đồ án 2, cách lập trình và sử dụng scada

Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ MỤC LỤC Lời mở đầu Lời cảm ơn Nhận xét Phần I: Hệ thống Scada Chương I: Giới thiệu I.1 khái niệm I.2 Phân loại I.3 Cấu trúc hệ thống Scada Chương II: Phần mềm Scada (Intouch Wonderware v10.1) II.1 Giới thiệu II.2 Giới thiệu tập lệnh II.3 Tạo chỉnh sửa Script II.4 Script Triggers II.5 Ngôn ngữ lập trình Chương III: Tổng quan PLC Module mở rộng III.1 Giới thiệu III.2 Ưu – Nhược điểm III.3 Cấu trúc PLC III.4 PLC Mishubishi Phần II: Hệ thống tủ nhiệt bồn trộn Phần III: Tổng kết Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ LỜI MỞ ĐẦU Đã từ lâu người đưa máy móc vào lao động sản xuất, từ mà ngày đưa máy móc vào làm cho người công việc nặng nhọc, nguy hiểm, hay đơn giản công việc mang tính chất lặp lặp lại nhiều lần công việc phun nước tưới công viên, vườn hoa hay việc báo chuông công sở, trường học… Ngày sử dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoặt, sản xuất với yêu cầu điều khiển tự động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ Mặt khác nhờ vào công nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển mạnh mẽ giúp cho việc đời thiết bị điều khiển khả trình PLC điều tất yếu Để thực công việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh, đạt yêu cầu kĩ thuật đặt mà lại hiệu mặt kinh tế Từ đó, khái niệm hệ thống Scada( hệ thống giám sát thu thập liệu) đời Nó giúp người quản lý, giám sát thu thập liệu tốt nhờ vào các cảm biến cấu chấp hành Một hệ thống Scada gồm có thành phần như: trạm điều khiển giám sát trung tâm, trạm thu thập liệu trung gian, hệ thống truyền thông, giao diện người – máy HMI Hiện nay, giới có nhiều phần mềm Scada Intouch Wonderware, Win CC,…Sau chúng em tìm hiểu hệ thống Scada nhỏ sử dụng phần mềm Intouch Wonderware, PLC Mitshubishi…cho hệ thống lò nung nhiệt bồn pha chế hỗn hợp theo tỉ lệ Do hoàn thành thời gian ngắn giới hạn mặt kiến thức nên chúng em không chánh khỏi thiếu sót Rất mong thầy cô đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thiện đồ án chuyên ngành Chúng em xin ghi nhận chân thành cảm ơn Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án môn học cách nhanh đạt kết cao nhất, chúng em giúp đỡ thầy cô khoa thầy cô giáo trường Chúng em xin gửi lời cám ơn đến : - Giảng viên Lê Long Hồ, người tận tình giúp đỡ chúng em trình hoàn thiện đồ - Các thầy cô thư viện, người hướng dẫn chúng em cách tìm tài liệu liên quan án đến đề tài đồ án - Các thầy cô khoa tạo điều kiện cho chúng em tổng hợp lại học cách khoa học Cuối chúng em xin chúc sức khỏe đến thầy cô Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ NHẬN XÉT (Giáo viên hướng dẫn) TP.HCM, ngày… tháng… năm 2013 Giáo viên hướng dẫn Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ NHẬN XÉT (Giáo viên phản biện) TP.HCM, ngày … , tháng …, năm 2013 Giáo viên phản biện Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ PHẦN I: HỆ THỐNG SCADA CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU I.1 KHÁI NIỆM: SCADA viết tắt Supervisory Control And Data Acquisition hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu, nói cách khác hệ thống hỗ trợ người việc giám sát điều khiển từ xa, cấp cao hệ điều khiển tự động thông thường Để điều khiển giám sát từ xa hệ SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải liệu hệ dao diện người- máy (HMI- Human Machine Interface) Trong hệ thống điều khiển giám sát HMI phần quan trọng không cấp điều khiển giám sát mà cấp thấp người ta cần HMI để phục vụ cho việc quan sát thao tác vận hành cấp điều khiển cục Vì lí giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên hình vận hành (OP- Operation Panel), hình chạm (TP-Touch Panel), multi panel chuyên dụng sử dụng nhiều chiếm vai trò quan trọng Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống hệ thống mạng thiết bị có nhiệm vụ túy thu thập liệu từ trạm xa truyền tải khu trung tâm để xử lý