NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Tìm hiểu, nghiên cứu cấu trúc, các hàm chức năng và các thuộc tính cơ bản của hệ thống scada, từ đó xây dựng công cụ thiết kế ứng dụng scada hướng đối tượng.. Tro
Tổng quan về kỹ thuật xây dựng công cụ thiết kế ứng dụng Scada hướng đối tượng
Tổng quan về các phương pháp thiết kế hệ thống: hướng cấu trúc và hướng đối tượng
Phương pháp Thiết kế theo hướng cấu trúc Thiết kế theo hướng đối tượng Cách tiếp cận - Phương pháp lập trình hướng cấu trúc thiết kế theo hướng phân chia chương trình thành nhiều chương trình con hướng tới thực hiện một công việc xác định (phân rã chương trình theo các chức năng cần đáp ứng và dữ liệu cho các chức năng đó)
- Cách thực hiện theo hướng từ cao đến thấp Phương pháp này tiến hành phân tách các vấn đề từ lớn thành những vấn đề nhỏ hơn cho đến khi giải quyết được vấn đề
- Phương pháp lập trình theo hướng đối tượng thiết kế theo hướng phản ánh chân thực từng vấn đề trong hệ thống theo các yêu cầu thực tế Với cách tiếp cận này, một hệ thống được phân chia thành các phần nhỏ gọi là các đối tượng Mỗi đối tượng bao gồm đầy đủ cả dữ liệu và chức năng liên quan đến đối tượng đó Các đối tượng trong hệ thống độc lập với nhau và phần mềm được xây dựng bằng cách kết hợp các đối tượng đó lại thông qua các mối liên hệ và tương quan giữa chúng
- Phương pháp này được tiến hành từ thấp lên cao, bắt đầu từ những thuộc tính cụ thể của từng đối tượng, sau đó tiến hành trừu tượng hóa thành các lớp của đối tượng Ưu điểm - Tư duy phân tích, thiết kế rõ - Gần gũi với thực tế
- Chương trình rõ ràng, dễ hiểu
- Phân tích được đầy đủ các chức năng của hệ thống
- Dễ dàng, thuận lợi trong việc quản lý dữ liệu
- Có tính kế thừa và thuận lợi trong nâng cấp hệ thống
- Độ tin cậy và bảo mật cao
- Xây dựng được những hệ thống phức tạp
Nhược điểm - Không hỗ trợ và không có tính kế thừa Các phương trình, giải thuật hướng cấu trúc phụ thuộc chặt chẽ vào cấu trúc dữ liệu và bài toán cụ thể, do đó không thể dùng lại các module nào của phần mềm này cho phần mềm khác với các yêu cầu kỹ thuật khác
- Không phù hợp cho phát triển các phần mềm lớn
- Khó khăn trong việc quản lý mối quan hệ giữa các module và dễ gây ra lỗi trong phân tích cũng như trong kiểm tra và bảo trì hệ thống
- Phương pháp này khá phức tạp, khó theo dõi và quản lý dữ liệu ở đầu vào
- Phương pháp này thường phù hợp với các bài toán nhỏ, có luồng dữ liệu rõ ràng Người lập trình cần có tư duy phân tích và quản lý được các dữ liệu truy cập của hệ thống
- Phương pháp này thường được áp dụng cho các bài toán lớn, phức tạp, hoặc có nhiều luồn dữ liệu khác nhau mà phương pháp hướng cấu trúc không quản lý được Khi đó phương pháp hướng đối tượng
Từ những phân tích, so sánh ưu, nhược điểm của 02 phương pháp thiết kế Dựa vào điều kiện, ưu cầu của đề tài, từ đó luận văn đã lựa chọn và đi sâu vào việc xây dựng, thiết kế theo phương pháp hướng đối tượng
Kỹ thuật xây dựng công cụ thiết kế ứng dụng Scada hướng đối tượng là kỹ thuật xây dựng công cụ hỗ trợ người dùng có thể thiết kế hệ thống giám sát, điều khiển cho một hệ thống, một dây chuyền sản xuất… với đầy đủ các chức năng như một hệ thống Scada hoàn chỉnh Mặt khác, kỹ thuật này hỗ trợ cho người dùng mở rộng thư viện, nâng cấp cấu hình hệ thống khi cần thiết
Kỹ thuật xây dựng công cụ thiết kế ứng dụng Scada hướng đối tượng bao gồm các kỹ thuật cơ bản sau:
- Kỹ thuật xây dựng giao diện
- Kỹ thuật xây dựng giao thức truyền thông
- Kỹ thuật xây dựng Image manager
- Kỹ thuật xây dựng Tag manager
- Kỹ thuật xây dựng thư viện các đối tượng
- Kỹ thuật xây dựng faceplate
- Kỹ thuật xây dựng Trend
- Kỹ thuật xây dựng Report
- Kỹ thuật xây dựng Historian
- Kỹ thuật xây dựng Alarm event
Kỹ thuật xây dựng giao diện: là kỹ thuật xây dựng, thiết kế giao diện đồ họa từ tổng thể đến từng đối tượng, từng chức năng của chương trình Giúp cho người dùng có thể giám sát, điều khiển và quản lý hệ thống một cách trực quan và hiệu quả
Kỹ thuật xây dựng giao thức truyền thông: là kỹ thuật xây dựng các thuật toán nhằm liên kết với những driver được hỗ trợ trực tiếp từ nhà sản xuất, hoặc kết nối với những phần mềm thứ 3 hỗ trợ như OPC Server để trao đổi dữ liệu với các thiết bị Đây là kỹ thuật quan trọng của hệ thống, vì nó quyết định tốc độ xử lý và cập nhật dữ liệu của cả hệ thống
Kỹ thuật xây dựng Tag manager: là kỹ thuật xây dựng các thuật toán nhằm thiết kế một cấu trúc, một cơ sở dữ liệu để quản lý toàn bộ dữ liệu của hệ thống Nó quyết định hiệu suất làm việc của hệ thống Cấu trúc quản lý dữ liệu càng chặt chẽ, rõ ràng thì càng hỗ trợ người sử dụng thao tác càng nhanh, tốc độ truy cập, trao đổi dữ liệu, xử lý dữ liệu càng chính xác, dẫn đến tăng hiệu suất làm việc
Kỹ thuật xây dựng thư viện các đối tượng: là kỹ thuật xây dựng đi vào thiết kế các đối tượng trong thư viện đồ họa hệ thống Mỗi đối tượng được thiết kế với đầy đủ tất cả các chức năng cần thiết của thiết bị thực tế Mặt khác, chương trình còn hỗ trợ khả năng tự thiết kế và mở rộng thư viện khi cần nâng cấp mở rộng hệ thống
Kỹ thuật xây dựng faceplate: là kỹ thuật xây dựng và thiết kế giao diện điều khiển, giám sát thiết bị Faceplate được thiết kế phù hợp với từng loại thiết bị điều khiển, giám sát theo chuẩn công nghiệp Faceplate cung cấp cho người vận hành thông tin, trạng thái và khả năng điều khiển của thiết bị trong hệ thống
KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG CỤ THIẾT KẾ ỨNG DỤNG SCADA HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
Kỹ thuật xây dựng cấu trúc
REPORT TREND ALARM, EVENT WORKSTATION
Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc công cụ thiết kế ứng dụng Scada hướng đối tượng
Cấu trúc hệ thống gồm 2 thành phần chính là: Server và Client
Khối Server bao gồm các khối chức năng sau:
Library: khối thư viện của hệ thống Nơi lưu các đối tượng, công cụ đồ họa hỗ trợ cho người dùng trong việc thiết kế giao diện giám sát, điều khiển hệ thống
Application Server: là khối quan trọng nhất của hệ thống Đây là bộ xử lý trung tâm có chức năng thu thập, xử lý và phân phối luồn dữ liệu đến các khối chức năng khác trong hệ thống
