Đề cương hệ thống SCADA

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN HỆ THỐNG SCADA Câu Trình bày module S7 -300 Trả lời: PLC S7-300 cấu trúc dạng module gồm thành phần sau:  Module CPU: Bộ xử lý trung tâm  Module nguồn PS (Power Supply) – 2A; 5A; 10A  Module SM: module xuất/nhập tín hiệu tương tự/số (Signal Module)  Module chức FM (Function Module)  Module truyền thông CP (Communication Module)  Module ghép nối IM (Interface Module)  CPU loại khác nhau: o Loại thường CPU 312, 313, 314, 315, 316… o Loại Compact CPU 312C, 313C… o Loại IFM CPU 312IFM, 314 IFM o Loại DP: CPU 315-2DP, 316-2DP… o Loại tích hợp CPU 312C-2DP,317F-2DP  Module xuất/nhập tín hiệu tương tự/số SM : o Analog input SM331, o Analog output SM332, o Analog I/O SM334, SM335, o Digital input SM321, o Digital output SM322, o Digital I/O SM323, SM327  Module chức FM: Controller, M7Application, CNC’s , Counter , Positioning  Module truyền thông CP-300: AS-Interface , IndustrialEthernet, PROFIBUS, Point –to- Point  Module nguồn PS-300: PS 307 2A , PS 307 5A, PS 307 10A  Module ghép nối IM: IM360 IM S, IM361 IM S, IM365 IM S-R Câu Cách tạo project S7 -300 Cách 1: Từ hình Step7 ta chọn File  New kích chuột vào biểu tượng “ New Project /Library” Một hộp thoại xuất Gõ tên Project ô name nhấn OK khai báo xong Project Cách mở tạo Project hoàn toàn rỗng, ta phải khai báo phần cứng tạo khối logic… Cách 2:Cách tạo tạo Project có trạm S7-300 mặc định, cho phép chọn CPU, chọn Blocks đặt tên cho Project từ đầu Đây cách tạo Project nhanh Thực sau: Vào File”New Project” Wizard Nhấn Next để chọn chọn trạm SIMATIC 300 Station Nhấn Next sau chọn CPU địa MPI Chọn Blocks, Chọn ngôn ngữ lập trình Nhấn Next để tiếp tục Đặt tên cho Project phần Project name Nhấn Finish để hoàn tất việc tạo Project Câu Xây dựng cấu hình cứng cho PLC Trả lời: sau khai báo xong project mới, mà hình xuất project đó, dạng rỗng ( chưa có project), Trước hết ta khai báo cấu hình cứng cho trạm PLC cới Sinmatic s7 – 300 cách vào: Insert => station=> Simatic 300 station: - Trường hợp không muốn khai báo phần cứng mà vào chương trình ứng dụng, ta chọn: Inset=>program=>s7 program Sau khai báo cho trạm, thư mục project chuyển sang dạng không rỗng với thư mục bên có tên mặc định SIMATIC300(1) Ta đổi lại tên Thư mục SIMATIC300(1) chứa tệp thong tin cấu hình phần cứng trạm Để vào hình khai báo phần cứng, ta nháy chột biêu tượng Hardware Trong hộp thoại ta khai báo rack Module rack Step giúp việc khai báo cấu hình cứng đơn giản nhờ bảng danh mục Module Muốn đưa Module vào bảng cấu hình ta cần đánh dấu slot nơi Module đưa vào nháy kepsp chuột tên cuả Module bảng danh mục Module kèm theo Câu Cấu trúc chung PLC ? Cấu trúc nhớ S7 -300 Cấu trúc chung Nói chung PLC có cấu trúc chung sau: CPU Bộ nhớ chương trình Khối vi xử lý Bộ đệm vào/ra trung tâm + Timer Counter Bit cờ Hệ điều hành Cổng vào/ra Cổng vào/ra Bus PLC onboard onboard Cổng ngắt Cổng ngắt đếm tốc độ cao đếm tốc độ cao Quản lý ghép nối Quản lý ghép nối Cấu trúc nhớ Bộ nhớ S7-300 chia làm vùng : Vùng 1: Vùng chứa chương trình ứng dụng Gồm miền • OB (Organisation block) :Miền chương trình tổ chức • FC (Function) : Miền chương trình tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu với chương trình gọi • FB (Function