Trong hệ thống hệ truyền thông phần cứng đặt lên hàng đầu cần quan tâm nhiều 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 lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện giải pháp tích hợp hệ thống I.2 PHÂN LOẠI: Các hệ thống SCADA phân làm nhóm với chức : Hệ thống SCADA mờ (Blind): Đây hệ thống đơn giản, phận giám sát Nhiệm vụ chủ yếu hệ thống thu thập xử lý dử liệu đồ thị Do tính đơn giản nên giá thành thấp Hệ thống SCADA xử lý đồ họa thông tin thời gian thực: Đây hệ thống SCADA có khả giám sát thu thập liệu Nhờ tập tin cấu hình máy khia báo trước mà hệ thống có khả mô tiến trình hoạt động hệ thống sản xuất Tập tin cấu hình ghi lại trạng thái hoạt động hệ thống Khi xảy cố hệ thống báo cho người vận hành để xử lý kịp thời Cũng hệ phát tín hiệu dừng tất hoạt động máy móc Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ Hệ thống SCADA độc lập: Đây hệ thống SCADA có khả giám sát thu thập liệu với xử lý Hệ điều khiển hai máy móc Vì hệ phù hợp với mô hình sản xuất nhò, sàn xuất chi tiết Hệ thống SCADA mạng: Đây hệ có khả giám sát thu thập liệu với nhiều xử lý Các máy tính giám sát nối mạng với Hệ có khả điều khiền nhiều nhóm máy móc tạo nên dây chuyền sàn xuất Qua mạng truyền thông hệ thống kết nối với phòng quản lý , phòng điều khiển, nhận định điều khiển trực tiếp từ phòng quản lý từ phòng thiết kế Từ phòng điều khiển điều khiển hoạt động thiết bị xa I.3 CẤU TRÚC MỘT HỆ THỐNG SCADA: Trong hệ thống điều khiển giám sát, cảm biến cấu chấp hành đóng vai trò giao diện thiết bị điều khiển với trình kỹ thuật Còn hệ thống điều khiển giám sát đóng vai trò giao diện người-máy Các thiết bị phận hệ thống ghép nối với theo kiểu điểm-điểm qua mạng truyền thông Tín hiệu thu từ cảm biến có thề tín hiệu nhị phân, tín hiệu số tương tự Khi xử lý máy tính, chúng phải chuyển đổi cho phù hợp với chuẩn giao diện vào/ra máy tính Các thành phần hệ thống: Trạm điều khiển giám sát trung tâm: hay nhiều máy chủ trung tâm (central host computer server) Trạm thu thập liệu trung gian: Là khối thiết bị vào đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal Units) khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmale Logic Controllers) có chức giao tiếp với thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, hộp điều khiển đóng cắt van chấp hành…) Hệ thống truyền thông: bao gồm mạng truyền thông công nghiệp, thiết bị viễn thông thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức truyền liệu cấp trường đến khối điều khiển máy chủ Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): Là thiết bị hiển thị trình xử lí liệu để người vận hành điều khiển trình hoạt động hệ thống Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ CHƯƠNG II: PHẦN MỀM SCADA INTOUCH WONDERWARE (Version 10.1) II.1 GIỚI THIỆU: Trong 25 năm qua, InTouch Wonderware phần mềm giao tiếp người - máy (HMI) đứng đầu giới, với khả sử dụng dễ dàng, đổi dẫn đầu thị trường, bảo vệ tuyệt đối giá trị đầu tư, đồ họa tươi sáng, kết nối vượt trội, hỗ trợ tốt cho ngành công nghiệp với hệ sinh thái rộng mở Nó tạo giao diện người máy (HMI) môi trường WINDOWS cách dễ dàng nhanh chóng InTouch có thành phần InTouch Application Manager, WindowMaker WindowViewer - InTouch Application Manager: xếp ứng dụng mà tạo InTouch Application Manager dùng để đặt cấu hình cho WindowViewer NT Service Mở tiện ích DBDUMP databases DBLoad databases Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ - WindowMaker: môi trường tạo phát triển ứng dụng Các đối tượng đồ họa tạo linh hoạt, cửa sổ hiển thị kết nối với hệ thống I/O công nghiệp ứng dụng khác Windows - WindowViewer: môi trường thời gian thực dùng để hiển thị cửa sổ đồ họa tạo WindowMaker WindowViewer thực hiệu ứng InTouch QuickScript hoàn tất trình ghi nhận báo cáo liệu khứ, xử lý trình ghi nhận báo cáo báo động Page Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ II.2 GIỚI THIỆU VỀ TẬP LỆNH: Bạn sử dụng câu lệnh