Historian: khối lưu trữ và xử lý dữ liệu Đây là khối lưu trữ mọi dữ liệu của hệ thống, tại đây dữ liệu được phân chia, lưu trữ theo từng khu vực, từng vùng chức
12 năng riêng (vùng alarm event, vùng dữ liệu theo tag…), để thuận tiện trong việc truy xuất khi cần thiết
Khối Client bao gồm các khối chức năng sau:
Report: khối báo cáo, có chức năng xuất ra các file báo cáo quá trình hoạt động, tình trạng hoạt động và trạng thái hoạt động của một hoặc nhiều thiết bị trong khoảng thời gian mong muốn dưới dạng file csv hoặc xlsx Hỗ trợ người sử dụng theo dõi và làm báo cáo theo quy trình Dữ liệu khối report được liên kết và truy xuất từ khối historian
Trend: khối đồ thị, có chức năng hiển thị trạng thái hoạt động của các đối tượng trong một khoảng thời gian mong muốn, hoặc hiện tại đến tương lai Khối cho phép người vận hành theo dõi, đánh giá tình trạng hoạt động của các thiết bị trong hệ thống, từ đó đưa ra những nhận định trong việc điều chỉnh thông số, quy trình vận hành của hệ thống để hệ thống hoạt động hiệu quả nhất
Alarm/Event: khối sự kiện, có chức năng hiển thị các cảnh báo, các lỗi của thiết bị trong hệ thống trong một khoảng thời gian nhất định Cho phép người vận hành theo dõi tình trạng các thiết bị, từ đó đưa ra quy trình thay thế, bảo trì thiết bị khi cần thiết để đảm bảo hoạt động sản xuất luôn được duy trì và hiệu quả
Workstation: khối vận hành, đây là khối làm viêc chính của người vận hành
Tại đây, người vận hành có thể thiết kế đồ họa giao diện và sử dụng tất cả các công cụ trong hệ thống để thực hiện chức năng giám sát và điều khiển hệ thống
1.2 Lưu đồ giải thuật hệ thống
Hình 2.2: Lưu đồ giải thuật của công cụ thiết kế ứng dụng Scada hướng đối tượng
Dữ liệu được trao đổi, kết nối đến các thiết bị thông qua khối truyền thống (hệ thống sử dụng chuẩn truyền thông Ethernet, giao thức kết nối thông qua chuẩn OPC
Server: OPC DA và OPC UA) và đưa vào khối Application server (khối xử lý trung tâm), tại đây dữ liệu được phân chia theo chức năng và mục đích đến 2 khối chức năng library và historian
Khối workstation sẽ truy suất dữ liệu từ khối library để hiển thị trạng thái của các đối tượng trên giao diện vận hành, giám sát Khối Trend, Report, Alarm/Event truy suất dữ liệu từ khối historian để xuất ra các báo cáo, hiển thị trạng thái hoạt động các thiết bị hoặc các cảnh báo, sự kiện và các sự cố trong hệ thống.
Kỹ thuật xây dựng giao thức truyền thông
Hệ thống sử dụng giao thức truyền thông OPC Server: OPC DA và OPC UA
2.1 Lưu đồ giải thuật OPC DA (OPC Data Access)
Connect to the OPC Server
Update Data when data change Add Group(s)
Disconnect to the OPC Server
De-Active Group & Item Remove Group(s)
Hình 2.3: Lưu đồ giải thuật OPC DA
Bước 1: Connect to the OPC Server
Kết nối OPC Server bằng cách khai báo tến của loại OPC Server muốn kết nối
Trong đề tài này kết nối sử dụng OPC Kepware KEPServerEX V6.4
Bước 2: Add group(s), add item(s)
Khai báo và khởi tạo group mới trong OPC Server, đồng thời khai báo tagname của các đối tượng muốn kết nối trong OPC Server
Kích hoạt kết nối và kiểm tra việc trao đổi dữ liệu của hệ thống với thiết bị thông qua OPC Server
Tương tự, các bước ngắt kết nối hệ thống với OPC Server sẽ được thực hiện tuần tự từ ngắt kết nối đến các item, group và cuối cùng là Server
2.2 Lưu đồ giải thuật OPC UA (OPC Unified Architecture)
Request Server endpoints via LDS
Read or Write tag nodes
Start subscription to tag nodes
Request input and output arguments
Call M ethod Stop subscription to tag nodes Register tag nodes
Read or Write tag nodes
Hình 2.4: Lưu đồ giải thuật kết nối OPC UA
Chức năng từng khối được mô tả chi tiết như sau:
Request Server endpoint via LDS: tìm OPC UA server trong hệ thống mạng nội bộ (LDS: local discovery server), từ đó xác định và chọn Server phù hợp để kết nối với hệ thống
Connect to Server endpoint: thực hiện kết nối với OPC UA Server đã chọn
Browse server nodes: thêm OPC UA Server muốn kết nối vào chương trình, và đọc những thông số của Server này vào hệ thống
Read or write tag nodes: đọc hay ghi giá trị của những tag đã được khai báo sẵn trong Server
Register tag nodes: đăng ký ID cho những tag nodes mới thêm vào để có thể truy cập dữ liệu
Call method: gọi một thủ tục, sự kiện trên Server
2.3 Kết nối dữ liệu hệ thống
Hệ thống kết nối, trao đổi dữ liệu với các thiêt bị trong hệ thống thông qua chuẩn OPC Server hoặc các driver được hỗ trợ trực tiếp từ thiết bị được cài đặt trong hệ thống, từ đây dữ liệu được phân bố tới các đối tượng, các thành phần trong hệ thống thông qua bộ xử lý trung tâm Để tăng tốc độ và đảm bảo sự chính xác dữ liệu hệ thống, đề tài đi vào xây dựng cơ sở dữ liệu theo bảng, sử dụng cách mapping theo từng tagname đối tượng khi khai báo
Cấu trúc bảng mapping gồm 3 phần: tag system, tag connect và tag OPC
Hình 2.5: cấu trúc bảng mapping dữ liệu
Tag system là bảng các tagname thiết bị được khai báo trong hệ thống, các tagname đã được khai báo sẽ tự động được thêm vào bảng tương ứng Khi người dùng thay đổi tên tagname trong khai báo thì tag system sẽ tự động cập nhật lại tương ứng
Tag OPC là bảng tagname được import vào từ file csv từ các thiết bị nối đến hệ thống thông qua OPC Server Khi thay đổi trong việc khai báo các tagname, người dùng cần import lại bảng tagname này vào hệ thống để đảm bảo sự đồng bộ trong hệ thống
Tag connect là bảng tagname thiết bị kết nối các đối tượng trong hệ thống tới các thiết bị Cấu trúc tag connect gồm 2 cột: tag system và tag OPC Cột tag system cho phép người dùng di chuyển các tagname được khai báo trong hệ thống kết nối với các thiết bị trong hệ thống thật Cột tag OPC cho phép người dùng di chuyển các tagname được khai báo từ các thiết bị bên ngoài và kết nối vào hệ thống Các tagname tương ứng kết nối phải được kéo thả theo hàng ngang tương ứng Cấu trúc bảng mapping cho phép người dùng điều chỉnh thay đổi các tagname kết nối một cách linh hoạt, khi cần thay đổi người vận hành chỉ cần kéo thả tagname mới tới vị trí tagname muốn thay đổi và hệ thống sẽ tự động thay đổi tagname và cập nhật lai hệ thống.