block) : Miền chương trình con, dược tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu vớ khối chương trình khác • liệu phải xây dựng khối liệu riêng DB ( Data block) Vùng 2: Vùng chứa tham số HDH chương trình ứng dụng, phân chia thành miền khác nhau, gồm có: • I (Process image input ): Miền đệm liệu cổng vào số Trước bắt đầu thực chương trình, PLC chuyển giá trị logic đệm Q tới cổng số • Q (Process image output): Miền đệm liệu cổng số Kết thúc chương trình, PLC đọc giá trị logic đệm Q tới cổng số • M: Miền biến cờ Chương trình lưu giữ tham số cần thiết • T: Miền nhớ phục vụ thời gian (Timer) • C: Miền nhớ phục vụ đếm (Counter) • PI: Miền địa cổng vào module tương tự (I/O External input) • PQ: Miền địa cổng cho module tương tự (I/O External output) Vùng 3: Vùng chứa khối liệu, chia thành loại: • DB(data block): Miền chứa liệu tổ chức thành khối Kích thước số lượng người sử dụng quy định • L (local data block): Miền liệu địa phương Câu Phương pháp lập trình? Ngôn ngữ lập trình o Phương pháp: • Kỹ thuật lập trình tuyến tính phương pháp lập trình mà toàn chương trình ứng dụng nằm khối OB1, kỹ thuật có ưu điểm gọn, phù hợp với toán đơn giản, nhiệm vụ • Lập trình cấu trúc kỹ thuât cài đặt thuật toán điều khiển cách chia nhỏ khối chương trình FC hay FB với khối thực nhiêm vụ cụ thể toán điều khiển chung toàn khối chương trình lại dược quản lý cách thống khối chương trình theo thứ tự phù hợp với toán điều khiển đặt o Ngôn ngữ lập trình: • Lập trình kiểu STL (Statement List): Liệt kê câu lệnh chương trình ứng dụng viết dạng chuỗi câu lệnh Mỗi câu lệnh chứa lệnh (instruction) xác định nhiệm vụ Phụ thuộc vào dạng câu lệnh mà kèm theo lệnh có địa mà lệnh cần thực thực • Lập trình kiểu FBD (Function Block Diagram ): Các khối chức năng.chương trình ứng dụng viết cách kết nối hộp FBD cung cấp hộp chức để thực phép toán logic theo trạng thái tín hiệu, hộp đơn giản dùng xử lý kết phép toán logic hộp phức tạp dùng cho hàm nhị phân • Lập trình kiểu LAD (Ladder logic ): đồ họa mạch logic cho phép viết chương trình cách xếp phần tử theo dạng biểu đồ Các phần tử chủ yếu gồm tiếp điểm, cuộn dây, hộp, liên kết với thành sơ đồ điều khiển rơ le dạng bậc thang • Lập trình cấu trúc SCL ( Structured Control Language): ngôn ngữ cấp cao giống C, PASCAL,… • Biểu đồ chức liên tục CFC (Continuous Function Chart): vẽ lưu đồ chức • Lập trình điều khiển GRAPH (sequential Control GRAPH) • Lập trình điều khiển theo đồ hình trạng thái (HIGRAPH) Câu Tìm hiểu Timer Counter Bộ thời gian (Timer) tạo thời gian trễ τ mong muốn tín hiệu logic đầu vào u(t) tín hiệu logic đầu y(t) S7-300 có 255 Timer, chia thành loại khác : - S_PULSE: Tạo xung nhớ - S_PEXT: Tạo xung có nhớ - S_ODT: Trễ theo sườn lên nhớ - S_ODTS: Trễ theo sườn lên có nhớ - S_OFFDT: Trễ theo sườn xuống o Bộ đếm counter thực chức đếm sườn xugn tín hiệu đầu vào S7 300 có max 256 counter Kí hiệu Cx (x=0;255) Phân loại: Bộ đếm lên: S_CU Bộ đếm lùi: S_CD đếm tiến lùi: S_CUD Câu Cách tạo 1Project Win CC? Định nghiã Tag nhóm Tag  Khởi động Wincc: Nhấn nút Start Windows taskbar → Simatic→ WinCC→Windows Control Center 6.0 Khi mở WinCC lần có hộp thoại cho ta lựa chọn tạo project mới: Single-User Project , Multi- User Project Cilent Project Nếu dự án Project thực máy đơn