Hệ thống điều khiển và thu thập dữ liệu thông qua adam 3600: Đồ án tốt nghiệp Khoa Chất lượng cao ngành Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ THU THẬP DỮ LIỆU THÔNG QUA ADAM 3600 GVHD: ThS TRẦN VĂN SỸ SVTH: NGUYỄN QUANG TRỌNG LÊ ĐỨC THIỆN SKL009266 Tp.Hồ Chí Minh, tháng 8/2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ THU THẬP DỮ LIỆU THÔNG QUA ADAM 3600 SVTH1 : NGUYỄN QUANG TRỌNG MSSV : 17151149 SVTH2 : LÊ ĐỨC THIỆN MSSV : 17151133 Khóa : 2017 Ngành : CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD : Th.S TRẦN VĂN SỸ Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ THU THẬP DỮ LIỆU THÔNG QUA ADAM 3600 SVTH1 : NGUYỄN QUANG TRỌNG MSSV : 17151149 SVTH2 : LÊ ĐỨC THIỆN MSSV : 17151133 Khóa : 2017 Ngành : CNKT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA GVHD : Th.S TRẦN VĂN SỸ Tp.Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o Tp HCM, ngày 06 tháng năm 2022 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Quang Trọng MSSV: 17151149 Lê Đức Thiện MSSV: 17151133 Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hóa Lớp: 17151CL2A Giáo viên hướng dẫn: Th.S Trần Văn Sỹ ĐT: 0909342362 Ngày nhận đề tài: Ngày 22, tháng 3, năm 2022 Tên đề tài: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ THU THẬP DỮ LIỆU THÔNG QUA ADAM 3600 Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Các giải pháp số hóa giám sát nhà máy từ xa Tham khảo giải pháp điều khiển giám sát từ xa triển khai Tham khảo giao thức truyền thông công nghiệp PLC Nội dung thực đề tài: - Tìm hiểu thiết bị IoT gateway ADAM 3600 cách hoạt động Lựa chọn thiết bị phù hợp để thiết kế phần cứng hệ thống Thiết kế phần mềm, giao diện điều khiển giám sát trạm cục Thiết kế giao diện điều khiển giám sát từ xa Xây dựng mơ hình hệ thống thiết bị phần cứng lựa chọn Sản phẩm - Hệ thống điều khiển thu thập liệu thông qua ADAM 3600 TRƯỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc o0o PHIẾU NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên sinh viên: Nguyễn Quang Trọng MSSV: 17151149 Lê Đức Thiện MSSV: 17151133 Ngành: CNKT Điều khiển Tự động hóa Tên đề tài: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ LIỆU THÔNG QUA ADAM 3600 Giáo viên hướng dẫn: Th.S Trần Văn Sỹ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Về nội dung đề tài khối lượng thực hiện: Ưu điểm: Khuyết điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Ý kiến khác: Tp HCM, ngày 06 tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Đầu tiên chúng em bày tỏ lòng biết ơn đến lãnh đạo Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM, thầy cô Khoa Đào tạo Chất lượng cao Bộ môn Tự Động Điều Khiển tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Trần Văn Sỹ giảng viên thuộc Viện Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh Đã trực tiếp hướng dẫn tận tình bảo, giảng giải tận tình vướng mắc trình tìm hiểu đề tài Do khả năng, kinh nghiệm chúng em hạn chế, đồ án tốt nghiệp khó tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận dạy góp ý thầy cô bạn sinh viên khác để đồ án chúng em hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Nguyễn Quang Trọng - 17151149 Lê Đức Thiện - 17151133 I TÓM TẮT ĐỀ TÀI Với đề tài “Hệ thống điều khiển thu thập liệu thông qua ADAM 3600” nhằm tạo hệ thống số hóa nhà máy giúp giám sát chặt chẽ lực sản xuất máy, loại bỏ sai số thống kê tay Việc số hóa nhà máy mang lại cho nhà sản xuất khả đưa định sáng suốt họ làm việc để tối ưu hóa hoạt động Ngồi ra, hệ thống có khả theo dõi thời gian hoạt động thiết bị nhà máy giúp dự đốn bảo trì, bảo dưỡng thiết bị kịp thời tránh cố bất ngờ Thiết kế thực đề