Kỹ thuật xây dựng Image Manager
Image manager: công cụ được xây dựng với chức năng là thư viện hình ảnh của hệ thống Image manager được xây dựng dưới dạng cây thư mục gồm nhiều thư mục, mỗi thư mục chứa tất cả các hình ảnh mô tả về một nhóm thiết bị nhất định
Hình 2.6: Cấu trúc công cụ Image manager
Công cụ Image manager là một thư viện mở, người sử dụng có thể mở rộng khi cần thiết Khi chọn thư mục của một đối tương, toàn bộ hình ảnh đại diện cho đối tượng đó được hiển thị Lúc này, người dùng chỉ cần chọn vô hình ảnh tương ứng đại diện cho đối tượng và lưu lại là hoàn thành
Kỹ thuật xây dựng Tag Manager
Tag Manager là công cụ được xây dựng với chức năng quản lý toàn bộ tagname các đối tượng, biến sự kiện, biến alarm…được khai báo và sử dụng trong hệ thống Tag manager được xây dựng theo cấu trúc dưới dạng cây, cung cấp cho người dùng một cái nhìn tổng quát về toàn bộ cấu trúc của hệ thống
Cấu trúc tag manager gồm 2 phần: phần cấu trúc và phần mô tả
Hình 2.7: Cấu trúc công cụ Tag manager
Phần cấu trúc mô tả tổng quan cấu trúc hệ thống, gồm tên của trạm (ví dụ BOILER SYSTEM), tên của từng khu vực điều khiển (như COMPERSSOR AREA hoặc CONDENSER AREA), tên tagname của các thiết bị trong từng khu vực (như máy nén CS2901 thuộc khu vực COMPRESSOR AREA…)
Phần mô tả cung cấp chi tiết thông tin về tagname trong mỗi khu vực, người dùng chỉ cần chọn tên khu vực trong phần cấu trúc và tất cả các tagname của khu vực sẽ được hiển thị, bao gồm tên tagname, khu vực lắp đặt, địa chỉ vùng nhớ…của thiết bị
Dữ liệu của Tag manager được truy xuất từ historian hệ thống Dữ liệu luôn luôn được tự động cập nhật và đồng bộ hóa với dữ liệu hệ thống khi có sự thay đổi trong cơ sở dữ liệu.
Kỹ thuật xây dựng thư viện các đối tượng
Thư viện là nơi lưu trữ các đối tượng được thiết kế trong hệ thống, bao gồm thư viện đồ họa, thư viện các công cụ, thư viện các đối tượng…thư viện được thiết kế và mở rộng trên nền thư viện công cụ có sẵn của visual studio 2015
Thư viện các đối tượng bao gồm các đối tượng chấp hành (valve, motor, pump…), các đối tượng đo lường (parameter, level metter, flow metter…), các đối tượng giám sát…
Các đối tượng trong thư viện tuy có nhiều loại, với chức năng khác nhau nhưng đều được thiết kế theo cùng một tiêu chuẩn, theo cùng một cấu trúc Cấu trúc tổng quan của một đối tượng được thiết kế gồm 3 lớp, mỗi lớp có chức năng riêng biệt, liên quan chặt chẽ với nhau Đặc điểm nổi bật trong thiết kế các đối tượng là người thiết kế có thể gắn tagname, cấu hình và điều chỉnh các thuộc tính ngay trên đối tượng và khi có sự thay đổi, các thuộc tính tương ứng sẽ tự động được cập nhật ngay ở trạng thái đang thiết kế, nhằm đảm bảo hệ thống luôn được đồng bộ ở mọi thời điểm có sự thay đổi trong hệ thống
Hình 2.8: Cấu trúc đối tượng trong thư viện
Lớp thứ nhất có chức năng hiển thị giao diện đối tượng và được khai báo thông qua công cụ Image manager Cơ sở dữ liệu của Image manager được truy xuất từ thư viện hình ảnh người dùng Khi có sự thay đổi về cấu hình đối tượng, giao diện của đối tượng sẽ tự động cập nhật tương ứng trong quá trình thiết kế
Lớp thứ hai có chức năng cấu hình cho phép người dùng thực hiện các thao tác cấu hình, điều chỉnh các thuộc tính của đối tượng Khi chọn vào đối tượng các cửa sổ thuộc tính sẽ hiển thị ngay trên đối tượng được chọn, người thiết kế có thể điều chỉnh và cấu hình theo ý muốn
Lớp thứ ba là lớp xử lý trung tâm và có chức năng quan trọng nhất của đối tượng
Sau khi người dùng thực hiện các thao tác cấu hình trên đối tượng, những sự thay đổi này sẽ được xử lý, sau đó liên kết đến cơ sở dữ liệu của hệ thống, cuối cùng gửi kết quả đến lớp hiển thị của đối tượng và hoàn thành một chu kỳ.