không nối mạng chọn mục Single-User Project sau nhấn Ok để chấp nhận Một hộp thoại Create a new project xuất hiện, đặt tên cho dự án khung Project name chọn ổ đĩa thư mục để lưu khung Project path Nhấn Create để tạo dự án  Định nghĩa Tag nhóm Tag Tag biến tạo Tag Mannagement để tạo kết nối thiết bị cảu dự án wincc Biến gồm : • Biến nội (Internal tag): biến có sẵn wincc,những biến nội vùng nhớ wincc, có chức PLC thực  dùng để thực phép tính trung gian dùng cho chế độ Simulator  liên kết với thiết bị bên  sử dụng để quản lý liệu project • Biến ngoại (External tag):là biến trình, phản ánh thông tin địa hệ thống PLC khác nhau, Các Tag lưu nhớ PLC thiết bị khác Tag dùng để liên kết với PLC, để hiển thị thông số PLC Câu Cài đặt Driver kết nối với PLC, khai báo Tag  Kết nối WinCC hệ thống tự động thông qua Driver giao tiếp Tag: nhấp chuột phải vào mục Tag Mannagement chọn Add New Driver Hộp thoại Add New Driver xuất hiện: • để kết nối với PLC s7-300 ta chọn Simatic S7 Protocol Suite.CHN • để kết nối với PLC S7-200 ta chọn OPC.CHN Trong Simatic S7 Protocol Suite ta nhấp chuột phải vào MPI Chọn New Driver Connection giao thức MPI Sau chọn Properties Trong Slot Number sửa lại thành  Khai báo Tag: • Tạo External Tag: Chọn New Tag từ Connection vừa tạo Gõ tên Tag kiểu liệu Tag Chọn Select để gán địa cho Tag Chọn OK để lưu địa cho Tag Chọn ô Limit Scanling để đặt tỷ lệ cho Analog Tag • Tạo Internal Tag: Kích chuột phải vào Internal Tag Chọn New Tag Gõ tên chọn kiểu liệu cho Internal Tag Sau chọn OK Câu Tạo giao diện Graphic Designer Sử dụng Graphics Designer để tạo giao diện hình ảnh giám sát vận hành hệ thống • Tạo hình ảnh cho trình Kích chuột phải vào Graphic Designer để truy cập vào menu popup (xổ xuống) → chọn New Picture Phía bên tay phải cửa sổ WinCC Explorer NewPdl0.pdl, bạn kích chuột phải vào chọn Rename Picture để đổi tên ảnh thành main.pdl ∗ Thiết kế đồ họa Kích đúp vào file ảnh main.pdl ta thu hình thiết kế Thiết lập ảnh xử lý, giám sát điều khiển từ công cụ sau: Color Palette: gồm 16 màu tiêu chuẩn Object Palette: Bảng đối tượng Dynamic Wizard palette: Bảng hình động Alignment palette: bảng chỉnh vị trí Zoom palette: bảng zoom Menu bar: Thanh trình đơn Standard toolbar: công cụ chuẩn Layer bar: layer Câu 10 Thiết lập thuộc tính hình ảnh tạo Graphic Designer ta cần tạo hình ảnh Dùng file BATTAP.pdl tạo giao diện gồm: đèn nút ấn Tạo nút ấn: từ bảng đối tượng object palette, ấn vào dấu + trước mục windows object chọn button Sau di chuyển trỏ hình, kéo vẽ nút ấn đến kích thước thích hợp Khi nhả chuột, hộp thoại button configuration xuất khung text đền tên cho nút ấn OK Tạo đèn: từ bảng đối tượng object palette, ấn vào dấu + trước mục Standards object chọn circle Sau di chuyển trỏ hình, kéo vẽ nút ấn đến kích thước thích hợp Nhấp chuột phải vào hình vừa tạo, chọn Properties, hộp thoại Object properties xuất hiện, ta thiết lập hiệu ứng cho đèn Tab properties, chọn Flashing mục Circle màu sắc, hiệu ứng nhấp nháy, tạo viền cho đèn… Câu 11 Thế hệ thống SCADA? Các chức hệ thống SCADA thực tế? SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Là hệ thống thu thập liệu, giám sát điều khiển trình từ xa Người vận hành nhận biết điều khiển hoạt động thiết bị thông qua máy tính mạng truyền thông Các