có liên quan sở biểu đồ trend (ví dụ biểu đồ thể liên quan lưu lượng áp lực ) ta viết đoạn code C hay VBA để xuất liệu Excel dạng file có csv hay xls Trang 129 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU 6.4 Yêu cầu hệ thống Scada cho nhà máy cấp nước Long Sơn: 6.4.1 Cấu trúc hệ thống Scada nhà máy nước Long Sơn: Hệ thống Scada nhà máy xây dựng theo cấu trúc sau: Hình 6.7: Phịng điều khiển giám sát trung tâm 6.4.1.1 Trạm điều khiển giám sát trung tâm: Gồm hay nhiều máy chủ trung tâm (central host computer server) Trạm điều khiển giám sát trung tâm (SCADA center, masterStation, MTU) Hệ thống dựa vào máy tính PC (PC based systems), hay hệ thống trạm làm việc (Workstation systems), hay hệ thống dùng máy tính Mini đặt nhà máy 6.4.1.2 Trạm thu thập liệu trung gian: Là khối thiết bị vào đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal Units) khối PLC (Programmale Logic Controllers) có chức giao tiếp với thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, hộp điều khiển đóng cắt van chấp hành…) Trang 130 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU 6.4.1.3 Hệ thống truyền thông: Bao gồm mạng truyền thông công nghiệp, thiết bị viễn thông thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức truyền liệu cấp trường đến khối điều khiển máy chủ qua giao thức profilenet 6.4.1.4 Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Gồm hình HMI biểu hiển thị q trình xử lí liệu để người vận hành điều khiển trình hoạt động hệ thống, HMI liên kết PLC để vận hành nêu chương Hình 6.8: Giao diện người - máy HMI 6.4.2 Xây dựng giao diện đồ họa hệ thống Scada nhà máy cấp nước Long Sơn: Trên sở ứng dụng phần mềm Scada WinCC Exploer 7.3, giao diện đồ họa nhà máy xây dựng theo trang liên kết trang phụ điều khiển thông qua nút nhấn bố trí trang có tác dụng mở trang khác tác động tương ứng screen liên kết thiết kế 6.4.2.1 Trang OVERVIEW (Tổng quan giao diện): - Cho phép giám sát tổng thể toàn hệ thống khơng có tính điều khiển trang Trang 131 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU - Các trạng thái hoạt động bơm, áp lực, lưu lượng tổng, số liệu đánh giá chất lượng nước độ đục NTU, độ màu, Clo dư hiển thị lên hình Hình 6.9: Trang Overview 6.4.2.2 Trang INTAKE PUMPING STATION (trạm bơm nước thơ): Hình 6.10 : Trang Intake pumping station (trạm bơm nước thô) Trang 132 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Tại trang giám sát điều khiển ba bơm nước thô tay (HAND) hay chạy AUTO, giám sát thời gian chạy – lổi bơm qua biểu đồ Trend Các máy bơm điều khiển biến tần nhiên biến tần đóng vai trị khởi động mềm khơng có u cầu điều chỉnh tốc độ Các máy bơm nước thô điều khiển giám sát hình Scada Cách vận hành cách click trực tiếp vào biểu tương máy bơm bảng điều khiển tùy theo trường hợp mà ta chọn chạy tay hay tự động 6.4.2.3 Trang MIXING CHAMBER (trộn – phản ứng – lắng): 1.4.2.4 Trang FILTER 1_2 (hệ thống lọc 1_2) Hình 6.11: Trang MIXING CHAMBER (trộn – phản ứng – lắng) Trang mô quy trình xử lý nước từ khu vực nước thơ sau châm PAC hay phèn đưa qua bể trộn sang hệ thống lắng, tạo bơng cặn cìm xuống đáy bể, thành phần nước lắng phía tràn máng thu nước để vào bể lọc Hệ thống điều khiển trạm PLC điều khiển lắng lọc vận hành tự động hình scada hay thao tác hình HMI tủ điện Trang 133 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU 6.4.2.4 Trang FILTER 1_2 (hệ thống lọc 1_2): Hình 6.12:Trang FILTER 1_2 (hệ thống lọc 1_2) Nước từ bể lắng qua bể lọc đưa vào bể chứa nước bơm mạng đường ống Mỗi hệ thống lọc gồm valve bao gồm: - V11: Valve nước vào lọc - V12: Valve thu nước lọc - V13: Valve xả lọc đầu - V14: Valve nước rửa - V15: Valve rửa gió - V16: Valve xả đáy Các van điều khiển Scada chế độ tự động điều khiên tay tủ điện Trang 134 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU 6.4.2.5 Trang WATER PUMPING STATION (trạm bơm nước sạch): Hình 6.13 : Trang WATER PUMPING STATION Đây phần quan trọng trạm bơm nước hệ thống đường ống truyền tải phân phối, điều khiển giám sát hình Scada cho máy bơm vận hành theo áp lực cài đặt trước Cách vận hành cách click trực tiếp vào biểu tương máy bơm bảng điều khiển tùy theo trường hợp mà ta chịn chạy tay hay tự động Ở trang để điều khiển SCADA (chuyển SWITCH sang vị trí REMOTE tủ điều khiển) Để điều khiển bơm ta click chuột vào bơm giao diện điều khiển: Trang 135 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Hai chế độ: AUTO: chạy tự động theo bảng cài đặt SETTING MANUAL: điều khiển chỗ a) Vận hành chế độ MANUAL: - F-Act: tần số thực biến tần - F-Set: tần số cài đặt cho bơm chạy - Để chạy bơm chọn START - Để tắt bơm chọn STOP - Màu xanh tương ứng với biểu tượng chọn b) Vận hành chế độ AUTO: Click chọn xuất giao diện: Trang 136 GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Thực cài đăt áp lực sau - T5: Tương ứng với P6 Chọn bơm chạy: nhập số tương ứng để chọn bơm chạy Chọn bơm 1: nhập số 1; Chọn bơm 2: nhập số 2; Chọn bơm 3: nhập số 6.4.2.6 Điều khiển trực tiếp tủ điều khiển (chuyển SWITCH sang vị trí LOCAL tủ điều khiển): Bước 1: nhập tần số bên màng hình HMI Nhập tần số bơm Nhập tần số bơm Trang 137 Nhập tần số bơm GVHD: PGS TS.NGUYỄN MINH TÂM HVTH: NGUYỄN NGỌC CHÂU Bước 2: Nhấn START để chạy bơm, đèn xanh báo hiệubơm chạy, nhấn STOP để dừng bơm Hoạt động bị giới hạn bỡi phao cảnh báo phòng bơm phao mức cao thi cho phép bơm chạy, mức thấp không cho phép hoạt động Phao cảnh báo: Cảnh báo tràn: hiển thị chớp đỏ Cảnh báo cạn: hiển thị chớp đỏ 6.4.2.7 Trang LIME AND PAC (nhà hóa chất): Hình 6.14: Trang LIME AND PAC Trang 138