Kỹ thuật xây dựng Faceplate điều khiển đối tượng
Faceplate là cửa sổ cho phép người vận hành có thể giám sát và điều khiển các thiết bị từ phòng điều khiển thông qua chế độ remote của hệ thống
Faceplate được thiết kế cho từng nhóm thiết bị cụ thể, với giao diện và chức riêng riêng biệt nhằm đảm bảo khả năng vận hành và hoạt động hiệu quả cho các thiết bị trong hệ thống
Hình 2.9: Giao diện faceplate điều khiển motor
Faceplate được thiết kế bao gồm một số thuộc tính cơ bản sau:
Tên tagname: mô tả tên tagname của đối tượng đang giám sát và điều khiển
Trạng thái vận hành của thiết bị: ở chế độ vận hành bình thường là “No Alarm”, khi có vấn đề hoặc sự cố đối với thiết bị thì sẽ xuất hiện thông báo tương
21 ứng mô tả cảnh báo và chuyển từ nền màu xám, chữ màu đen sang nền màu vàng và chữ màu đỏ
Chế độ điều khiển: khi ở chế độ “Auto” thì thiết bị vận hành theo chu trình hệ thống, khi ở chế độ “Manual” lúc này thiết bi hoạt động theo sự điều khiển của người vận hành
Chế độ vận hành: khi chế độ điều khiển ở chế độ “Auto” thì chế độ vận hành không được cho phép thực hiện, khi chuyển chế độ vận hành sang “Manual” thì chế độ vận hành mới được thực thi Chế độ vận hành gồm 02 chế độ là “Start” và
“Stop”, thiết bị sẽ hoạt động theo sự điều khiển của người vận hành
Hình ảnh thiết bị: mô tả hình ảnh trực quan của thiết bị đang điều khiển, cũng như là trạng thái vận hành của thiết bị Ở trạng thái dừng (đang đóng) là màu xám, ở trạng thái đang chạy (đang mở) là màu xanh dương, ở trạng thái alarm là màu vàng và khi gặp lỗi thì chuyển sang màu đỏ
Các đèn trạng thái của thiết bị: bao gồm đèn chế độ điều khiển, chế độ vận hành, trạng thái alarm, trạng thái khi bị lỗi thiết bị, trạng thái khi interlock
Chế độ bypass lỗi: khi thiết bị bị lỗi hoặc alarm thì chế độ này có chức năng là bypass những vấn đề trên để hệ thống có thể hoạt động bình thường, tránh trường hợp hệ thống bị gián đoạn và tạm dừng vì một thiết bị bị lỗi
Chế độ simulation: là chế độ thường dùng cho các thiết bị giám sát như cảm biến, thiết bị đo lường…Có chức năng giả lập một giá trị nhất định trong trường hợp hệ thống cần kiểm tra một quy trình nhất định trong hệ thống Ngoài ra, chế độ này giúp cho người vận hành có thể thay thế, bảo trì các thiết bị khi thiết bị có vấn đề và không làm ảnh hưởng đến hệ thống.
Kỹ thuật xây dựng Trend
Trend là công cụ rất quan trọng trong các hệ thống về Scada Nó cho phép người vận hành có thể theo dõi quá trình hoạt động của các thiết bị trong hệ thống trong những khoảng thời gian khác nhau trong quá khứ và hiện tại
Trend có thể hiển thị giá trị đồng thời nhiều thiết bị cùng lúc với những giao diện khác nhau, như dưới dạng nét đứt, nét liền, dạng các chấm… hoặc là một đồ thị
22 hiển thị nhiều đối tượng hay nhiều đồ thị hiển thị nhiều đối tượng khác nhau Người vận hành có thể cài đặt và cấu hình cho phù hợp tùy theo mục đích sử dụng
Dữ liệu của Trend được truy xuất từ historian của hệ thống
Hình 2.10: Đồ thị Trend biểu diễn trạng thái vận hành của một Mixer
Cấu trúc của Trend gồm một số thuộc tính cơ bản sau:
Đồ thị: hiển thị giá trị, trạng thái của thiết bị dưới dạng các đường đồ thị theo thời gian Mỗi đối tượng được biểu diện dưới một dạng khác nhau
Time internal: chu kỳ lấy mẫu của hệ thống, đơn vị tính theo mili giây
Times: khoảng thời gian hiển thị đồ thị muốn xem, đơn vị tính theo phút sau khoảng thời gian này đồ thị sẽ request và hiển thị tiếp tục
Nút nhấn Start”: kích hoạt Trend bắt đầu hiển thị
Nút nhấn “Reload”: cập nhật các tagname khai báo trong hệ thống
Tag system: tagname được khai báo trong hệt thống
Tag trend: tagname những đối tượng thiết bị được chọn để hiển thị trên đồ thị Người vận hành chỉ cần kéo và thả tagname thừ tag system vào cột tương ứng trong tag trend thì hệ thống sẽ tự động cập nhật và kết nối dữ liệu với các thiết bị.
Kỹ thuật xây dựng Report
Report là công cụ dùng để xuất ra các file báo cáo dưới dạng file xlsx cho hệ thống
Cấu trúc và giao diện report được thiết kế theo chuẩn sử dụng trong công nghiệp
Dữ liệu được truy xuất từ historian của hệ thống Để sử dụng công cụ report, người vận hành có thể vào thanh công cụ View và chon Report
Hình 2.11: Giao diện công cụ report
Giao diện của report được thiết kế gồm một số thuộc tính cơ bản sau:
Select report: cho phép người vận hành chọn report theo historian report (report dữ liệu các đối tượng) hoặc alarm report (report các sự kiện)
Select time: cho phép người vận hành cài đặt khoảng thời gian bắt đầu và kết thúc để làm report
Select tag: hiển thị tất cả các tagname được khai báo trong hệ thống
Control: gồm các chức năng
Add col: chức năng thêm cột trong bảng report để khai báo thêm các đối tượng
Change: chức năng cập nhật tên tagname các cột trong report
View: chức năng dùng để xem dữ liệu trong report
Del col: chức năng xóa cột được chọn trong report
Reset: chức năng xóa toàn bộ các đối tượng được khai báo trong report
Export: chức năng xuất ra file báo cáo cho hệ thống bao gồm dữ liệu các thiết bị được chọn dưới dạng file xlsx.