tài tham khảo dựa giải pháp nhà máy thông minh (ifactory) hãng Advantech triển khai nhiều nhà máy giới Đề tài ứng dụng IoT Gateway hãng Advantech với nhiệm vụ thu thập liệu thiết bị PLC hãng Siemens, Mitsubishi có nhiệm vụ điều khiển hệ thống trạm cục Hệ thống điều khiển giám sát cục thông qua HMI trạm từ xa thông qua Internet II MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I TÓM TẮT ĐỀ TÀI II MỤC LỤC .III DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VII DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU VIII DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH IX Chương Tổng Quan 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu giới hạn đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu .2 1.4 Giới thiệu nội dung Chương Cơ Sở Lý Thuyết .3 2.1 Giải pháp số hóa nhà máy giám sát từ xa 2.2 Giới thiệu chung thiết bị IoT Gateway 2.2.1 Khái niệm 2.2.2 Tổng quan Advantech ADAM 3600 2.2.2.1 Khái niệm 2.2.2.2 Cấu tạo .4 2.3 Giới thiệu chung giải pháp Edge To Cloud Advantech 2.3.1 Giới thiệu .6 2.3.2 Một số dịch vụ PaaS tảng đám mây IoT công nghiệp Wise-PaaS Advantech 2.3.2.1 WebAccess/Scada 2.3.2.2 WISE-PaaS/Dashboard 2.3.2.3 WISE-PaaS/SaaS Composer 2.4 Tổng quan chuẩn giao thức truyền thông 2.4.1 Khái quát .8 2.4.2 Các giao thức truyền thông công nghiệp III 2.4.2.1 Profibus 2.4.2.2 Modbus 2.4.2.3 Ethernet 2.4.2.4 CC-Link 2.5 Giao thức MQTT 13 2.6 Các thiết bị hỗ trợ truyền thông 14 2.6.1 Router 14 2.6.2 Hub 15 2.7 Giới thiệu chung PLC .15 2.8 Giới thiệu thuật toán PID 17 2.9 Cơ cấu xy lanh khí nén 18 2.10 Encoder 21 2.11 Tổng quan tính HMI 22 2.12 Nguyên tắc thiết kế HMI 23 2.13 Các loại HMI thị trường .24 Chương Thiết Kế Phần Cứng Hệ Thống 25 3.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống điều khiển thu thập liệu 25 3.2 Thiết kế sơ đồ tổng quan hệ thống 25 3.3 Thiết kế giá đỡ mơ hình .26 3.4 Thông số kỹ thuật Advantech ADAM 3600 .27 3.5 Hệ thống phân loại phôi 28 3.5.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống 28 3.5.2 Sơ đồ khối hệ thống 29 3.5.3 Thiết kế trạm điều khiển 29 3.5.4 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống phân loại phôi 30 3.5.4.1 Lựa chọn điều khiển cho hệ thống 30 3.5.4.2 Lựa chọn cấu chấp hành cho hệ thống .31 3.5.4.3 Lựa chọn cảm biến cho hệ thống 33 3.5.5 Thiết kế sơ đồ nối dây hệ thống phân loại phôi 35 IV 3.6 Hệ thống điều khiển giám sát tốc độ động 36 3.6.1 Yêu cầu thiết kế hệ thống 36 3.6.2 Sơ đồ khối hệ thống 37 3.6.3 Thiết kế trạm HMI cho hệ thống 37 3.6.4 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống điều khiển ổn định tốc độ động 37 3.6.4.1 Lựa chọn điều khiển cho hệ thống 38 3.6.4.2 Lựa chọn HMI cho hệ thống 43 3.6.4.3 Lựa chọn động cho hệ thống 44 3.6.4.4 Lựa chọn biến tần cho hệ thống 45 3.6.4.5 Lựa chọn encoder cho hệ thống 46 3.6.5 Thiết kế sơ đồ nối dây hệ thống điều khiển giám sát tốc độ động 47 Chương Thiết Kế Phần Mềm Hệ Thống 49 4.1 Hệ thống phân loại phôi 49 4.1.1 Thiết kế chương trình điều khiển 49 4.1.1.1 Yêu cầu thiết kế chương trình điều khiển .49 4.1.1.2 Mơ tả chương trình điều khiển 49 4.1.1.3 Lưu đồ giải thuật điều khiển 49 4.1.2 Xây dựng chương trình điều khiển 53 4.1.3 Giao tiếp với PLC với HMI ADAM 3600 53 4.1.4 Thiết kế giao diện HMI .55 4.1.4.1 Yêu cầu thiết kế .55 4.1.4.2 Thiết kế hình HMI 56 4.2 Hệ thống điều khiển giám sát tốc độ động 57 4.2.1 Thiết kế chương trình điều khiển 57 4.2.1.1 Yêu cầu thiết kế chương trình điều khiển .57 4.2.1.2 Mơ tả chương trình điều khiển 57 4.2.2 Lưu đồ giải thuật điều khiển .57 4.2.3 Xây dựng chương trình điều khiển 58 4.2.4 Giao tiếp với PLC với HMI ADAM 3600 60 V