chức Scada thực tê: - Thu thập liệu từ thiết bị công nghiệp cảm biến - Xử lý thực phép tính liệu thu thập - Hiển thị liệu thu thập kết xử lý - Nhận lênh từ người điều hành gửi lệnh đến thiết bị nhà máy - Xử lý lệnh điều khiển tự động tay cách kịp thời xác Câu 12 Định nghĩa WinCC? Các thành phần chúng? Trả lời: WinCC ( viết tắt chữ Windows Control Center) chương trình ứng dụng hang Siemens đung để quan sát, thu thập liệu điều khiển hệ thống tự động hóa trình sản xuất theo nghĩa hẹp, WinCC chương trình HUI( Human Machine Interface) hỗ trợ cho người lập trình thiết kế giao diện người - máy Các thành phần quan trọng WinCC ∗ Graphic Designer ∗ Tag Logging ∗ Alarm Logging ∗ Report Designer ∗ User Administrator ∗ Time Synchronization ∗ Redanduncy ∗ … Câu 13 Đặc điểm biến WinCC? Một số kiểu liệu thường dùng WinCC? Biến nội: biến nội địa hệ thống plc, quản lí liệu bên bên wincc cug cấp cho toàn mạng hệ thống biến nội đc lưu trữ thông tin tổng quát như: ngày, hành, lớp hành, cập nhật liên tục biến nội cho phép trao đổi liệu ứng dụng để thực việc truyền thông cho trình theo cách tập trung tối ưu Biến trình: biến trình đc liên kết với truyền thông logic để phản ánh thông tin địa hệ thống plc khác Các biến ngoại chứa mục tổng quát gồm thông tin tên, kiểu, giá trị giới hạn mục chuyên biệt kết nối mầ cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic Nhóm biến: chứa tất biến có kết nối logic lẫn nhóm biến dc gán vs khối lệnh kênh chứa nhiều nhóm biến Các kiểu DL thường dùng: - Binary tag: kiểu nhị phân - Signed 8-bit value: kiểu bit có dấu - unsigned 8-bit value: kiểu bit không dấu - Signed 16-bit value: kiểu 16 bit có dấu - unsigned 16-bit value: kiểu 16 bit không dấu - Signed 32-bit value: kiểu 32 bit có dấu - unsigned 32-bit value: kiểu 32 bit không dấu Ngoài ra: - floating point number 64 bit I EEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 - floating point number 64 bit I EEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 - Text tag bit character set: kiểu kí tự bit - Text tag 16 bit character set: kiểu kí tự 16 bit - Raw data type: kiểu liệu thô Câu 14 Lập trình PLC S7-300 thiết kế giao diện WinCC cho hệ thống: - Hế thống đèn giao thông ngã tư Hệ thống điều khiển khởi động động xoay chiều qua cấp điện trở phụ Hệ thống rót thuốc tự động Hệ thống điều khiển cửa tự động Câu 15 Khởi tạo Tag Logging Editor, Vẽ đồ thị hiển thị thông số trình để mở cửa sổ soạn thảo tag logging, hình giao diện winccExplorer, nhấp chuột phải vào mục tag logging chọn open Cửa sổ soạn thảo Tag logging xuất Để định dạng thời gian, nhấp chuột phải vào mục timers chọn New Hộp thoại Timers properties xuất Thiết lập thông số mục như: Name nhập tên Tuan, mục base, nhấp mũi tên chọn day Tại mục Factor, nhập ấn OK chấp nhận để tạo lưu trữ, nhấp chuột phải chọn Archives wizard… Hộp thoạiCreating An Archives xuất hiện, chọn next mục Archives name, điền tên tùy chọn mục Archives type chọn process value archive, ấn next để tiếp tục Tiếp chọn select, hộp thoại tags-project xuất hiện, bên trái hộp thoại chọn Internal tags, bên phải chọn biến cần tạo tag logging, chọn OK ấn finish để kết thúc thiết lập Trở lại cửa sổ soạn thảo tag logging, thiết lập thuộc tính cho biến, nhấp chuột phải vào biến vừa chọn, chọn properties