Intouch, QuickScript, để xây dựng nhiều ứng dụng Có bảy loại ngôn ngữ nhiều chức xây dựng sẵn Bảy loại loại script xác định mà chúng thực Ví dụ, script thực thi ứng dụng chạy, dừng lại tiếp tục chạy Dữ liệu script thực thay đổi item biết liệu thay đổi Cửa sổ script thực thi cửa sổ mở hoặc, đóng lại mở Các chức xây dựng script bao gồm chức toán học, hàm lượng giác, chức chuỗi chức khác Sử dụng chức giúp bạn tiết kiệm thời gian việc viết ứng dụng Intouch script bao gồm: gắn liên kết đối tượng (OLE) điều khiển hoạt động X Bạn sử dụng câu điều kiện, vòng lặp, biến địa phương ngôn ngữ script để tạo hiệu ứng phức tạp ứng dụng bạn II.2.1 Giới thiệu ngôn ngữ basic: Trước bạn bắt đầu với script, bạn nên biết: - Một script quy trình vận hành ứng dụng làm việc - QuickScript ngôn ngữ lập trình cho giao Intouch HMI - Một function script gọi script khác Intouch HMI kèm với số chưc xác định trước để bạn sử dụng - QuickFunction chức khả dụng viết QuickScript lưu thư viện QuickFunction Để tạo QuickFunction, bạn cần tạo QuickScript đặt tên cho Một QuickFunction gọi script khác biểu thức có liên kết hình ảnh động II.2.2 Các loại Scripts: - Application script tiếp tục chạy WindowViewer chạy khoảng thời gian WindowViewer bắt đầu đóng lại - Window script quét tuần hoàn cửa sổ Intouch mở lần cửa sổ Intouch đóng mở - Key script chạy lần theo chu kì số phím tổ hợp phím đươch nhấn nhả - Condition script thực thi lần theo chu kì điều kiện biết trước thỏa mãn không thỏa mãn Page 10 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ đến cuộn dây khởi động động cơ, van solenoid vv… III.4 PLC MITSHUBISHI III.4.1 Hệ thống Melsec họ Q Hệ thống MELSEC họ Q hệ thống PLC đa chức Phần PLC bao gồm phần khung, module nguồn CPU thực lệnh Tùy thuộc vào ứng dụng mà có nhiều module ghép nối - ví dụ module input/output số module chức năng, cài đặt cho phần khung Điện áp cài đặt cấp module nguồn Page 78 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ III.4.2 Main base Q38B Phần khung cung cấp lỗ cắm cho module nguồn, lên đến module CPU, I/O module module thông minh khác gắn lên ray Số module nguồn gắn lên: Số module I/O module thông minh khác gắn lên : III.4.3 Module nguồn Q61P-A2 Hệ thống MELSEC họ Q cấp nguồn DC 5V, module nguồn với điện áp vào 24V DC 240V DC sử dụng Điện áp module nguồn cấp trực tiếp vào phần khung Nguồn 5V DC Q62P xuất điện áp 24V DC để cung cấp cho thiết bị khác cảm biến Ngõ truyền tải với dòng tối đa 0,6A Page 79 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ Thông số: Điện áp ngõ vào 200-220V AC Mức tiêu thụ 105 VA Điện áp 5V DC Dòng 6A III.4.4 PLC Q02HCPU CPU Q02H Mitsubishi xếp vào loại có tính thực thi cao hãng Page 80 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ Mỗi CPU trang bị USB giao diện để dễ dàng lập trình hiển thị máy tính cá nhân Kết nối ngõ vào ngõ tốt Thay đổi điểm số học theo IEEE 754 Báo cáo đặc biệt để xử lý pid điều khiển vòng lặp Chức toán học, chẳng hạn chức góc / mũ logarit Nhiều xử lý tích hợp lên đến module CPU Thông số Q02H CPU Kiểu Kết nối nhiều module I/O 4096/8192 Tính CPU tự phát Tìm lỗi CPU, Watch Dog, lỗi pin, lỗi nhớ, kiểm tra chương trình, lỗi nguồn, lổi cầu chì Tích hợp nhiều xử lí Hỗ trợ lên đến module CPU sử dụng kết hợp tảng Pin đệm Mỗi CPU lắp pin đệm với tuội thọ lên đến năm Kiểu nhớ RAM, ROM, FLASH Tất cả: 32Mb Sức chứa nhớ Chương trình: 28k steps (112 Kbyte) Chu kì quét 34ns/log.instruction Time(T) 2048 Counter(C) 1024 Relay (M) 8192 Ổ ghi/ ghi (D) 12288 File (R) 65536/max.1042432 Interrupt pointer (R) 256 Pointer (I) 4096 Annunciator (F) 2048 Page 81 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ Index register (Z) 16 Link Relay(B)/ link register(W) 8192/8192 Number of connectable extensions Max number of insertable modules 64 Internalpower consumption (5 v DC) mA 640 max compensation time at power failure ms Varies arcording to the type of power unit Trọng lượng 0,2 