Luận văn Điều khiển và giám sát và thu thập dự liễu (SCADA)

Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) là một phần không thể thiếu được trong một hệ thống tự động hoá hiện đại. Từ những năm gần đây, sự tiến bộ trong lĩnh vực truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mền đã thực sự đem lại nhiều khả năng mới, giải pháp mới. Chưa bao giờ, việc tạo dựng các ứng dụng SCADA lại đơn giản như bây giờ.

Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành MỞ ĐẦU Điều khiển giám sát thu thập liệu (SCADA) phần thiếu hệ thống tự động hoá đại Từ năm gần đây, tiến lónh vực truyền thông công nghiệp công nghệ phần mền thực đem lại nhiều khả mới, giải pháp Chưa bao giờ, việc tạo dựng ứng dụng SCADA lại đơn giản Nếu trước đây, ngành điện cần phải có panel điều khiển tường với chi chít đèn báo, công tắc, đồng hồ vài người đứng xem xét, theo dõi mạng lưới cung cấp điện: nơi non tải, hay cố đứt dây, chập mạch với giải pháp dùng hệ SCADA, ta dùng tay tác động vào “chuột” thông số vùng muốn theo dõi lên.Việc điều điện áp, cắt tải hay mở rộng cửa xả nước để tăng công suất phát điện truyền đến nhà máy phát điện khác để tham gia hòa điện lên mạng lưới điện quốc gia.Với tiến vậy, em chọn đề tài để củng cố nhiều kiến thức Và từ có nhiều khả để xây dựng nên giải pháp SCADA mà trọng tâm việc xây dựng giải pháp thời điểm dùng công cụ phần mềm thiết kế giao diện tích hợp hệ thống.Vì đề tài phần mềm em chọn phần mềm SCADA WinCC Còn thiết bò bao gồm đo điện Mach 30, PLC S7-300 CPU 314IFM, PLC S7-200 CPU 226, contactor, relay, tải bóng đèn động không đồng ba pha Trừ động tất thiết bò gắn panel Và với nhiệm vụ đề tài tìm hiểu WinCC, Simatic S7-200/300, chuẩn truyền thông Modbus, chuẩn truyền thông Ducati (hỗ trợ cho việc truyền thông máy tính với Mach 30), thiết kế hệ SCADAgiám sát thu thập số liệu điện Nên luận văn chương em giới thiệu SCADA HMI Và hệ thống SCADA phần phát triển sở phát triển mạng máy tính truyền thông công nghiệp nên em giới thiệu khái quát mạng công nghiệp chương hai Và SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành chương ba giới thiệu PLC S7-200, PLC S7-300 Thêm vào chương bốn giới thiệu Mach 30 Cuối chương năm giới thiệu WinCC Vì thời gian thực đề tài có hạn nên luận văn khỏi sai sót Kính mong quý thầy cô độc giả nhiệt tình bỏ qua Tp.HCM, ngày 12/1/2002 Sinh viên thực Lưu Văn Khoa MỤC LỤC Trang Chương GIỚI THIỆU VỀ SCADA VÀ HMI I Khái niệm SCADA HMI .1 II Nguyên tắc hoạt động hệ thống SCADA III Chức nhiệm vụ hệ thống SCADA IV Phân loại hệ thống SCADA V Tiêu chuẩn đánh giá VI SCADA leân WEB VII Nhìn tương lai Chương MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP 11 I Khái niệm 11 Khái niệm mạng truyền thông công nghiệp 11 Phân loại đặc trưng hệ thống MCN .12 II Cơ sở kỹ thuật 16 Khái niệm thời gian thực 16 Kiến trúc giao thức 17 Chuẩn truyền dẫn .35 III Modbus 43 Cơ chế giao tieáp 44 Chế độ truyền dẫn 46 Cấu trúc điện 47 Bảo toàn liệu 51 Modbus Plus 52 IV Lập trình cổng COM(RS-485) 53 V Cáp chuyển đổi RS-232/485 .58 Chương PLC .61 A.Giới thiệu VỀ PLC 61 I Khái niệm PLC 61 II Đặc điểm điều khiển lập