thiết kế giao diện người máy hmi sử dụng phần mềm intouch của wonderware

thiết kế giao diện người máy hmi sử dụng phần mềm intouch của wonderware

TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ LỜI NÓI ĐẦU    ời đầu tiên tơi xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cơ khoa Cơ khí và đặc biệt gửi đến Thầy ThS. Lê Long Hồ người đã giảng dạy và giúp đỡ tơi trong suốt mơn học để tơi hồn thành tốt bài tiểu luận Scada này. L Với sự phát triển nhanh nền kinh tế, các hệ thống thu thập, giám sát, xử lý dữ liệu và điều khiển các q trình cơng nghiệp Scada (Supervisory Control And Data Acquision) đã xuất hiện ngày càng nhiều trong các lãnh vực như cơng - nơng nghiệp, khoa học vũ trụ, hàng khơng, cơng nghệ sinh học, y học, mơi trường và nhiều lĩnh vực khác nữa. SCADA là một phần rất quan trọng trong cơng nghiệp hiện đại ngày nay. Hệ thống SCADA giúp cho việc sản xuất được diễn ra một cách tự động, chính xác, linh hoạt và hiệu quả kinh tế cao. Việc tìm hiểu và nắm bắt được SCADA là điều cần thiết đối với một kỹ sư trong lĩnh vực sản xuất cơng nghiệp. Bài tiểu luận này được xây dựng dựa trên những hiểu biết về SCADA của tơi. Trong khn khổ một bài tiểu luận, tơi sẽ đi sâu vào phần lí thuyết, bên cạnh đó chỉ đưa ra một ví dụ ứng dụng SCADA điển hình: Đó là “THIẾT KẾ GIAO DIỆN NGƯỜI-MÁY HMI SỬ DỤNG PHẦN MỀM INTOUCH CỦA WONDERWARE”. Một lần nữa tơi xin chân thành cảm ơn thầy Lê Long Hồ, giảng viên bộ mơn SCADA khoa Điện trường ĐH Cơng nghiệp Tp Hồ Chí Minh đã cung cấp những tư liệu cũng như kiến thức quan trọng để hồn thành đề tài này. Q trình thực hiện bài làm còn nhiều thiếu sót do hạn chế kiến thức người viết mong nhận được sự thơng cảm. GVHD :Th S. LÊ LONG HỒ 1 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 2 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ MỤC LỤC Bìa 1 Lời cảm ơn 2 Nhận xét của giáo viên hướng dẫn 3 Nhận xét của giáo viên phản biện 4 Dẫn nhập 7 Chương I 7 I.1 Đặt vấn đề 7 I.2 Tầm quan trọng và Lý do chọn đề tài 7 I.3 Giới hạn đề tài 8 I.4 Mục đích nghiên cứu 8 I.5 Nội dung và đối tượng nghiên cứu 8 Tổng quan về Scada 9 Chương II: Tổng quan chung về Scada 10 I .Tổng quan chung về Scada 10 II. Kết cấu của một hệ SCADA 13 III. Nhận xét sơ bộ 17 IV. Truyền tin trong hệ Scada 18 Chương III. Tổng quan về Intouch 21 I . Giới thiệu 21 II. Các tính năng của Intouch 23 a.Tính mạnh mẽ dể sử dụng 23 b. Tính năng đột phá 25 c.Thư Viện 26 d. Tính đa dụng và mở rộng 27 e. Môi trường phát triển 29 f.Tiêu chuẩn hóa,tổ chức, chỉnh sữa 30 III. Các biến thực thi trong Intouch 31 GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 3 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ 1. Sơ lược 31 2. Các thộc tính hiển thị 33 IV. Cài đăt Intouch 10 35 A. Hướng dẫn cài đặt và 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 về 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 1. Nguyên lý hoạt động 65 2.Mô hình kết nối Intouch trong hệ thống 66 3.Tạo giao diện form 66 4. lưu đồ giải thuật 67 5 Tạo giao diện intouch 68 6. Mô phỏng hoạt động của hệ thống 72 VII.Xuất dữ liệu ra Word và Exel 76 1.xuất dữ liệu ra word 78 2. xuất dữ liệu ra exel 81 Kết luận 83 Tài liệu tham khảo 84 GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 4 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ DẪN NHẬP  CHƯƠNG I: I.1 Đặt Vấn Đề :  Ngày nay, trong sản xuất công nghiệp cũng như những ứng dụng trong các lĩnh vực công cộng, tự động hóa đóng vai trò rất quan trọng. Những hệ thống tự động này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà không cần hoặc rất ít sự can thiệp của con người. Một hệ thống như vậy được gọi là hệ thống điều khiển, một hệ thống điều khiển có thể thực hiện được các nhiệm vụ sau : ●Hệ thống có khả năng điều khiển và giám sát tại trung tâm hoặc từ xa. ●Có khả năng báo động và cảnh báo các sự cố xảy ra. ●Ghi nhận và báo cáo các quá trình hoạt động của hệ thống.  