Thiết kế hệ thống hmiscada với tia portal phần 1 trần văn hiếu

THIET KE HE THONG HMI/SCADAVGITIA PORTAL @ TRAN VAN HIEU THIET KE HE THONG _HMI/SCADA YO TIA PORTAL s&s NHA XUAT BAN KHOA HOC VA KY THUAT gWỒHT HN ¡33 TẦIHT AGA22 2\IMH " AIT ` LỜI NÓI ĐÀU Thiết kế hệ thống HMI/SCADA với TIA Portal sách sách "THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA VỚI ‘TIA PORTAL” xuất năm 2017 với nội dung như: Làm để bắt đấu xây dựng hệ thống giám sát, điểu khiển với hình SIMATIC HMI hệ thống SCADA với WinCC Prof Siemens từ bước định hình ban đầu với đối tượng điều khiển (Basie object), cdc thành phần Element, đối tượng điểu khiển Control Làm để phân cấp người dùng với tính User Administrator, lưu trữ liệu với Historieal data, thiết lập cảnh báo Alarm, xây dựng công thức với Recipe, thiết lập báo cáo in ấn Hoặc vẻ cách làm để thực viết Scripts (VB Script € Script), thiết kế hiệu qua voi Faceplate Đơng thời sách trình bày bước làm để thiết lập hệ thống mạng máy tính SCADA với máy chủ Server máy tớ Client, hệ thống máy tính dự phịng Redundant, hệ thống giám sát điều khiển từ xa thông qua Webnavigator, Sm@rt Server Trong lấn tái này, tác giả dành nhiều thời gian để chỉnh sửa bổ sung thêm nội dung như: thiết kế hiệu với cửa sổ hình Sereen window, tag prefix, diéu khiển từ xa với Sm@rt Server, Popup window, Slide-in, cách thiết kế với việc sử dụng lớp layer định hướng cho người thiết kế xây dựng phong cách thiết kế phù hợp với yêu cầu khách hàng với HMI Style thiết kế hiệu quả, tối ưu với tính cho SIMATIC WinCC, 46 SiVAre “hay lời cám ơn tới Quý bạn đọc ủng hộ tác giả suốt thời gian qua cho sách: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA VỚI TIA PORTAL”, lần tái tác giả chuẩn bị sấn dự án mẫu (Projeet) để giúp cho bạn đọc dễ dàng việc sử dụng sách hiệu Quý bạn đọc vui lòng quét mã QR code dudi day để tự tải dự án mẫu về: Bộ sách THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA VỚI TIA PORTAL viết từ năm 2013 tới hoàn thành xong tập: * Tap 1: Ty dong héa PLC 87 ~ 300 với TIA Portal * Tap 2: Ty dong hóa PLC S7 — 1200 véi TIA Portal = Tap 3: Thiét kế hệ thống HMI/SCADA véi TIA Portal " Tập hiết kế mạng truyên thông công nghiệp véi TIA Portal Bộ sách kết chắt lọc, tổng hợp từ kinh nghiệm, kỹ năng, kiến thức tác giả thu nhận sau thời gian dài làm việc với hệ thống tự động hóa Siemens với PLC - HMI - SCADA va phần mềm tự động hóa tích hợp tồn diện TIA Portal, với mong muốn chia sẻ lượng kiến thức tới Quý bạn đọc “Hay séng va đam mê - Vì n đam mê ta cịn sống” Mọi trao đổi, đóng góp chia sé, xin gửi tác giả: 'TRẦN VĂN HIẾU Email: tohieu.ple8gmail.com Website: www.plevietnam.com.vn Trân trọng cảm ơn! Tác giả Quý bạn đọc vui lòng liên hộ với nhà sách phân phối sách “THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA VỚI TIA PORTAL” như: * Nhà sách Hoàng Cương: o_ Số 102 Lê Hồng Phong, P 7, TP Vũng Tàu o Website: http://www.hoangcuong.online/ * “Trung tâm Phát hành Sách Văn hóa phẩm Khoa học Kỹ thuật - Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật: ø_ Số 70 phố Trân Hưng Đạo, Q Hoàn Kiếm, Hà Nội o_ Điện thoại: 024.38.220.686/091.303.8683 “Trung tâm Sách kỹ thuật - Giáo trình đại học Bách Khoa: o Kios 61-63 Số 142, đường Tô Hiến Thành, P.14, Q.10, TP Hồ Chí Minh e_ Điện thoại: (84-8) 22.409.897 - 38.646.016 MỤC LỤC Lời nói đầu Phan I THIET KE HE THONG GIAM SAT VA DIEU KHIEN CO BAN Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VA ĐIỀU KHIỂN SCADA/HMI 1.1 Giới thiệu chung hệ thống 8CADA 1.1.1 Giới thiệu vé lich sit phat trién SCADA 1.1.8 Nguyên tắc hệ thống SCADA 1.1.3 Phần cứng phần mềm hệ thống SCADA 1.1.4 SCADA mạng máy tính cục 1.5 Thực hệ thống scada nào? 1.3 So sánh thuật ngữ HMI, SCADA, DCS, PLC thiết bị đo lường thơng minh 1.2.1 Màn hình giao diện người va may hmi 1.3.3 Hệ thống giám sát điêu khiển scada 1.3.3 Hệ thống điều khiển phân tán des 3.4 Bộ điều khiển logic có khả lập trình PLC 1.2.5 Thiết bị đo lường thơng minh 1.3, Hệ thống SCADA, phần mềm thiết kế SCADA 1.8.1 Các thành phần hệ thống SCADA 1.3.3 Phân mêm thiết kế hệ thống SCADA 1.3.8 Hệ thống scada dự phịng 1.4 Câu hỏi ơn tập Chương GIỚI THIỆU MÀN HÌNH HMI VÀ SCADA TÍCH HỢP VỚI TIA PORTAL 3.1 Giới thiệu phần mềm TIA Portal : 2.3 Giới thiệu phần cứng hình Simatic HMI 2.2.1, Màn hình SIMATIC Key Panel 2.2.2 Man hinh SIMATIC Basic Panel 2.2.3, Màn hình SIMATIC Comfort Panel 2.2.4 Màn hình SIMATIC Mobile Panel 2.2.5 Màn hinh SIMATIC Industrial Thin Client 2.3 Phần mềm SCADA cia Siemens 2.3.1 Giéi thigu vé SIMATIC WinCC 2.3.2 Nhiing chtte nang cia WinCC Advanced 2.3.3 Những chức WinCC Professional 2.3.4 So sánh WinCC V7 WinCC Professional 3.8.5 Các ứng dụng với Mobile SIMATIO Apps 2.3.6 Máy tính cơng nghiệp IPC, 3.4 Câu hỏi ơn tập, Chương TẠO DỰ ÁN MỚI VỚI SIMATIC WINCC 3.1 Tạo dự án với SIMATTC WinOC 3.1.1, Khởi tạo giao điện hình với chế độ Wizard 8.1.2 Khởi tạo giao điện hình với chế độ New 3.1.8 Khởi tạo hệ SCADA với WinCC Advaneed 3.1.4, Khởi tạo hệ với WinCC Professional 3.2 Cấu hình chung simatie HMI 3.8 Hướng dẫn nạp chương trình lưu liệu SIMATIC HMI 3.8.1 Hướng dẫn nạp chương trình cho hình HMI 10 B4 9.1 LÝ DO ĐỂ CHUYỂN ĐỔI CHƯƠNG TRÌNH Đối với thiết bị có chu kỳ bất đầu, phát triển, trì kết thúc Thời gian tổn sản phẩm tự động hoá khác tuỳ thuộc vào độ phát triển, phổ biến, tinh khả dụng, phù hợp với công nghệ tại, nguyên vật liệu chế tạo sản phẩm Đối với địng đời sản phẩm HMI Siemens thường tổn từ 201 — 95 năm, tuỳ thuộc vào địng sản phẩm Hình 9.1 Chu kỳ tơn tai cia man hinh