Tiểu luận scada

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ LỜI NÓI ÑAÀU      L ời xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Cô khoa Cơ khí đặc biệt gửi đến Thầy ThS Lê Long Hồ người giảng dạy giúp đỡ tơi suốt mơn học để tơi hồn thành tốt tiểu luận Scada Với phát triển nhanh kinh tế, hệ thống thu thập, giám sát, xử lý liệu điều khiển trình công nghiệp Scada (Supervisory Control And Data Acquision) xuất ngày nhiều lãnh vực công - nông nghiệp, khoa học vũ trụ, hàng không, công nghệ sinh học, y học, môi trường nhiều lĩnh vực khác SCADA phần quan trọng công nghiệp đại ngày Hệ thống SCADA giúp cho việc sản xuất diễn cách tự động, xác, linh hoạt hiệu kinh tế cao Việc tìm hiểu nắm bắt SCADA điều cần thiết kỹ sư lĩnh vực sản xuất công nghiệp Bài tiểu luận xây dựng dựa hiểu biết SCADA Trong khuôn khổ tiểu luận, sâu vào phần lí thuyết, bên cạnh đưa ví dụ ứng dụng SCADA điển hình: Đó “THIẾT KẾ GIAO DIỆN NGƯỜI-MÁY HMI SỬ DỤNG PHẦN MỀM INTOUCH CỦA WONDERWARE” Một lần xin chân thành cảm ơn thầy Lê Long Hồ, giảng viên môn SCADA khoa Điện trường ĐH Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh cung cấp tư liệu kiến thức quan trọng để hoàn thành đề tài Q trình thực làm cịn nhiều thiếu sót hạn chế kiến thức người viết mong nhận thơng cảm GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD :Th S LEÂ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ MỤC LỤC Bìa Lời cảm ơn Nhận xét giáo viên hướng dẫn Nhận xét giáo viên phản biện Dẫn nhập Chương I I.1 Đặt vấn đề I.2 Tầm quan trọng Lý chọn đề tài .7 I.3 Giới hạn đề tài I.4 Mục đích nghiên cứu I.5 Nội dung đối tượng nghiên cứu Tổng quan Scada .9 Chương II: Tổng quan chung Scada .10 I Tổng quan chung Scada 10 II Kết cấu hệ SCADA 13 III Nhận xét sơ .17 IV Truyền tin hệ Scada 18 Chương III Tổng quan Intouch 21 I Giới thiệu 21 II Các tính Intouch .23 a.Tính mạnh mẽ dể sử dụng 23 b Tính đột phá 25 c.Thư Viện 26 d Tính đa dụng mở rộng .27 e Môi trường phát triển 29 f.Tiêu chuẩn hóa,tổ chức, chỉnh sữa 30 III Các biến thực thi Intouch 31 GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Sơ lược 31 Các tính hiển thị 33 IV Cài đăt Intouch 10 35 A Hướng dẫn cài đặt sử dụng .35 B Hướng dẫn Crack Intouch .40 C Lập trình giao diện 42 V Cài đăt KeepServerEX-OPC link 45 a.Keepware 45 b.Crack keepware 47 c Viết chương trình điều khiển 50 d Tổng quan keepware 4.0 – OPC link8.0 52 e phương thưc liên kết OPC .56 f Cài OPC link .59 g.Cài đăt Active Factory 60 VI ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG 65 Nguyên lý hoạt động 65 2.Mơ hình kết nối Intouch hệ thống 66 3.Tạo giao diện form 66 lưu đồ giải thuật .67 Tạo giao diện intouch .68 Mô hoạt động hệ thống 72 VII.Xuất liệu Word Exel 76 1.xuất liệu word 78 xuất liệu exel 81 Kết luận 83 Tài liệu tham khảo .84 GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM DẪN KHOA CƠ KHÍ NHẬP  CHƯƠNG I: I.1 Đặt Vấn Đề :  Ngày nay, sản xuất công nghiệp ứng dụng lĩnh vực cơng cộng, tự động hóa đóng vai trị quan trọng Những hệ thống tự động điều khiển trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà khơng cần can thiệp người Một hệ thống gọi hệ thống điều khiển, hệ thống điều khiển thực nhiệm vụ sau : ●Hệ thống có khả điều khiển giám sát trung tâm từ xa ●Có khả báo động cảnh báo cố xảy ●Ghi nhận báo cáo trình hoạt động hệ thống  Để giải yêu cầu điều khiển thực Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) hệ thống giám sát, thu thập liệu xây dựng phần mềm chuyên dùng INTOUCH (của hãng Wonderware ) Sự kết hợp hai phần làm cho q trình sản xuất cơng nghiệp tự động hóa Chính việc nghiên cứu tìm hiểu hệ thống điều khiển giám sát cần thiết I.2 Tầm Quan Trọng Và Lý Do Chọn Đề Tài: 1.2.1 Tầm quan trọng đề tài: ● Đề tài thí dụ điển hình việc ứng dụng lý thuyết điều khiển, giám sát vào thực tế ● Đề tài góp phần vào việc tự động điều khiển giám sát hệ thống sản xuất thực tế cơng nghiệp ● Có thể ứng dụng đề tài vào lĩnh vực công nghiệp công nghiệp ● Đề tài tài liệu hữu ích cho quan tâm đến lĩnh vực điều khiển giám sát GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ I.2.2 Lý chọn đề tài: ● Có thể vận dụng kiến thức học nhà trường vào thực tiễn ● Đây hội để người thực tự nghiên cứu giải vấn đề đặt ra, đồng thời cố mở rộng thêm kiến thức ● Làm tiền đề để nghiên cứu ứng dụng hệ thống điều khiển giám sát vào hệ thống sản xuất góp phần tăng suất lao động Ứng dụng đươc vào thực tế công nghiệp đời sống I.3 Giới Hạn Đề Tài : Trong phạm vi đề