Kỹ thuật xây dựng Historian
Historian là nơi lưu trữ toàn bộ cơ sở dữ liệu của hệ thống, tất cả các công cụ đều truy xuất dữ liệu từ historian Historian được xây dựng trên nền tảng SQL Server
Cấu trúc historian được xây dựng và thiết kế dưới dạng các vùng dữ liệu (mỗi vùng dữ liệu có cấu trúc, chức năng riêng biệt, liên kết chặt chẽ với nhau)
Cấu trúc cơ bản của historian gồm 05 vùng cơ bản sau: vùng dữ liệu mapping dữ liệu hệ thống, vùng dữ liệu quản lý tagname hệ thống, vùng dữ liệu backup dữ liệu hệ thống, vùng dữ liệu lưu trữ dữ liệu hệ thống và vùng thực hiện các chức năng khác
Vùng dữ liệu backup là vùng dữ liệu có chức năng lưu trữ toàn bộ các thông số cài đặt, thông số vận hành của tất cả các thiết bị trong hệ thống Trong quá trình vận hành, hệ thống sẽ tự động cập nhật và lưu lại những sự thay đổi các thông số theo thứ tự thời gian nhằm giám sát và giúp cho người vận hành có thể truy xuất tìm ra các vấn đề gây ra sự cố khi hệ thống bị sự cố Đồng thời, hỗ trợ người dùng có thể phục hồi hệ thống khi có sự cố hoặc khởi tạo hệ thống mới Dữ liệu được lưu ở vùng nhớ backup không bị mất đi khi hệ thống bị tắt hoặc ngưng hoạt động, dữ liệu sẽ được làm mới hoàn toàn khi người vận hành chọn chức năng reset hệ thống
Vùng dữ liệu tagname là vùng dữ liệu được thiết kế, xây dựng nhằm quản lý toàn bộ tagname của hệ thống Vùng dữ liệu được thiết kế theo cấu trúc hình cây, quản lý theo tên tagname Khi khai báo một đối tượng, tagname được gán đến đối tượng và lưu lại thuộc tính đối tượng đến hệ thống
Vùng dữ liệu mapping được thiết kế với chức năng kết nối dữ liệu từ thiết bị đến các đối tượng trong hệ thống
Vùng lưu trữ dữ liệu hệ thống là vùng lưu lại dữ liệu của hệ thống theo chu kỳ vận hành của hệ thống, được cài đặt bởi người thiết kế Dữ liệu bắt đầu lưu khi hệ thống vận hành và tạm dừng quá trình khi hệ thống ngưng hoạt động, dữ liệu được lưu lại
25 dưới dạng các file xlsx bao gồm tất cả các thông số về đối tượng như tên tagname, khu vực vận hành của thiết bị, giá trị hiện tại, trạng thái hiện tại, thời điểm sao lưu dữ liệu…Các file xlsx được tự động lưu lại trong các thư mục riêng theo giờ, ngày, tháng và năm để thuận tiện trong việc truy xuất và quản lý dữ liệu hệ thống
Vùng dữ liệu còn lại thưc hiện chức năng như là một bộ đệm lưu trữ dữ liệu, khi hệ thống hoạt động các thông số cài đặt, các thông số vận hành…sẽ được lưu lại trong vùng nhớ này, nhưng những dữ liệu này sẽ mất đi khi hệ thống ngưng hoạt động
Nguyên lý kết nối dữ liệu từ đối tượng trong hệ thống đến thiết bị như sau:
Khai báo đối tượng: người thiết kế vào thư viện và chọn một đối tượng cụ thể, đặt vào vị trí mong muốn trong giao diện thiết kế, sau đó khai báo và cấu hình các thuộc tính về hình ảnh thiết bị thông qua công cụ image manager, định nghĩa và gán tagname cho đối tượng dùng công cụ tag manager, cuối cùng cấu hình các thuộc tính khác như font chữ, màu sắc, thời gian cập nhật…
Khai báo dữ liệu bảng mapping: người dùng thực hiện thao tác kéo thả tất cả các tagname khai báo vào bảng tag connect trong bảng dữ liệu mapping phía tag system, tiếp theo import tagname được khai báo trong OPC Server vào hệ thống thông qua file csv và kéo thả các tagname của OPC Server vào bảng tag connect trong bảng dữ liệu mapping phía cột tag OPC (các tagname kết nối phải tương ứng cùng hàng với nhau)
Nguyên lý kết nối dữ liệu: được chia làm 02 giai đoạn cụ thể thực hiện tuần tự gồm kết nối từ đối tượng đến dữ liệu bảng mapping và kết nối dữ liệu từ hệ thống đến OPC Server
Kết nối dữ liệu từ đối tượng đến dữ liệu mapping: mỗi đối tượng khi được khởi tạo đều được cấu hình các thuộc tính như hình ảnh dùng công cụ image manager, khai báo và gán tagname cho đối tượng dùng công cụ tag manager và các thuộc tính khác Trước khi hệ thống bắt đầu kết nối, toàn bộ chương trình sẽ được kiểm tra và thực hiện các kết nối cho toàn bộ hệ thống Chương trình sẽ truy xuất tên tagname của từng đối tượng, sau đó sẽ kiểm tra và so sánh tagname với dữ liệu mapping Trường hợp không tìm được tagname tương ứng trong dữ
26 liệu mapping thì hệ thống sẽ thông báo cho người thiết kế và sẽ chuyển nền màu đỏ cho vị trí tagname tương ứng để xử lý và khắc phục Trường hợp tìm được tagname tương ứng, truy suất tên tagname OPC tương ứng của thiết bị và lưu lại tại bộ nhớ tạm trong hệ thống, chu trình tiếp tục cho đến hết vùng dữ liệu mapping Trong trường hợp tìm được số lượng kết quả nhiều hơn 01 cho tag OPC với cùng một tagname của đối tượng trong hệ thống thì hệ thống sẽ gửi đến một thông báo và hiển thị màu đỏ cho tagname này Sau khi kiểm tra toàn bộ hệ thống, nếu có lỗi xảy ra thì người thiết kế cần khắc phục và hoàn thành giai đoạn trước khi đến giai đoạn tiếp theo
Giai đoạn kết nối dữ liệu từ hệ thống đến OPC Server: sau khi tagname đối tượng được liên kết đến tagname OPC của các thiết bị, lúc này tagname thiết bị được gán là tagname OPC (tagname OPC là tagname được khai báo trong OPC Server) Cấu hình kết nối hệ thống đến OPC Server thông qua khai báo tên của OPC Server, các thuộc tính như địa chỉ IP, tốc độ baurate, frame truyền, vùng nhớ…
Kỹ thuật xây dựng Alarm Event
Alarm event là công cụ hỗ trợ người vận hành trong việc giám sát các sự kiện, các alarm của các thiết bị trong hệ thống Khi các thiết bị gặp sự cố hoặc các thông số đo lường vượt ngưỡng cho phép trong quy trình vận hành hệ thống…thì các sự kiện sẽ được lưu lại là hiển thị dưới dạng các thông báo trên giao diện chính của hệ thống cho người vận hành theo dõi và xử lý Nội dung các sự kiện, alarm hiển thị gồm thông tin về thiết bị, tên tagname, khu vực xảy ra sự kiện, mức độ ưu tiên xử lý của sự kiện, trạng thái xử lý của sự kiện, thời gian xảy ra sự kiện…