Simatic HMI Panel Để đảm bảo cho trình vận hành, hoạt động liên tục nhà máy, đòng sản phẩm bị dừng sản xuất (phase-out) cẩn phải thay sản phẩm để đảm bảo cho việc hoạt động máy móc liên tục với chi phí tối ưu Khi sản phẩm tự động hố lạc hậu khơng cịn phù hợp với yêu cầu tại, nhà máy nên lập kế hoạch chuẩn bị sẵn sàng cho tình xấu xảy Việc chuyển đổi phần cứng thay côngtắctơ, rơle, biến tân đơn giản ta sử dụng sản phẩm khác đáp ứng đủ mặt tính Tuy nhiên, chuyển đổi hệ thống PLC, HMI, Seada vấn để liên quan tới tồn hệ thống 232 46 can than trong việc đánh xử lý vấn đẻ, đông thời để chuyển đổi phẩn mềm cho sản phẩm, yêu cầu phải có chương trình thiết kế hệ thống để từ đánh giá khả thành cơng phần trăm nâng cấp hệ thống Lưu ý: Nếu hệ thống cũ, lạc hậu phần cứng người thiết kế nên cân nhắc tới chuyện nâng cấp hệ thống khơng phải lúc việc nâng cấp chương trình, chuyển đổi hệ thống có nghĩa phí rẻ hơn, thời gian nhanh hơn, mà muốn thực chuyện cân phải cân nhắc đánh giá khả hệ thống Trong trường hợp việc chuyển đổi q khó khăn nên xem xét việc làm hệ thống 9.2 CHUYỂN ĐỔI CHƯƠNG TRÌNH CỦA MÀN HÌNH HMI 9.2.1 Quy trình chuyển đổi phần mềm Những hình HMI thiết kế từ thiết kế phần mềm 2004 sử đụng với hệ thứ 2, TP Comfort Panel quy trình chuyển đổi sau: tới Protool V6.0 SP3 WinCC fiexible 2008 có khả chuyển đổi để hình hệ KTP năm thơng qua Hình 9.3 Quy trình nâng cấp phần mềm từ Protool lên WinCC TIA Lưu ý: Các tập tin lưu phần mềm Prosave không thực trình chuyển đổi đẻ cập 233 9.2.2 Chuyển đổi phần cứng tương đương Việc chuyển đổi phần cứng hình HMI phải đảm bảo tính sau: *_ =_ «_ «_ Chức Giao Khả Đảm phải tương thích với hình hệ cũ thức kết nối với hệ thống tự động hố phải đáp ứng tương thích phần mềm hệ bảo tỉ lệ thay đổi tương đương 1:1 Ngoài ra, đáp ứng điều kiện tối thiểu đơi có nhiều dịng sản phẩm nên tiếp tục xem xét đáp ứng khác để việc lựa chọn »_ Giá thành đầu tư hình ~ _ Tính có can thiết =_ Kích cỡ hình có tương sản phẩm tối ưu: hệ nâng cấp hệ thống khơng? thích với thiết kế cũ không? Phân giới thiệu sơ lược đòng sản phẩm cũ thay đổi tương đương sản phẩm theo tỉ lệ 1:1 sau: Bảng 9.1 Thay hình hộ cũ hộ OP77B KP400 Comfort KP400 color PN TP 177B 4” KTP400 TP 177B 6” DP blue mode [va DPPN color TP700 Basic Comfort Comfort, KTP400 hay KTP700 Comfort Basic Oe core Due mode | kcp700 Comfort hay KP400 Comfort MP 177 6” Touch, TP 277 6” | TP700 Comfort OP 277 6” KP700 MP 277 8”/10” Touch TP900/1200 Comfort 234 Comfort _Màn hì thếnh hệ cđ j MP 277 8⁄10 Key MP 377 12” Touch MP 377 12” Key MP 377 15” Touch MP 377 19” Touch ‘TD100C, TD200, 'TD200C, ‘TD400C, OP73 micro, OP73 OP 77A TP 177 Mico, TP 177A Đối với Simatic Màn hình thếhệ - KP900/1200 Comfort ‘TP1500 Comfort KP1500 Comfort TP1900 Comfort TP1200 