tài Mơ nên mơ hình ứng dụng lập trình điều khiển lập trình PLC mơ phần mềm intouch Vì vấn đề nghiên cứu đề tài là: ●Lý thuyết PLC ● Giới thiệu PLC họ FX hãng Mitsubishi ● Giao tiếp người máy (HMI) ● Giới thiệu phần mêm Intouch_Wonderware ● Xây dựng hệ thống điều khiển sản xuất I.4 Mục Đích Nghiên Cứu : ● Tìm hiểu cấu trúc hệ thống điều khiển giám sát ● Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật PLC hãng Mitsubishi ● Ngồi trình nghiên cứu thực đề tài hội để người thực tự kiểm tra lại lý thuyết học trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả giải vấn đề đặt I.5 Nội Dung Và Đối Tượng Nghiên Cứu : Nội dung nghiên cứu đề tài lý thuyết điều khiển giám sát ứng dụng chúng vào điều khiển, nên tập trung vào nghiên cứu lý thuyết điều khiển giám sát, PLC hãng Mishubishi để điều khiển, phần mềm INTOUCH để thiết kế giao diện điều khiển cho hệ thống Vì thực mơ nên tìm hiểu phần mềm hỗ trợ liên quan GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Đối tượng nghiên cứu tìm hiểu : ● Tài liệu liên quan đến lý thuyết điều khiển giám sát ● Các hệ thống điều khiển công nghiệp ● Phần mềm Intouch ● Tài liệu hướng dẫn lập trình PLC họ FX hãng Mitsubishi GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ  CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ SCADA I Tổng quan chung SCADA: a Giới thiệu chung : Hệ thống giám sát điều khiển thu thập liệu dựa tảng máy tính (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition) phát triển từ 40 năm nay, từ mô hình đơn lẻ, điều hành phân tán đến kiến trúc mạng có khả truyền thơng nhanh, linh động, xác đáp ứng cho khoảng cách xa Theo thời gian phát triển mình, ngành khoa học tự động hóa mà cụ thể xây dựng hệ thống SCADA ngày vươn tới khả đáp ứng cao SCADA không xuất với dải chức đầy đủ từ đầu, mà phát triển nhờ kết hợp nhiều công nghệ tách biệt nhằm đáp ứng cho nhu cầu riêng Ngày nay, hệ thống SCADA điều khiển trình ứng dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp khác Hệ thống SCADA ban đầu thiết kế mà khơng dựa tiêu chuẩn nào, xuất nhiều hệ thống độc quyền Phương thức liên lạc tới hệ thống từ xa sử dụng đường truyền vật lý, với giao thức độc quyền phát kiến riêng hãng khác Nhiều hệ thống số phát triển lên cịn ứng dụng ngày Thông qua ứng dụng thực tiễn với tính ưu việt đáp ứng thực tế sản xuất, hệ thống SCADA ngày khẳng định vai trò quan trọng ứng dụng ngành công nghiệp Cùng với tiến khoa học kỹ thuật đại, kéo theo lên ngành cơng nghiệp phần mềm với ngày nhiều phần mềm thiết kế SCADA tối ưu đời Để đáp ứng cho yêu cầu khắt khe độ xác, tiết kiệm nhân lực, chi phí đảm bảo tiêu chuẩn sản xuất ứng dụng SCADA dường lựa chọn hợp lý hoàn toàn thuyết phục GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Ví dụ Việt Nam, với phát triển khoa học kỹ thuật, từ năm 1994 hệ thống điện kết nối thành hệ thống đường dây 500KV, trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia đời với phần trung tâm hệ thống giám sát, điều khiển thu thập liệu, ứng dụng SCADA b Định nghĩa: Hệ thống SCADA – Supervisory Conrol And Data Acquisition hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Điều khiển điều khiển cách giám sát, nói cách khác hệ thống hỗ trợ người việc giám sát điều khiển từ xa, cấp cao so với hệ thống điều khiển tự động thơng thường Để điều khiển giám sát từ xa hệ thống SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải liệu hệ thống giao diện tương tác người – máy (HMI – Human Machine Interface) Trong hệ thống điều khiển giám sát HMI thành phần quan trọng không cấp điều khiển giám sát mà cấp thấp người ta cần giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát tiến hành thao tác vận hành phạm vi điều khiển cục Với ưu giá thành, đặc tính kỹ thuật nên hình vận hành (OP – Operator Panel), hình cảm ứng (TP – Touch Panel), Multi Panel … thiết bị chuyên dùng sử dụng nhiều chiếm vai trị ngày quan trọng Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống hệ thống mạng thiết bị có nhiệm vụ tuý thu thập liệu từ trạm xa truyền tải khu trung tâm điều hành để xử lý Trong hệ thống hệ truyền thơng phần cứng đặt lên hàng đầu cần quan tâm Trong năm gần tiến vượt bậc công nghệ truyền thông công nghiệp công nghệ phần mềm công nghiệp, đem lại nhiều khả giải pháp nên trọng tâm công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là: lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện giải pháp tích hợp hệ thống tương ứng cho phù hợp với yêu cầu dự án thiết kế GVHD :Th S LÊ LONG HỒ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ c Chức vai trị: Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường tổ chức theo nhiều cấp quản lý Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập điều khiển giám sát riêng lên đối tượng cụ thể hệ thống SCADA cho hệ thống cho hệ thống sản xuất công nghiệp phân cấp SCADA cụ thể, tùy vào quy mơ cấp mà có yêu cầu cụ thể khác song nói chung cấp SCADA phải thực dịch vụ sau: - thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu ) số liệu sản xuất tổ chức việc lưu trữ nhiều loại sở số liệu (số liệu lịch sử sản xuất,về kiện thao tác, báo động…) - điều khiển giám sát hệ sản xuất sở liệu thu thập - thực công tác truyền thơng số liệu ngồi (đọc/viết số liệu PLC/RTU trả lời tin yêu cầ từ cấp số liệu thao tác hệ) Nhìn chung SCADA kết hợp phần cứng phần mềm theo phương thức truyền thơng việc tự động hóa việc quản lý giám sát, điều khiển cho đối tượng công nghiệp Và ta nhận thấy xu tự động hóa xu tránh khỏi việc áp dụng toán SCADA việc làm tất yếu không muốn tụt hậu sản xuất Vai trị rõ ràng, SCADA giúp thu thập xác hệ thống từ đưa định đắn hệ , từ dễ dàng cơng tác điều khiển định việc giúp giảm đáng kể việc chi phí vấn đề nhân lực, vận hành điều góp phần đáng kể việc giảm giá thành sản xuất,tăng tính cạnh tranh Các ứng dụng vào thực tế so sánh với hệ cũ : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 10 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 72 KHOA CƠ KHÍ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ F tạo Window chart để gán biểu đồ ghi lại thông số giám sát : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 73 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Mơ Hoạt Động Hệ Thống A GIAI ĐOẠN 1: nhấn Start : thống hoạt động : lưu lượng đưa lên: - Trạng thái ngõ theo dõi bảng sau : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 74 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ B Giai đoạn 2: nhấn stop hệ thống ngừng hoạt động: Trạng thái ngõ theo dõi bảng sau : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 75 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ C Giai đoạn : nhấn start hoạt động lại : - Trạng thái ngõ theo dõi bảng sau : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 76 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 77 KHOA CƠ KHÍ SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ D Giai đoạn : nhấn Stop dừng động chừng : - Trạng thái ngõ theo dõi bảng sau : GVHD :Th S LEÂ LONG HỒ 78 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ VII Xuất liệu MS Word & Exel : - Sử dụng ActiveFactory -> trend để xuất liệu : giao diện lên : gán biến để hiển thị trạng thái ngõ ra: GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 79 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Trở lại giao diện điều khiển để nhấn nút start/stop hệ thống ghi lại lịch nhật ký làm việc bạn biểu đồ thông qua biến đo thời gian : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 80 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ xuất MS Word : sau cài đặt ActiveFactory ActiveFactory tích hợp toolbar giao diện word : xuất Direct Query : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 81 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Chọn Browe để tìm biến xuất liệu: Chọn Runreport để xuất : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 82 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Save file lại: chọn OK liệu xuất MS Word: GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 83 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ xuất MS Exel : sau cài đặt ActiveFactory ActiveFactory tích hợp toolbar giao diện Exel : next để tiếp tục chấp nhận chọn biến xuất Exel cài đặt lại thời gian tỉ lệ chọn finish để xuất Exel : liệu xuất : GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 84 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Dựa vào lịch sử bạn kiểm tra thơng số tình trạng hoạt động dây chuyền cơng nghệ, từ đưa phương thức khiểm tra hoạt động tốt GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 85 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ TÀI LIỆU THAM KHẢO GIÁO TRÌNH PLC ĐH CN TPHCM Invensys System , Wonderware OPC link user’guide,2004 Invensys System , Wonderware Factory Suite Industrial SQL Server Historian Administration Guide,2005 Invensys System , Wonderware Factory Suite Intouch User Guide,2005 GVHD :Th S LÊ LONG HỒ 86 SVTH: Châu Bình Khang