Người vận hành có thể truy xuất dữ liệu các sự kiện xảy ra của các thiết bị trong các khoảng thời gian khác nhau trước đó Mức độ ưu tiên của các sự kiện được phân biệt bởi màu sắc, có 03 cấp độ màu sắc khác nhau bao gồm: màu cam là warning, màu vàng là alarm và màu đỏ là error Mặt khác, các sự kiện có mức độ ưu tiên cao hơn sẽ được ưu tiên đưa lên hàng đầu tiên của bảng thông báo nhằm ưu tiên xử lý vấn đề Các sự kiện sau khi được xử lý xong sẽ chuyển sang màu xanh lá cây, lúc
27 này người vận hành cần refresh lại công cụ và hệ thống sẽ tự động cập nhật lại giao diện và xóa đi sự kiện vừa được xử lý
Hình 2.12: Giao diện công cụ Alarm/ event
ÁP DỤNG KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG CỤ THIẾT KẾ ỨNG DỤNG
Tổng quan về hệ thống Coal Boiler
Coal Boiler là hệ thống cung cấp nhiệt lượng cho quy trình sản xuất hạt nhựa tại công ty TNHH Hóa Chất AGC Việt Nam
Hình 3.1: Tổng quan hệ thống Coal Boiler
Hệ thống Coal Boiler được phân chia thành 03 cụm thiết bị, mỗi cụm thiết bị là một hệ thống, mỗi hệ thống đảm nhận mỗi chức năng như sau: hệ thống cung cấp nhiện liệu, hệ thống điều hòa không khí và hệ thống cung cấp nước
Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm các băng tải vận chuyển nhiên liệu, bồn chứa nhiên liệu và các loại cảm biến Các băng tải đảm nhận chức năng vận chuyển than (dạng bột) từ kho nhà máy đến vị trí 02 bồn chứa trung tâm, được đặt ngay tại lò nung của nhà máy Hệ thống vận hành theo 02 chế độ điều khiển là tự động và bằng tay Chế độ điều khiển bằng tay, các thiết bị được điều khiển hoàn toàn theo kinh nghiệm người vận hành (các thông số như tốc độ, thông số bộ điều khiển PID, trạng thái chạy hoặc dừng của băng tải…) và giúp cho hệ thống hoạt động trong các trường hợp khởi động lại hệ thống, hoặc khi có sự cố xảy ra Chế độ điều khiển tự động, các thiết bị sẽ vận hành theo quy trình được lập trình sẵn về tốc độ, thời gian
29 chạy, dừng tương ứng, giúp cho hệ thống vận hành ổn định Trong quá trình vận hành, hệ thống sẽ tự động dừng ở các trường hợp sau (chỉ chế độ điều khiển tự động): trường hợp một trong các băng tải bị lỗi, thì ngay lập tức các băng tải phía trước cung cấp nhiên liệu cho băng tải này sẽ dừng lại, những băng tải phía sau được băng tải này cung cấp nhiên liệu vẫn tiếp tục vận hành cho đến khi hết nhiên liệu trên băng tải rồi tự động dừng lại Trường hợp bồn chứa tại lò nung đầy thì tất cả các băng tải sẽ dừng ngay lập tức Trường hợp khi các băng tải đang vận hành, các cảm biến trả về tín hiệu có vật thể không phải than trên băng tải thì ngay lập tức sẽ có tiếng còi và hiển thị thông báo, nếu trong một khoảng thời gian quy định không xử lý sẽ dừng các băng tải ngay lập tức
Hệ thống điều hòa không khí được thiết kế bao gồm các động cơ và các cảm biến đo lường (đo thông số nhiệt độ, áp suất của các đường ống và lò nung), giúp lưu thông không khí trong lò, giúp cho nhiệt độ lò được ổn định, cung cấp đầy đủ lượng không khí cần thiết trong quá trình đốt lò Hệ thống này rất quan trọng vì nó đảm bảo sự an toàn cho các thiết bị Trước khi vận hành hệ thống, hệ thống điều hòa không khí luôn được khởi động đầu tiên nhằm giúp cho lò được thông thoáng, giải phóng các chất bụi bẩn để tăng hiệu suất hoạt động của lò, sau khi thõa mãn điều kiện thì các hệ thống còn lại mới được khởi động, vận hành Đồng thời, khi hệ thống dừng thì hệ thống điều hòa không khí sẽ dừng sau cùng để giúp giải tỏa nhiệt lượng cho lò, giải phóng bụi bẩn, làm sạch lò tránh hiện tượng đóng cặn và chuẩn bị cho lần khởi chạy tiếp theo
Hệ thống cung cấp nước cho lò được thiết kế gồm hệ thống van, máy bơm nhằm điều tiết cung cấp nước tới các bồn chứa, các thiết bị trong hệ thống Nước được lấy từ bồn chứa lớn của nhà máy, cung cấp lượng nước cần thiết cho quá trình làm mát hệ thống, đồng thời cung cấp đủ lượng nước cho lò để cung cấp lượng hơi nhiệt cho nhà máy trong quá trình sản xuất
Các thiết bị trong hệ thống được điều khiển thông qua các bộ PID với các thông số như sau:
Hình 3.2: Bảng thông số bộ điều khiển PID của các thiết bị
Áp dụng công cụ thiết kế ứng dụng Scada hướng đối tượng vào hệ thống Coal Boiler tại nhà máy AGC VietNam
Công cụ thiết kế ứng dụng Scada hướng đối tượng đã được ứng dụng trong việc thiết kế, xây dựng thành một chương trình và chương trình này đã được vận hành thử nghiệm vào hệ thống Coal Boiler tại nhà máy AGC VietNam thuộc khu công nghiệp Phú Mỹ tỉnh Bà rịa Vũng tàu trong việc giám sát và điều khiển hệ thống này
Chương trình kết nối và trao đổi dữ liệu với hệ thống thông qua chuẩn truyền thông Ethernet, giao thức OPC Server Chương trình sử dụng OPC Server là Kepware KEPServerEX V6.4
Chương trình được thiết kế như sau: Đầu tiên ta khai báo các thông số thiết bị kết nối đến OPC Server bao gồm tên thiết bị, địa chỉ IP, chuẩn kết nối, thông số các frame truyền, chu kỳ cập nhật dữ liệu…Sau đó khai báo, định nghĩa cho tất cả các tagname sẽ kết nối đến hệ thống
Hình 3.3: Khai báo tagname các đối tượng trong OPC Server
Sau khi hoàn thành việc khai báo các tagname kết nối đến các thiết bị trong hệ thống, ta thực hiện kiểm tra kết nối và đọc dữ liệu kết nối giữa OPC Server và các thiết bị Tiếp theo, ta thực hiện thao tác xuất tất cả các tagname đã được khai báo ra file csv để thực hiện mapping hệ thống và bắt đầu thiết kế giao diện chương trình Đầu tiên, ta khởi tạo chương trình, khai báo tên dự án, tên thiết bị kết nối, định nghĩa các tagname trong chương trình Sau khi hoàn thành, kết quả được như sau:
Hình 3.4: Cấu trúc tagname chương trình
Tiếp theo, ta tiến hành thiết kế giao diện giám sát, điều khiển hệ thống Lần lượt tạo các trang giao diện, sử dụng những đối tượng trong thư viện người dùng của chương trình, sau đó khai báo, gắn tagname và cài đặt các thuộc tính các đối tượng
Trình tự thực hiện như sau:
Bước 1: Khai báo một thiết bị chấp hành (motor trong hệ thống điều hòa không khí):
Lấy đối tượng từ thư viện người dùng vào giao diện thiết kế và đặt tại vị trí mong muốn
Hình 3.5: Lấy đối tượng motor từ thư viện người dùng
Khai báo các thuộc tính cho đối tượng bằng cách chọn vô đối tượng và chọn vào biểu tượng mũi tên, các thuộc tính của đối tượng như sau:
Hình 3.6: Thuộc tính của đối tượng motor
Cài đặt các thuộc tính hiển thị trạng thái hoạt động của đối tượng (trạng thái chạy và dừng, khi thiết bị ở trạng thái alarm mặc định là màu vàng và khi bị lỗi mặc định là màu đỏ)
Khai báo thuộc tính hình ảnh sử dụng manager image (thuộc tính Edit Image)
Hình 3.7: Khai báo thuộc tính hình ảnh cho đối tượng
Bước 2: Gán tagname cho đối tượng từ tag manager (thuộc tính Edit tag)
Hình 3.8: Gán tagname cho đối tượng
Khi cần thay đổi cấu hình cho đối tượng (đối với đối tượng đã được khai báo và sử dụng trước đó) thì sử dụng thuộc tính Edit setting
Sau khi hoàn thành việc khai báo các thuộc tính của đối tượng, ta được kết quả như sau:
Hình 3.9: Kết quả sau khi hoàn thành khai báo đối tượng motor Đối tượng motor đã được khai báo với hình ảnh biểu tượng cho thiết bị thực tế, gán tagname “AF_FDF2Hz” cho đối tượng, trạng thái hiển thị khi chạy và dừng đã được khai báo hoàn tất
Bước 3: Khai báo cho đối tượng là các đối tượng có chức năng hiển thị
Lấy đối tượng chọn từ thư viện vào giao diện thiết kế như sau:
Hình 3.10: Lấy đối tượng Seven segment vào giao diện thiết kế
Chọn vào đối tượng và cấu hình các thuộc tính của đối tượng
Hình 3.11: Thuộc tính cài đặt của đối tượng Sevent segment
Thuộc tính Size Segment: điều chỉnh kích thước hiển thị của đối tượng
Thuộc tính Format Segment: định nghĩa giới hạn giá trị hiển thị của đối tượng (qui định số lượng chữ số hiển thị trước dấu thập phân và số lượng số hiển thị sau dấu chấm thập phân) Ví dụ, khi ta khai báo “2.2” thì giới hạn giá trị hiển thị từ -99.99 đế +99.99 Nếu khai báo là “3.3” thì giới hạn giá trị hiển thị là -999.999 đến +999.999
Thuôc tính slant segment: định nghĩa độ nghiêng của đối tượng Ví dụ như sau:
Trường hợp slant segment = 0.0: đối tượng hiển thị như sau
Trường hợp slant segment = -0.4: đối tượng hiển thị như sau Thuộc tính color segment: quy định màu sắc hiển thị của đối tượng
Khai báo, gán tagname cho đối tượng, sử dụng công cụ Tag manager
Hình 3.12: Gán tagname cho đối tương Seven segment
Và kết quả đạt được như sau
Hình 3.13: Đối tượng seven segment sau khi hoàn thành các bước khai báo, cài đặt
Tương tự, ta lần lượt khai báo, cấu hình cho toàn bộ các thiết bị còn lại trong hệ thống Kết quả giao diện chương trình sau khi hoàn thành việc thiết kế như sau:
Hình 3.14: Giao diện của chương trình được thiết kế bằng công cụ thiết kế ứng dụng scada hướng đối tượng vào hệ thống Coal Boiler
Sau khi thiết kế giao diện chương trình hoàn thành, ta thực hiện kết nối dữ liệu các đối tượng trong chương trình với OPC Server Ta vào giao diện trang Connection:
Hình 3.15: Giao diện trang connection chương trình
Thực hiện việc cập nhật tất cả các tagname đối tượng đã được khai báo trong chương trình vào cột “tag system”, import tất cả tagname của các thiêt bị được khai báo trong OPC Server thông qua file csv đã được khởi tạo lúc khai báo OPC Server Sau đó thực hiện mapping từng tagname tương ứng theo hàng giữa các tagname đối tượng trong chương trình và tagname được khai báo trong OPC Server
Cuối cùng thực hiện kết nối dữ liệu giữa chương trình với hệ thống Coal Boiler và kiểm tra kết quả
Ta thực hiện kiểm nghiệm thực tế giám sát điều khiển hệ thống của chương trình như sau: Đầu tiên ta khởi động hệ thống, qua việc điều khiển hệ thống điều hòa không khí cho lò, hệ thống gồm 3 động cơ chính là F2902 (FDF1), F2903 (FDF2), F2904 (IDF) và một số động cơ khác trên đường ống Khởi động hệ thống với F2904, hút hơi nóng và điều hòa không khí trong lò, ta chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay, điều khiển bằng giao diện chương trình được thiết kế và theo dõi song song với hệ thống scada hiện hữu của nhà máy Quy trình vận hành hệ thống theo thứ tự từ F2904, sau đó đến F2902, F2903, và đến các động cơ khác (lưu ý là động cơ sau chỉ được khởi động khi động cơ phía trước đã hoạt động) Đầu tiên, vận hành động cơ F2904 với chế độ điều khiển bằng tay:
Hình 3.16: Vận hành động cơ F2904 (IDF) với tần số cài đặt là 40Hz
Ta quan sát kết quả trên giao diện chương trình, giao diện hệ thống scada và thiết bị ngoài thực tế, thì kết quả nhận được là thiết bị đã vận hành, trạng thái hiển thị chế độ điều khiển và trạng thái vận hành trên giao diện scada được tự động cập nhật tương đồng với chương trình
Hình 3.17: So sánh kết quả điều khiển giữa chương trình và hệ thống scada
Những thông số cài đặt tốc độ của thiết bị được cài đặt tại trang cài đặt của chương trình nên không hiển thị trên faceplate như hệ thống scada hiện hữu
Sau khi F2904 đã vận hành, tiếp đến khởi động động cơ F2902 (FDF1) ở chế độ bằng tay.