hộp thoại process tag properties xuất hiện, khung supplying tags đánh dấu vào system Trng khung archiving đánh dấu enable Trong khung acquisition type, chọn Cyclic-continuous Trong khung cyclic, mục acquísition, chọn second ấn OK chấp nhận sau thiết lập xong ta save lại exit Câu 16 Tạo bảng báo cáo Cài đặt tham số Runtime cho Tag Logging giao diện hình graphics designer, bảng object palette, chọn mục smart object >control Kéo tạo khung chữ nhật hình với kích cỡ thích hợp sau nhả chuột, bảng insert a control xuất hiện, chọn mục wincc online table control ấn OK Hộp thoại wincc online table control properties xuất Thiết lập thông số cần thiết tab General, chọn tên bảng Text Tại tab Value columns, nhập tên giá trị cột mục object name Ở mục tag name ta chọn đường dẫn đến biến lưu trữ cần biểu diễn nhấp OK lần để chấp nhận kết thúc thiết lập Ở hình sọan thảo winccExplorer, nhấp chuột phải vào biểu tượng máy vi tính, chọn properties Hộp thoại computer properties xuất hiện, tab startup, đánh dấu mục tag logging runtime chọn tab graphics runtime, khung start picture, ấn browse chọn file Tag logging.pdl ấn OK Câu 17 Thiết lập cảnh báo với Alarm Logging Thiết lập báo cáo với Report Designer Trong cửa sổ WinCC Explorer, kích phải chuột vào Alarm Logging, chọn Open Chọn File / Select Winzad, xuất hộp thoại System Winzad Chọn Selecting Message Blocks, System Blocks chọn Date, Time, Number Trong User Text Block chọn Msg Txt, Error Location Trong Process Value Blocks chọn None / Next Khi hộp thoại System Winzad: Preset Classes ta chọn Class Error With Type Alarm and Warning / Next Trong hộp thoại System Winzad: Selecting Archives, thiết lập Short-Term Archive For 250 Messages Cuối ta nhấn nút Finish để kết thúc việc định cấu hình thiết lập hệ thống cảnh báo Ta định cấu hình cho văn thông báo sau: thay đổi chiều dài Message Text, chọn Message Blocks cửa sổ bên trái trang Alarm Logging, chọn User Text Block, kích phải chuột vào Message Text / Properties nhập giá trị mong muốn Thay đổi chiều dài Point Of Error: chọn Message Blocks cửa sổ bên trái trang Alarm Logging Chọn User Text Block, kích phải chuột vào Point Of Error / Properties, nhập giá trị mong muốn Định cấu hình màu thông báo: thực công việc nhằm mục đích giúp người vận hành dễ dàng nhận loại thông báo Ta tiến hành thiết lập sau: + Kích chuột vào Came In: chọn Text Color để định màu cho văn bản, chọn Background Color để định màu + Kích chuột vào Went Out: chọn Text Color để định màu cho văn bản, chọn Background Color để định màu + Kích chuột vào Acknowleged: chọn Text Color để định màu cho văn bản, chọn Background Color để định màu + Kích OK để kết thúc  ... ứng nhấp nháy, tạo viền cho đèn… Câu 11 Thế hệ thống SCADA? Các chức hệ thống SCADA thực tế? SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) Là hệ thống thu thập liệu, giám sát điều khiển trình... thiết kế giao diện WinCC cho hệ thống: - Hế thống đèn giao thông ngã tư Hệ thống điều khiển khởi động động xoay chiều qua cấp điện trở phụ Hệ thống rót thuốc tự động Hệ thống điều khiển cửa tự động... WinCC? Một số kiểu liệu thường dùng WinCC? Biến nội: biến nội địa hệ thống plc, quản lí liệu bên bên wincc cug cấp cho toàn mạng hệ thống biến nội đc lưu trữ thông tin tổng quát như: ngày, hành,