Comfort KP300 Basic mono PN KP400 Basic color PN KTP700 Basic, KTP400 Comfort C7 WinAC MP ta sử dụng phẩm thay tương đương bảng đây: sản Bảng 9.2 Thay sản phẩm Simatic C7 WinAC MP Những sản phẩm trước năm 2004 Ơï 613 MP177 & WinAC C7 635 Touch / Key | MP177 & WinAC C7 636 Touch /Key | MP277 & WinAC 'MP370 / WinAC MP VBL ‘MP377 & WinAC | Comfort Panel & S7-300 Basic Panel & 87-1200 Comfort Panel & S7-300 Basic Panel & 87-1200 Comfort Panel & 87-300 IPC277D & WinCC RT & RIX Comfort Panel & $7-300 IPC277D & WinCC RT & RIX 235 taJRenle TT” Teen xgpm- Bước 4: Giao diện cửa sổ Migration Wizard để thực lựa chọn bước cho trình chuyển đổi Để biết thêm tiết bạn đọc tìm kiếm thêm thơng tin tiết tại: www support.industry.siemens.com véi Entry ID: 76878921 vai ten Migration of Plants with Simatic (TIA Portal) 9.2.3 Các bước thực chuyển đổi chương trình 9.2.3.1 Chuyển đổi chương trình từ Protool lên WinCC flexible Phiên WinCC flexible 2008 SP2 có chức hỗ trợ cho việc chuyển đổi chương trình từ Protool lên WinCC flexible Với phién ban WinCC flexible 2008 SP3 phải cài đặt WinXP, trường hợp khơng cài đặt Windows XP người thiết kế sử dụng Win ảo (VMWare, VirtuaL.) để đáp ứng yêu cầu này, ® Các bước thực chuyển đổi chương trình: Bước 1: Khéi dong phan mém WinCC flexible 2008 SP2 Bước 2: Mở chương trình Protool WinCC flexible SP2 véi chức năng: Open a Protool project Options Open the most recently edited project Create a new project with the Project Wizard Open an existing project Create an empty project > Open a ProTool project Bước 8: Lựa chọn đường dẫn tới thư mục chứa projeet Protool 286 Migration report rnd wamings conver Jn ottiti _—- [Rena ase no Conon] [=] Bước 6: Chọn Finish để hồn thành q trình chuyển đổi với thơng báo lưu thư mục chí định Bước 7: Mở thư mục lưu trữ thông tin vẻ trình chuyển đổi với Pee Sr er ct ee ee ee emt [EA Yer Wot fara Fant D ano & om Me ons: Sees Save te Seed to era teen Tee met et ` —=.- tier ine 1b › one “từ ceomate Bước 9: Lưu trữ liệu cho trình chuyển đổi từ Protool sang WinCC flexible: Project + Save — chon thu muc luu trữ project 9.3.3.3 Chuyển đổi chương trình WinCC flexible lên TIA Portal Nếu project WinCC flexible 2008 tích hợp chung với chương trình PLC phân mềm Simatic Manager ta cẩn phải cài đặt phiên Simatic Manager tit phién ban Professional V5.5 va khong phai cài đặt phan mém WinCC flexible 2008, Các phiên bin phan mém WinCC Advanced ela TIA Portal Vix chương trình dịng hình hệ cũ sang hệ # Các bước thực chuyển đổi chương trình: Bước 1: Khởi động phần mém TIA Portal Bước 3: Bắt đầu chuyển đổi chương trình từ WinCC flexible 9008 để sử dụng với TIA Portal: TIA Portal ++ Start + Migration project — Source path dé chon đường đẫn tới project cia WinCC flexible, Project