Hình 3.18: Vận hành động cơ F2902 (FDF1) với tần số 40Hz
Quan sát kết quả giữa chương trình, hệ thống scada và thiết bị thực tế Kết quả như sau:
Hình 3.19: Kết quả điều khiển giữa hệ thống scada và chương trình
Theo quy trình và tương tự điều khiển vận hành toàn bộ các động cơ còn lại của hệ thống để điều hòa không khí cho lò, chuẩn bị quá trình nung lò
Hình 3.20: Giao diện hệ thống scada sau khi vận hành toàn bộ hệ thống điều hòa không khí
Hình 3.21: Giao diện chương trình sau khi vận hành toàn bộ các động cơ cho hệ thống điều hòa không khí
PHÂN TÍCH KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC TỪ VIỆC XÂY DỰNG CÔNG CỤ THIẾT KẾ ỨNG DỤNG SCADA HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG
Kết quả đạt được
Công cụ thiết kế ứng dụng scada hướng đối tượng đã được ứng dụng trong việc thiết kế chương trình giám sát, điều khiển hệ thống Coal Boiler Kết quả đạt được như sau
Hệ thống hoạt động hiệu quả, tốc độ xử lý nhanh
Số lượng tag của hệ thống quản lý hiệu quả hiện tại là 500 tag
Kết nối truyền thông giữa chương trình và hệ thống ổn định
Giao diện giám sát, điều khiển trực quan, sinh động
Các công cụ chức năng như trend, report xuất ra giá trị chính xác, tương đồng với hệ thống hiện hữu khi cho kiểm chứng trong cùng khoảng thời gian…
Vì vậy, luận văn đã đáp ứng được mục tiêu của đề tài đặt ra
Sau đây là một số kết quả đạt được của đề tài:
Giao diện giám sát, điều khiển hệ thống được thiết kế trực quan, sinh động
Giao diện đầy đủ các công cụ hỗ trợ cho người sử dụng trong việc thiết kế hệ thống (thanh công cụ, thanh các chức năng thao tác nhanh, thanh đồ họa…)
Hình 4.1: Giao diện tổng quan chương trình
Thư viện được xây dựng với đầy đủ các đối tượng, thiết bị cần thiết cho hệ thống (bao gồm các đối tượng motor, mixer, pump, valve, sensor, tank, parameter…)
Hình 4.2: Thư viện các đối tượng trong chương trình
Các faceplate được thiết kế cho từng nhóm đối tượng có cùng cấu trúc Mỗi faceplate được thiết kế trực quan, sinh động, hiển thị đầy đủ các thông số của đối tượng, hỗ trợ tối đa cho người vận hành trong giám sát và điều khiển thiết bị o Faceplate điều khiển các thiết bị chấp hành
Display Tagname Auto/Man button Start/Stop button
Status Interlock Status Fault Display Alarm Display image
Status Auto/Man Status Run/Stop
Hình 4.3: Faceplate điều khiển các thiết bị chấp hành o Faceplate điều khiển các thiết bị analog
Display TagName Status Alarm Status Simulation
High High Value High Value Low Value Low Low Value
High Scale Value Low Scale Value Setpoint Value
Hình 4.4: Faceplate điều khiển các thiết bị tín hiệu analog o Faceplate điều khiển các thiết bị digital
Status On/Off Ignore button Simulation button
Display TagName Status Alarm Status Simulation
Hình 4.5: Faceplate điều khiển các thiết bị tín hiệu digital
Cấu trúc cơ sở dữ liệu được thiết kế chặt chẽ trên nền tảng SQL Server Cơ chế trao đổi, phân vùng cấu trúc dữ liệu được phân chia rõ ràng và hoạt động ổn định, tốc độ xử lý cao, hiệu suất tốt
Hình 4.6: Cấu trúc cơ sở dữ liệu hệ thống
Giao thức truyền thông được thiết kế, xây dựng kết nối được tới nhiều dòng thiết bị điều khiển, thiết bị ngoai vi… để trao đổi dữ liệu Ngoài ra, hệ thống được thiết kế hỗ trợ trao đổi dữ liệu thông qua chuẩn OPC UA (một chuẩn giao thức mới)
Cấu hình hệ thống được tối giản, giảm các chương trình cài đặt cần thiết khi cần chạy chương trình Chương trình chạy trên nền framework của window nên được hỗ trợ và có sẵn trên hệ điều hành
Các công cụ hỗ trợ chức năng giám sát, báo cáo như report, trend, alarm/event… được thiết kế sinh động, hoạt động hiệu quả Công cụ trend hỗ trợ người vận hành xem dữ liệu của thiết bị trong một khoảng thời gian cho trước và cập nhật realtime với thời gian cập nhật 100ms Report hỗ trợ nguời vận hành lập các báo cáo, chương trình hỗ trợ người vận hành chức năng tự thiết kế giao diện và điều chỉnh giao diện hiển thị các báo cáo, khoảng thời gian lấy mẫu, chu kỳ lấy mẫu…
Các công cụ quản lý chức năng như Image manager, Tag manager được thiết kế trực quan và hỗ trợ người dử dụng thao tác nhanh chóng và hiệu quả o Công cụ Image manager
Hình 4.7: Công cụ Image manager o Công cụ Tag manager
Hình 4.8: Công cụ Tag manager
Hệ thống được thiết kế, xây dựng truyền thông với các thiết bị thông qua giao thức OPC Server (OPC UA và OPC DA) nên để vận hành hệ thống cần có license của OPC Server OPC Server hỗ trợ kết nối dữ liệu với các dòng thiết bị khác nhau, giữa các máy tính với nhau thông qua chế độ master – client…tất cả đều thông qua cổng kết nối Ethernet
Toàn bộ chương trình được thiết kế và vận hành trên giao diện phần mềm visual studio 2015, ngôn ngữ lập trình C#, cơ sở dữ liệu historian được thiết kế trên SQL Server nên khi cài đặt và vận hành hệ thống không cần cài đặt nhiều chương trình hỗ trợ và tối ưu yêu cầu về cấu hình khi cài đặt hệ thống
Cấu trúc hệ thống được thiết kế, quản lý theo cấu trúc hình cây, nhiều lớp, nhiều mảng hoạt động riêng biệt, độc lập và liên kết chặt chẽ với nhau nên hệ thống hoạt động ổn định, hiệu quả Dữ liệu hệ thống được xử lý độc lập, song song nên tốc độ xử lý nhanh và chính xác
Các đối tượng được thiết kế, xây dựng theo cấu trúc nhiều lớp, mỗi lớp đảm nhận một chức năng riêng biệt đáp ứng từng đặc tính của thiết bị thực tế Mỗi đối tượng được thiết kế một chương trình xử lý, kết nối và có vùng nhớ tạm riêng liên kết trực tiếp đến historian và thư viện đồ họa của chương trình nên các đối tượng xử lý độc lập Cấu trúc các đối tượng được xây dựng theo nhiều lớp với chức năng cụ thể, nên
53 thiết kế có tính kế thừa khi thiết kế, xây dựng những đối tượng mới có chức năng tương tự Mặt khác, vì mỗi đối tượng đều có bộ xử lý riêng nên vận hành song song đồng thời với nhau trong hệ thống, dẫn đến trường hợp sẽ bị xung đột trong một số trương hợp nhất định dẫn đến tốc độ xử lý bị hạn chế khi mở rộng số lượng tagname
Thư viện đồ họa hệ thống được thiết kế mở, cho phép người sử dụng mở rộng, nâng cấp khi cần thiết