Để giải quyết yêu cầu trên một trong những bộ điều khiển có thể thực hiện được là Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) và hệ thống giám sát, thu thập dữ liệu được xây dựng trên phần mềm chuyên dùng INTOUCH (của hãng Wonderware ). Sự kết hợp giữa hai phần này làm cho quá trình sản xuất trong công nghiệp được tự động hóa. Chính vì vậy việc nghiên cứu và tìm hiểu hệ thống điều khiển và giám sát là cần thiết. I.2 Tầm Quan Trọng Và Lý Do Chọn Đề Tài: 1.2.1 Tầm quan trọng của đề tài: ● Đề tài là một thí dụ điển hình của việc ứng dụng lý thuyết điều khiển, giám sát vào thực tế. ● Đề tài góp phần vào việc tự động điều khiển và giám sát các hệ thống sản xuất thực tế trong công nghiệp. ● Có thể ứng dụng đề tài vào các lĩnh vực trong công nghiệp và công nghiệp ● Đề tài là một tài liệu rất hữu ích cho những ai quan tâm đến lĩnh vực điều khiển giám sát. GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 5 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ I.2.2 Lý do chọn đề tài: ● Có thể vận dụng các kiến thức đã học ớ nhà trường vào thực tiễn. ● Đây là cơ hội để người thực hiện tự nghiên cứu và giải quyết các vấn đề đặt ra, đồng thời cũng cố và mở rộng thêm kiến thức. ● Làm tiền đề để nghiên cứu và ứng dụng hệ thống điều khiển và giám sát vào hệ thống sản xuất góp phần tăng năng suất lao động. Ứng dụng đươc vào thực tế trong công nghiệp và đời sống. I.3 Giới Hạn Đề Tài : Trong phạm vi đề tài này do chỉ là Mô phỏng nên các mô hình ứng dụng được lập trình bằng bộ điều khiển lập trình PLC và được mô phỏng trên phần mềm intouch .Vì vậy các vấn đề được nghiên cứu trong đề tài này là: ●Lý thuyết về PLC. ● Giới thiệu PLC họ FX của hãng Mitsubishi ● Giao tiếp người và máy (HMI) ● Giới thiệu về phần mêm Intouch_Wonderware. ● Xây dựng các hệ thống điều khiển sản xuất. I.4 Mục Đích Nghiên Cứu : ● Tìm hiểu cấu trúc hệ thống điều khiển và giám sát . ● Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật của PLC của hãng Mitsubishi ● Ngoài ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là cơ hội để người thực hiện tự kiểm tra lại những lý thuyết đã học ở trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả năng giải quyết vấn đề đặt ra. I.5 Nội Dung Và Đối Tượng Nghiên Cứu : Nội dung nghiên cứu của đề tài về lý thuyết điều khiển giám sát và ứng dụng chúng vào điều khiển, nên hiện tập trung vào nghiên cứu lý thuyết điều khiển giám sát, PLC của hãng Mishubishi để điều khiển, phần mềm INTOUCH để thiết kế giao diện điều khiển cho các hệ thống. Vì chỉ thực hiện mô phỏng nên tìm hiểu về các phần mềm hỗ trợ liên quan. GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 6 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Đối tượng nghiên cứu là tìm hiểu : ● Tài liệu liên quan đến lý thuyết điều khiển giám sát. ● Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp. ● Phần mềm Intouch. ● Tài liệu hướng dẫn lập trình PLC họ FX của hãng Mitsubishi GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 7 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ  CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ SCADA I. Tổng quan chung về SCADA: a. Giới thiệu chung : Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu dựa trên nền tảng máy tính (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition) đã được phát triển từ hơn 40 năm nay, từ mô hình đơn lẻ, điều hành phân tán đến kiến trúc mạng có khả năng truyền thông nhanh, linh động, chính xác và đáp ứng được cho cả những khoảng cách xa. Theo thời gian phát triển của mình, ngành khoa học tự động hóa mà cụ thể là xây dựng hệ thống SCADA đang ngày càng vươn tới những khả năng đáp ứng cao hơn. SCADA không xuất hiện với dải chức năng đầy đủ ngay từ đầu, mà nó phát triển nhờ kết hợp nhiều công nghệ tách biệt nhằm đáp ứng cho những nhu cầu riêng. Ngày nay, hệ thống SCADA và điều khiển quá trình đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Hệ thống SCADA ban đầu được thiết kế mà không dựa trên tiêu chuẩn nào, do đó xuất hiện nhiều hệ thống độc quyền. Phương thức liên lạc tới các hệ thống từ xa sử dụng các đường truyền vật lý, với các giao thức độc quyền là phát kiến riêng của từng hãng khác nhau. Nhiều hệ thống trong số đó được phát triển lên và vẫn còn được ứng dụng cho tới ngày nay. Thông qua ứng dụng thực tiễn và với những tính năng ưu việt đáp ứng trong thực tế sản xuất, hệ thống SCADA đang ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong ứng dụng tại các ngành công nghiệp. Cùng với những tiến bộ khoa học kỹ thuật hiện đại, kéo theo đó là sự đi lên trong ngành công nghiệp phần mềm với ngày càng nhiều phần mềm thiết kế SCADA tối ưu ra đời. Để đáp ứng cho những yêu cầu khắt khe về độ chính xác, tiết kiệm nhân lực, chi phí và đảm bảo các tiêu chuẩn trong sản xuất thì ứng dụng SCADA dường như là một sự lựa chọn hợp lý và hoàn toàn thuyết phục. GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 8 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Ví dụ tại Việt Nam, cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật, từ năm 1994 hệ thống điện được kết nối thành một hệ thống nhất bằng đường dây 500KV, trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia ra đời với phần trung tâm của nó là hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu, cũng được ứng dụng SCADA. b. Định nghĩa: Hệ thống SCADA – Supervisory Conrol And Data Acquisition là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Điều khiển ở đây là điều khiển một cách giám sát, nói một cách khác là một hệ thống hỗ trợ con người trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn so với một hệ thống điều khiển tự động thông thường. Để có thể điều khiển và giám sát từ xa thì một hệ thống SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như hệ thống giao diện tương tác người – máy (HMI – Human Machine Interface). Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một thành phần quan trọng không chỉ ở cấp điều khiển giám sát mà ở các cấp thấp hơn người ta cũng cần giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát và tiến hành các thao tác vận hành ở phạm vi điều khiển cục bộ. Với những ưu thế về giá thành, đặc tính kỹ thuật nên các màn hình vận hành (OP – Operator Panel), màn hình cảm ứng (TP – Touch Panel), Multi Panel … và các thiết bị chuyên dùng được sử dụng nhiều và chiếm vai trò ngày càng quan trọng. Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần tuý là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về khu trung tâm điều hành để xử lý. Trong các hệ thống như vậy thì hệ truyền thông và phần cứng được đặt lên hàng đầu và cần sự quan tâm hơn cả. Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp, đã đem lại nhiều khả năng và những giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là: lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và các giải pháp tích hợp hệ thống tương ứng sao cho phù hợp với yêu cầu của từng dự án thiết kế. GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 9 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ c. Chức năng và vai trò: Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức theo nhiều cấp quản lý. Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập và điều khiển giám sát riêng lên từng đối tượng cụ thể của hệ thống. chính vì thế SCADA cho một hệ thống cho một hệ thống sản xuất công nghiệp cũng phân ra từng cấp SCADA cụ thể, tùy vào quy mô từng cấp mà có những yêu cầu cụ thể khác nhau song nói chung mỗi cấp SCADA là phải thực hiện những dịch vụ sau: - thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu ) các số liệu về sản xuất và tổ chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ sở số liệu (số liệu về lịch sử sản xuất,về sự kiện thao tác, về báo động…) - điều khiển và giám sát hệ sản xuất trên cơ sở các dữ liệu đã thu thập được. - thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ngoài (đọc/viết số liệu PLC/RTU trả lời các bản tin yêu cầ từ cấp trên về số liệu về thao tác hệ) Nhìn chung SCADA là một sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo một phương thức truyền thông nào đó về việc tự động hóa việc quản lý giám sát, điều khiển cho một đối tượng công nghiệp. Và ta nhận thấy rằng xu thế tự động hóa là một xu thế không thể tránh khỏi do vậy việc áp dụng bài toán SCADA là một việc làm tất yếu nếu chúng ta không muốn tụt hậu trong sản xuất. Vai trò của nó rất rõ ràng, SCADA giúp chúng ta thu thập chính xác về hệ thống từ đó đưa ra quyết định đúng đắn về hệ , từ đó cũng dễ dàng trong công tác điều khiển và ra quyết định việc này sẽ giúp giảm đáng kể việc chi phí về vấn đề nhân lực, về vận hành điều này góp phần đáng kể trong việc giảm giá thành sản xuất,tăng tính cạnh tranh. Các ứng dụng vào thực tế và so sánh với thế hệ cũ : GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 10 SVTH: Châu Bình Khang [...]... KHÍ Intouch application manager: dùng để tổ chức các phần mêm mà người sử dụng tạo ra WindowMaker : là môi trường phát triển các ứng dụng của Intouch. Đây là nơi người dùng thiết kế giao diện mong muốn, liên kết các hình ảnh trong ứng dụng với các thiết bi ngoại vi và các phần mềm ứng dụng khác WindowViewer : là môi trường chạy các ứng dụng mà ngườ dùng tạo ra trong WindowMaker II Tính Năng của Intouch. .. tinh tế, dễ sử dụng Trong một dự án với yêu cầu phải thiết kế một hệ thống giám sát SCADA, vai trò chính của Intouch là thiết kế giao diện tương tác giữa người và máy (HMI) Khi đó, phần mềm ứng dụng sẽ đồng thời thực hiện vai trò trong cả hai quá trình thu và phát tín hiệu tác động Quá trình thu được thực hiện thông qua việc xử lý tín hiệu có được từ thiết bị vận hành trong thực tế Khi đó phần mềm sẽ lấy... cao cho thiết kế ứng dụng với kết nối nhiều hệ thống trong công nghiệp Phần mềm Intouch được biết tới như một phần mềm chuyên dụng trong lĩnh vực thiết kế và điều khiển trên nền tảng SCADA Trên thực tế, Intouch hiện đang được sử dụng trong 1/3 các nhà máy công nghiệp trên thế giới, và được biết tới hầu như ở tất cả các nước và các ngành công nghiệp Có được sự ứng dụng rộng rãi như trên là do Intouch. .. CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ INTOUCH I Giới thiệu : Intouch là phần mềm SCADA dùng để tạo các giao diện người ứng dụng cho các hệ điều hành từ window 95 trở lên, Inouch được trong các lĩnh vực như xử lý thực phẩm, vật liệu bán dẫn,dầu khí,hóa học,gas… Phần mềm Intouch 10.0 được sử dụng cho màn hình với công nghệ đột phá, tính năng đồ họa ưu việt, chức năng hoàn hảo, dễ sử dụng của Wonderware Tính năng đồ... dựng đồ thị hệ thống và tổng hợp báo cáo Hiện nay có nhiều phần mềm SCADA trên thị trường như: WinCC (Windows Control Center) của Siemens, CX-Supervisor của OMRON, Cimplicity của GE-Fanuc, Intouch Wonderware Trong đề tài này sẽ đề cập đến việc ứng dụng phần mềm chuyên dụng trong lĩnh vực SCADA của hãng Wonderware c Phần phụ trợ: Bao gồm các thiết bị phụ trợ có chức năng hỗ trợ riêng biệt cho giám sát... triển mạnh II Kết cấu của một hệ SCADA : Gồm 3 phần chính: a Phần cứng (Hardware): gồm máy tính, các RTU (Remote terminal units) – Các thiết bị đầu cuối, các thiết bị giao diện tương tác với người sử dụng, các thiết bị truyền thông GVHD :Th S LEÂ LONG HOÀ 11 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ Kiến trúc phần cứng của một hệ SCADA + Máy tính: có vai trò là bộ xử lý chính trong... SACDA a.Những yêu cầu chung về phần cứng: -Máy tính PC dùng để thu thập và điều khiển phải mang tính phổ thông và có khả năng giao tiếp tốt với các hãng thiết bị phần cứng khác nhau -Có hệ điều hành đa nhiệm có khả năng mở rộng và giao tiếp dễ dàng với các phần mềm va phần cứng khác b Những yêu cầu chung về phần mềm: -Có khả năng tương thích với các giao thức(Protocol)thông dụng GVHD :Th S LEÂ LONG HOÀ... thi trong phạm vi đề tài với ứng dụng trên phần mềm Intouch sẽ là tín hiệu được lấy từ các cổng I/O của khối PLC Fx1N Các tín hiệu này sau khi được đặt cho một tên biến tương ứng (tagname), sẽ được gán làm tên cho các đối tượng mô phỏng trên giao diện được tạo trong môi trường của phần mềm Intouch Các đối tượng mô phỏng này sau khi được thiết lập các thuộc tính hiển thị kết hợp với điều kiện lập trình... :Th S LEÂ LONG HOÀ 17 SVTH: Châu Bình Khang TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ -Dễ dàng thiết kế và nâng cấp khi cần thiết c Về dịch vụ SCADA: -Có khả năng thu thập,lưu trữ và sử dụng số liệu được ít nhất trong 1 năm -Cung cấp sự giao tiếp và giao diện dễ dàng cho người sử dụng và vận hành.Dễ dàng cho người dùng hiển thị sơ đồ và đồ thị trong giám sát cũng như in báo cáo -Giúp thao tác điều khiển... chính là máy server của hệ thống SCADA ở trung tâm được nối với RTU hay PLC Trong cấu truc phần mềm máy chủ server đó có chức năng thu thập, chia sẻ dữ liệ với máy Client thông qua mạng internet và gửi mệnh lệnh từ các Client trực tiếp đến các bộ điều khiển, Vì vậy trên máy server thường được dùng để cài đặt phần mềm phát triển (Development), thiết lập cấu hình truyền thông để kết nối với thiết bị . phần lí thuyết, bên cạnh đó chỉ đưa ra một ví dụ ứng dụng SCADA điển hình: Đó là “THIẾT KẾ GIAO DIỆN NGƯỜI-MÁY HMI SỬ DỤNG PHẦN MỀM INTOUCH CỦA WONDERWARE . Một lần nữa tơi xin chân thành cảm ơn. của công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA là: lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện và các giải pháp tích hợp hệ thống tương ứng sao cho phù hợp với yêu cầu của từng dự án thiết kế. GVHD. và độ linh hoạt cao cho thiết kế ứng dụng với kết nối nhiều hệ thống trong công nghiệp Phần mềm Intouch được biết tới như một phần mềm chuyên dụng trong lĩnh vực thiết kế và điều khiển trên nền