name dé dat lai tén project va Target path dé chon đường din cho project sau chuyén déi + Migrate dé thyc hién trình chuyển đổi 239 + Quá trình thực vài phút tuỳ thuộc vào cấu hình máy tính «Trong số trường hợp, hình trạng thái Cancellation, phẩn mềm tự động thay sản phẩm nâng cấp thay (Suecessor products), Ví dụ man hinh TP270 10” Touch sé thay bang MP277 10” Touch Bước 3: Nếu q trình chuyển đổi thành cơng bảng thông báo để yêu cầu xác nhận cho bước Người thiết kế kiểm tra trạng thái việc chuyển đổi project từ WinCC flexible lên TIA Portal thông qua thông tỉn lưu trữ Common đata: Projeet tree — Common data ~» Logs —› Migration log 240 © Việc hồn phải bảng Tre device npe ofthe Device device has been modifed fom TP 270 10°19 M277 10" ouch, chuyển đổi project tir WinCC flexible 2008 lên TIA Portal thành, nhiên đồng HMI hệ cũ tiếp tục q trình chuyển đổi phần cứng tương đương theo 8.1 8.2 với bước Bue 4: Cai dat tuỳ chọn để đảm bảo việc chuyển đổi hình ảnh, đối tượng giữ nguyên tỉ lệ theo hình cũ (màn hình cũ có tỉ lệ 4:8 hình hệ có tỉ lệ 16:9): Options — Settings — Visualization + Resize screen — Fit to screen Visualiztion Sereens HM tags urtime siping Keyboard shortcuts Buée 5: Thực chuyển đổi phẩn cứng hinh: Device eonfiguration ~+ Change deviee/version -› chọn hình thay theo bảng 8.1 8.2 — OK 241 Bước 6: Thực biên dich lại chương trình 3Ù Í để kiểm tra lỗi (nếu ) trước thực download chương trình xuống hình: 9.3 CHUYỂN ĐỔI CHUONG TRINH CUA SCADA 9.3.1 Tổng quan việc chuyển đổi từ WinCC V3 tới V7 Khi nói đến việc chuyển đổi chương trình Scada từ phiên cũ lên phiên khơng có nghĩa nâng cấp phản mềm tuý mà phải đảm bảo hệ thống hồn tồn tương thích chạy nên tảng phần mềm mới, Windows Việc nâng cấp chương trình WinCC từ phiên V3 đến V7 phải trải qua tất công đoạn như: + Sao lưu lại projeot WinCƠ phiên cũ + Nâng cấp phẩn mềm + Nang ep License ban quyền tương ứng + Lya chon may tính hệ điều hành Windows tương ứng với yêu câu hệ thống + Chuyển đổi project từ phiên cũ để tương ứng với phần mềm 242 + Chuyển đổi liệu lưu, archives qué trình chạy runtime trước + _ Kiểm tra lại trình chuyển đổi * Chỉnh sửa project để đảm bảo việc tương thích giống project cũ máy tính cũ Q trình chuyển đổi chương trình WinCƠ V3 đến V7 miêu tả theo quy trình duéi đây: econg l | Hình 9.8 Quy trình nâng cấp phẩn mêm từ WinCC V3 lên Võ.1 SP2 = | | Hình 9.4 Quy trình nâng cấp phần mém tif WinCC V5.0 lên 6.2 SP2 243, 9.3.3.1 Quá trình chuyển đổi từ WinCC V6 WinCC V7 Bước 1: Khởi động công cụ Projeet Migration để bắt đầu trình chuyển đt chuong trinh: Start + Simatic > Project Migrator Buée 2: Thye hién lya chon project WinCC V6.x để bắt đầu trình chuyển đổi chương trình lên WinCC V7.0: CCMigrator — Next + Select the