trình 61 III Cấu trúc 65 SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành IV Cổng truyền thông 66 V Ưu nhược điểm PLC .67 VI Một vài lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC 68 B.PLC SIEMENS S7-200 70 I Giới thiệu 70 II Bộ nhớ 70 III Tập lệnh PLC S7-200 72 IV Bảng kiện ngắt thứ tự ưu tiên 76 V Vùng nhớ đặc biệt 77 VI Giới thiệu veà SIEMENS SIMATIC S7-200 (CPU 226)78 C.PLC Siemems S7-300 80 I Thiết bò điều khiển logic khả trình 80 II Ngôn ngữ lập trình 87 III Tổ chức nhớ CPU 88 IV Giới thiệu CPU 314IFM 90 Chương IV MACH 30 98 I Giới thiệu 98 Các tính MACH 30 99 Các thông số MACH 30 99 Công suất trung bình 99 Hệ số dạng THDF .99 Caùc giaù trò đo hiển thò sẵn .100 Mạng nối kết thiết bò máy tính 101 ÖÙng duïng 102 II Cách sử dụng MACH 30 102 Các menu phím chức 102 Cách kết nối nguồn cung cấp 103 Cách kết nối MACH 30 với tải 103 Cogeneration 104 Hai ngõ vào analog 105 Bốn ngõ cực thu hở 106 Các thông số menu đặt cấu hình 107 III Giao thức truyền thông Ducati 108 Giới thiệu 108 Ứng dụng 108 Diễn tả 108 Frame yêu cầu liệu 111 Những frame lệnh 119 Chương SIMATIC WINCC CONTROL CENTER 124 A.Giới thiệu .124 I Control Center heä thoáng WinCC 124 II Project 133 SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành B.Cách lập trình WinCC 136 I Khái niệm .136 Cấu trúc 136 Giao diện WinCC 136 IICách lập trình 138 Khái niệm tag WinCC 138 Driver WinCC .139 Tạo picture 139 Cách tạo thư viện liên kết động .140 Sử dụng tập tin liên kết động 143 SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành BÁO CÁO KẾT QUẢ THI CÔNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 1.Kết thi công Thu thập tốt liệu từ đo Mach 30 máy tính thông qua chuyển đổi RS-232/485 phần mềm WinCC đồng thời từ máy tính thông qua phần mềm điều khiển ngõ Mach 30 Vì WinCC có hỗ trợ Driver cho PLC S7-300 nên việc kết nối máy tính với S7-300 CPU 314IFM dễ dàng nên em đă kết nối thành công việc đọc liệu điều khiển Còn S7-200 WinCC không hỗ trợ nên em viết chương trình riêng viết theo frame truyền Ducati cho PLC S7-200 WinCC Kết kết nối thành công WinCC có hỗ trợ việc lưu trữ xử lý liệu (ví dụ giá trò đo thông tin báo động)và nên em tìm hiểu thức mà WinCC lưu liệu đọc liệu mà WinCC thu thập từ Mach 30 PLC S7-220 S7-300 từ phần mềm khác Excel, Access, ISQL… Và em thực phần mềm thành công việc đọc xử lý liệu Cụ thể: Đây hình chụp panel: SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lưu Văn Khoa GVHD: Nguyễn Đức Thành Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành Kết thu thập từ Mach30 giá trò:tần số, điện áp tương đương ba pha, áp dây 1-2, áp dây 23, áp dây 3-1: SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp Đồ thò U12(t),U23(t),U31(t): SVTH: Lưu Văn Khoa GVHD: Nguyễn Đức Thành Luận Văn Tốt Nghiệp SVTH: Lưu Văn Khoa GVHD: Nguyễn Đức Thành Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành 2.Hướng phát triển đề tài Đề tài phần khẳng đònh tính mở, độ linh hoạt hệ thống SCADA tức dùng mạng truyền thông dựa theo giao thức Modbus chuẩn RS-485 ghép nối nhiều thiết bò (có hỗ trợ giao thức chuẩn này) thuộc hãng khác Hơn với hỗ trợ mạnh sở