kg Dimensions (WxHxD) mm 27.4x98x89.3 III.4.5 Module Input QX42 Loại Module DC input Qx42 Thuộc tính Số ngõ vào 64 Điện áp vào 24V DC Dòng xấp xỉ 4mA ON voltage/ ON current >=19V/>=3mA Off voltage/ Off current 20mA DC Tín hiệu số ngõ 16bit nhị phân: Độ phân giải trung bình: -4096 đến 4095 Độ phân giải cao : -12288 đến 12287, -16384 đến 16383 Đặc tính I/O độ phân giải tối đa: Tốc độ chuyển đổi: 80µs/channel Ngõ vào tuyệt đối: Voltage ±15V Current ±30mA Page 85 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ Sơ đồ chân: Chú thích: RUN LED: Hiển thị trạng thái hoạt động module chuyển đổi A/D ON : Hoạt động bình thường FLASHING : Trong trình cài đặt offset/gain OFF : Nguồn 5V bị mất, watchdog timer bị lỗi, module online đổi trạng thái hoạt động ERROR LED: Hiển thị lỗi module chuyển đổi A/D Page 86 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ ON : Lỗi ( kiểm tra mã lỗi để biết thông tin ) OFF : Hoạt động bình thường FLASHING : Lỗi cài đặt chuyển đổi Sơ đồ nối chân: Page 87 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ CHƯƠNG IV: CÁC THIẾT BỊ CHẤP HÀNH IV.1 Cảm biến Page 88 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ PHẦN II: HỆ THỐNG TỦ NHIỆT VÀ BỒN TRỘN CHƯƠNG I: HỆ THỐNG TỦ NHIỆT I.1 Lưu đồ giải thuật: I.2 Nguyên ly hoạt động: Mô hình cho hoạt động với hai chế độ Auto mà Manual Chế độ Auto: Các MCCB công tắc tơ cài đặt thời gian để đốt nóng điện trở Ta cài đặt thời gian để chu trình lặp lại Khi giá trị thời gian cài đặt, điện trở đóng cắt theo trình tự từ điện trở thứ đến điện trở thứ tư Có thời gian đốt nóng điện trở hiển thị hình (Main) Chế độ Manual: Tùy theo người vận hành Không giới hạn thời gian đốt cho điện trở I.3 Chương trình viết Intouch Wonderware: Page 89 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ CHƯƠNG II: HỆ THỐNG BỒN PHA CHẾ HỖN HỢP Page 90 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ PHẦN 3: TỔNG KẾT  Kết đạt được: - Tìm hiểu cấu trúc hệ thống Scada - Kết nối PLC với Intouch thông qua phần mềm DeviceXplorer OPC - Có kĩ việc lập trình với Script Intouch Wonderware - Bước đầu thực mô hình thực tế hoạt động với lập trình  Hạn chế: - Chưa tìm hiểu hết chức phần mềm Intouch DeviceXplorer OPC - Giao diện thiết kế chưa gọn, tính thẩm mĩ chưa cao phần hiển thị tín hiệu Analog đọc tư cảm biến bị nhiễu - Ở mô hình mô lò nhiệt, chưa đưa tín hiệu hồi tiếp từ công tắc tơ PLC  Hướng phát triển đề tài: - Tiếp tục nghiên cứu chức phần mềm, phát triển lên kết nối qua mạng giám sát hai mô hình - Tăng tính thẩm mĩ cho giao diện phần mềm đẹp  Kết Luận: Qua đề tài tìm hiểu để tài nhóm chúng em học thêm nhiều kiến thức Quá trình tìm hiểu, nhóm chúng em thực mô hình thực tế đạt kết định Tuy nhiên kiến thức thời gian nhiều hạn chế nên đề tài chưa mở rộng nhiều thiếu sót Trong thời gian tới nhóm cố gắng tìm hiểu nhiều ứng dụng cụ thể qua đồ án Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô bạn sinh viên, người đóng góp nhiều ý kiến, công sức quý báu để giúp nhóm hoàn thành tốt đồ án Đặc biệt, nhóm chúng em biết ơn thầy Lê Long Hồ nhiệt tình hướng dẫn, bảo em kinh nghiệm kiến thức thực tế để đề tài hoàn thành cách nhanh chóng Page 91 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu: http://en.wikipedia.org http://www.999mitsubishi.com/ http://webdien.com/d/index.php plcvietnam.com.vn Page 92 ... phải Phép toán AND Phép toán OR Phép toán XOR Logical kết hợp Logical phân ly Logical phủ định So sánh nhỏ So sánh lớn So sánh nhỏ So sánh lớn So sánh So sánh không Page 29 Đồ án 2D GVHD:... điều khiển sử dụng script, lần đầu làm theo cách sau: - Bỏ ActiveX evenr script có liên quan hộp Events ActiveX điều khiển mà sử dụng - Chọn tất cửa sổ cập nhật số lần sử dụng  Sử dụng Classic... Page 12 Đồ án 2D GVHD: Lê Long Hồ Để mở Key, Condition Data change script  Thực cách sau: - Sử dụng ClassicView, hộp thoại Script, mở rộng mục script sau kích đúp vào tên script - Sử dụng Project