project — lựa chọn đường dẫn tập tin *.MCP Bước 8: Tiếp tục trình chuyển đổi với bước thứ công cụ Project Migrator: CCMigrator > Next — Finish -› chờ trình chuyển đổi thực báo trạng thái hoàn thành 246 Thời gian hoàn thành việc chuyển đổi dựa theo đánh giá công cụ Project Migrator thông báo chuyển đổi tại: "Estimated time to complete migration: XX hour(s) XX minute(s)" Tuy nhiên, tỉ lệ ước chừng, q trình nhiều thời gian Bước 4: Q trình hồn thành việc xác nhận thơng báo: “Data was suceessfully migrated” Q trình thực chuyển đổi từ WinCC Vĩ.0 lên WinCC V7 sử dụng công cụ Project Migrator giống bước 247 9.3.3.2 Qua trinh chuyén déi tit WinCC V7.2 TIA Portal a Chú ý chuyển đổi WinCC V7 lên WinCC Professional Dé chuyển đổi chương trình từ WinCC lên WinCC Professional ciia “TIA Portal, phiên WinCC phải từ V7.2 trở lên Yêu cầu trước thực trình chuyển đổi với điều kiện tối thiểu là: =_ + + «_ Phải có project WinCC từ phiên V7.3 trở lên Project không trạng thái chạy runtime Project mức trung với số lượng tag tối da 1a 80,000 tag, Với hệ thống có chạy máy dự phịng redundaney, có máy tính WinCC Master chuyển đổi »_ Bộ nhớ lưu trữ so với projeet WinCC V7 phải gấp tối thiểu 10 lần trình thực tạo tập tin tạm hệ thống Các thiết bị tính chưa hỗ trợ cho việc chuyển đổi là: + Multi-client = CAS = Connectivity station + Maintenance station b Các bước thực chuyển đổi Bue 1: Khởi động phần mềm TIA Portal Bước 3: Bắt đầu chuyển đổi chương trình từ WinCC V7.2 trở lên để sử dụng với TIA Portal: TIA Portal — Start — Migration project — Source path dé chon đường dẫn tới project WinCC V7.2, Project name để đặt lại tén project va Target path để chọn đường 248 | dẫn cho project sau chuyển đổi — Migrate để thực trình chuyển đổi | * Chon Copy WinCC Runtime Professional data dé thye hién việc chuyển đổi tất liệu runtime project cũ | Bước 3: Quá trình chuyển đổi khoảng thời gian để thyc hign Exporting project data từ WinCC V7.2 WinCC Prof, Bước 4: Quá trình thực chuyển đổi thành cơng người thực | | | việc nâng cấp hệ thống xem thêm thơng tin q trình chuyển đổi Common data: Projeet tree = Common data — Logs + Migration log Bạn đọc tham khảo thêm thông tin tiét tai: Support Industry Siemens véi Entry ID: 44029132 249 9.4 CAU HOI ON TAP Tại phải chuyển đổi chương trình sản phẩm cũ sản phẩm hệ mới? Việc chuyển đổi chương trình phẫn cứng phải dam bao yêu câu hệ thống? Trình bày bước để chuyển đổi hình thiết kế phần mêm Protool sản phẩm hệ thiết kế phần mềm WinCC Advaneed TIA Portal Chương trình lưu trữ (backup) Prosave chuyển đổi lên TIA Portal khơng? Tại sao? Trình bày bước để chuyển đổi chương trình từ WinCC V6 lên thành WinCƠ Professional TIA Portal? Xét tính khả dụng có phải lúc phải nâng cấp hộ thống hay không? Tại sao? 250