liệu khả tích hợp WinCC nên ta ghép nối với hệ thống khác có khả mở rộng đến cấp quản lý, không thiết cấp chấp hành cấp điều khiển Vì hệ thống SCADA có khả mở rộng ứng dụng vào nhiều lónh vực như: khu công nghiệp, khách sạn, nhà hàng, bảo tàng, trung tâm thương mại, hệ thống chuyển mạch ATS, hệ thống kho chứa phân phối xăng dầu,… SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO  WinCC Configuration Manual(Volume1/Volume2) –Edition February 1999 (Siemens)  WinCC Getting Started Manual -Edition August 1997 (Siemens)  Tự động hoá với SIMATIC S7-300 (Nguyễn Đoãn Phước-Phan Xuân Minh-Vũ Văn Hà )  Tự động hoá với SIMATIC S7-200 (Nguyễn Đoãn Phước-Phan Xuân Minh)  Tạp chí Tự Động Hoá Ngày Nay(Automation Today)  Mạng Truyền Thông Công Nghiệp (Hoàng Minh Sơn)  SIMATIC Loadable Driver for Point-to-Point CPs: MODBUS Protocol, S7 is master/slave manual Edition 2(Siemens)  SIMATIC Data Highway Reference Manual (Siemens)  SIMATIC S7-300 Programmable Controller Hardware and Installation Manual(Siemens)  SIMATIC S7-300 Programmable Controller Integrated Functions CPU 312 IFM/314 IFM Manual (Siemens)  SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual (Siemens)  Các Kỹ Xảo Lập Trình Với Visual Basic Và Borland Delphi (Lê Hữu Đạt)  Kỹ Thuật Lập Trình C (Phạm Văn t)  Tin Học II (Đặng Thành Tín)  Serial Port Complete (Jan Alexlson)  Kỹ Thuật Ghép Nối Máy Tính (Ngô Diên Tập)  Các Luận Văn Tốt Nghiệp khoá trước môn ĐKTĐ SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN -ĐIỆN TỬ NGÀNH ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG BK T P H C M VNEE ĐỀ TÀI: MẠNG SCADA GIÁM SÁT VÀ THU THẬP SỐ LIỆU ĐIỆN NĂNG GVHD THÀNH SVTH MSSV Lớp : NGUYỄN ĐỨC : LƯU VĂN KHOA : 49700693 : ĐKTĐ97 Tp HCM, tháng 1/ 2002 SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: Lưu Văn Khoa Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành Em xin chân thành cảm ơn : -Tất thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy giai đoạn đại cương -Toàn thể thầy cô giáo trường ĐHBK -Tất thầy cô giáo khoa Điện-Điện tử trực tiếp giảng dạy giai đoạn chuyên ngành Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn nhiệt tình ,tận tâm thầy Nguyễn Đức Thành bỏ nhiều thời gian quý báu hướng dẫn trực tiếp trình em thực luận văn Sau em xin chân thành cảm ơn công lao cha mẹ ,gia đình nuôi dạy em nên người tất bạn bè độâng viên giúp đở thời gian học tập Mặc dù em cố gắng thực hiện,nhưng chắn không tránh khỏi sai sót, mong thầy tận tâm bảo giúp em rút kinh nghiệm bổ íich việc thiết kế sau SVTH: Lưu Văn Khoa Một lần nữa,em xin cảm ơn tất ... NGHIỆP 11 I Khái niệm 11 Khái niệm mạng truyền thông công nghiệp 11 Phân loại đặc trưng hệ thống MCN .12 II Cơ sở kỹ thuật 16 Khái niệm thời gian thực 16 Kiến trúc giao thức 17 ... Frame yêu cầu liệu 11 1 Những frame lệnh 11 9 Chương SIMATIC WINCC CONTROL CENTER 12 4 A.Giới thiệu .12 4 I Control Center hệ thống WinCC 12 4 II Project 13 3 SVTH: Lưu Văn Khoa... 10 4 Hai ngõ vào analog 10 5 Bốn ngõ cực thu hở 10 6 Các thông số menu đặt cấu hình 10 7 III Giao thức truyền thông Ducati 10 8 Giới thiệu 10 8 Ứng dụng 10 8 Diễn tả 10 8