Điều khiển và giám sát hệ thống hút bụi trong công nghiệp
MỤC LỤC: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG HÚT BỤI TRONG CƠNG NGHIỆP TĨM TẮT LUẬN VĂN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỂ TÀI 1.1 Giới thiệu nhiệm vụ luận văn 1.2 Đối tượng nghiên cứu .2 1.3 Phương pháp thực luận văn CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG MÁY HÚT BỤI CÔNG NGHIỆP 2.1 Bài toán thực tế .4 2.1.1 Vấn đề hệ thống hút bụi công nghiệp .4 2.1.2 Hoạt động yêu cầu kỹ thuật hệ thống hút bụi 2.1.3 Tính chất hoạt động hệ thống hút bụi .5 2.1.4 Giải pháp tiết kiệm dùng PLC biến tần 2.2 Thiết kế thi cơng mơ hình CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MƠ HÌNH VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Cấu trúc phần cứng 3.1.1 Mô tả thống hút bụi công nghiệp thực tế 3.1.2 Biến tần PowerFlex 535 10 3.1.3 Cảm biến áp suất 12 3.2 PID Compact Logix 12 3.2.1 Giới thiệu sơ lược PAC Compact Logix 12 3.2.2 Giải toán PID 14 3.3 Lập trình Compact Logix 18 5.3.1 Thư viện Symbol Factory NET 43 5.3.2 HMI Advanced .44 5.4 Ứng dụng HMI Advanced lập trình SCADA hệ thống máy hút bụi công nghiệp 47 5.4.1 Main Form .47 5.4.2 Trend Form 53 5.4.3 Alarm 55 5.4.4 Report .56 5.5 Kết đánh giá 57 5.5.1 Kết 57 5.5.2 Đánh giá kết 60 CHƯƠNG 6: SCADA WEB - ỨNG DỤNG ANDROI 62 6.1 Chức .62 6.2 Sơ đồ công nghệ 62 6.2.1 Sơ đồ công nghệ 62 6.2.2 Phương thức hoạt động 63 6.3 Chuẩn giao tiếp OPC 64 6.3.1 Giới thiệu OPC 64 6.3.2 OPC Server 65 6.3.3 OPC Client .66 6.4 Cơ sở liệu 67 6.4.1 Microsoft SQL Server 2008R2 Express 67 6.4.2 Cấu trúc sở liệu 68 6.4.3 Dữ liệu bảng 69 6.5 Giao diện Website 70 6.5.1 Nền tảng ASP.net: 70 6.5.2 Bootstrap 72 6.5.3 Cấu trúc Project .73 6.5.4 Giao diện 74 6.6 Ứng dụng Androi 78 6.6.1 Giới thiệu Webview .78 6.6.2 Giao diện ứng dung Androi 79 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN .83 7.1 Kết luận 83 7.2 Kết đạt 83 7.3 Hạn chế đề tài .84 7.4 Hướng phát triển đề tài 84 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ hoạt động hệ thống Hình 2.2: Đặc tuyến áp suất quạt hút theo lưu lượng Hình 2.3: Sơ đồ tự xây dựng Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống tổng quan Hình 3.2: Mơ hình hệ thống chi tiết Hình 3.3: Sơ đồ hệ thống Hình 3.4: Mơ hình tự xây dựng .10 Hình 3.5: PAC Compact Logix 11 Hình 3.6: Giải thuật PID 14 Hình 3.7: Khối PID RSLogix 5000 16 Hình 3.8: Giao diện config khối PID 16 Hình 3.9: Giao diện set up Scale khối PID 17 Hình 3.10: Khối CPT chức SCALE 20 Hình 3.11: Đồ thị lúc khởi động 21 Hình 3.12: Đồ thị tắt vòi hút xa .21 Hình 3.13: Đồ thị tắt vòi hút xa 22 Hình 3.14: Đồ thị tắt vòi hút gần .22 Hình 3.15: Đồ thị tắt vòi hút gần 24 Hình 4.1: Panelview Plus 26 Hình 4.2: Kết nối HMI với PLC 27 Hình 4.3: Cấu hình IP cho HMI .28 Hình 4.4: Cấu hình RSLink Enterprise 29 Hình 4.5: Phần mềm Facorytalk View 30 Hình 4.6: Tạo User 33 Hình 4.7: Thiết lập Security Codes 33 Hình 4.8: Gán Security Codes cho trang Main 34 Hình 4.9: Tạo Data Log 35 Hình 4.10: Khai báo Tag 35 Hình 4.11: Trang LOGIN 36 Hình 4.12: Giao diện HMI trang MAIN 37 Hình 4.13: Giao diện HMI trang TREND 38 Hình 5.1: Thư viện Symbol Factory NET 44 Hình 5.2: Các thuộc tính Advanced HMI .46 Hình 5.3: Các thuộc tính Advanced HMI Controls 46 Hình 5.4: Các thuộc tính Advanced HMI Drivers .47 Hình 5.5: Main Form .50 Hình 5.6: Properties thuộc tính sẵn có .51 Hình 5.7: Giao diện cài đặt đồ thị 53 Hình 5.8: Giao diện cài đặt thơng số hiển thị đồ thị 54 Hình 5.9: Trend Form 55 Hình 5.10: Giao diện cài đặt DataLogger 57 Hình 5.11: Kết demo Main Form 58 Hình 5.12: Kết demo Trend Form bám theo chế độ Manual 58 Hình 5.13: Kết demo theo chế độ Auto 59 Hình 5.14: Report dạng file log 59 Hình 5.15: Report dạng file csv 60 Hình 5.16: Alarm Form 60 Hình 6.1: Sơ đồ công nghệ SCADA Web 62 Hình 6.2: Chuẩn giao tiếp OPC .64 Hình 6.3: Cấu hình OPC Server 65 Hình 6.4: Danh sách tag OPC Server 65 Hình 6.5: Danh sách cột SQL Server 68 Hình 6.6: Dữ liệu bảng sở liệu 69 Hình 6.7: Nền tảng ASP.NET 70 Hình 6.8: Plugin Boostrap .72 Hình 6.9: Cấu trúc Project .73 Hình 6.10: Giao diện web trang LOGIN .74 Hình 6.11: Giao diện web trang HomePage 75 Hình 6.12: Giao diện web trang About 76 Hình 6.13: Giao diện web trang Contract 77 Hình 6.14: Cấu trúc ứng dụng Androi 78 Hình 6.15: Tab HOME 79 Hình 6.16: Tab About US 80 Hình 6.17: Tab Contact US 81 Hình 6.18: Tab Website 82 DANH MỤC BẢNG YBảng 3.1: Control Tag 19 Bảng 3.2: Program Tag 20 Bảng 4.1: Danh sách HMI Tag 32 Bảng 5.1: Các thành phần Main Form tag liên kết với PAC .49 Bảng 6.1: Liên kết tag OPC Server/Client database 66 TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong q trình cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước, Tự động hóa yếu tố thiếu công nghiệp đại Nói đến tự động hóa máy tính công cụ hỗ trợ đắc lực thiếu nhiều lĩnh vực, đặc biệt đo lường, điều khiển giám sát Nhưng nhược điểm máy tính cồng kềnh, khó di chuyển, khơng thích hợp với giám sát thu thập liệu từ xa Được định hướng thầy Trương Đình Châu tính khả thi hệ thống SCADA, SCADA Webserver SCADA Mobile; nhóm chúng em nhận thực đề tài: “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG HÚT BỤI TRONG CÔNG NGHIỆP” Với đề tài này, nhóm ứng cơng cụ NET vào việc xây dựng công nghệ giám sát điều khiển từ xa SCADA, SCADA Webserver SCADA Mobile .NET cung cấp dịch vụ giúp ta tạo cơng dụng mà ứng dụng (application) đòi hỏi, giống hệ điều hành cung cấp dịch vụ cho ứng dụng (application), ví dụ như: đọc hay viết tập tin (files) vào dĩa cứng (hard drive), … Hệ thống giám sát điều khiển từ xa không đáp ứng nhu cầu làm việc chỗ mà có tính di động Khả lưu trữ liệu với chức Datalogger đồ thị thời gian thực cho phép quản lý tính ổn định hệ thống Để minh họa cho việc ứng dụng cơng nghệ trên, nhóm tìm hiểu thực trực tiếp lên hệ thống hút bụi công nghiệp - hệ thống phụ nhà máy có vai trò quan trọng Hi vọng nghiên cứu bổ ích, có tính ứng dụng cao khả thực diện rộng cho nhà máy sản xuất công nghiệp, đáp ứng q trình cơng nghiệp hóa - đại hóa nước nhà Chúng em mong nhận đánh giá, ưu – nhược điểm luận văn thầy cô, bạn bè người đọc để hồn thiện thêm đề tài CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỂ TÀI 1.1 Giới thiệu nhiệm vụ luận văn Ngày nay, ngành công nghiệp phát triển vượt bậc, thiết bị nhà máy phân xưởng tự động hóa hạn chế can thiệp trực tiếp người, việc giám sát điều khiển từ xa nâng cao vai trò Tại nhà máy phân xưởng, thơng số tín hiệu gửi trung tâm điều khiển đưa báo cáo dạng sở liệu (database) đồ thị Người sử dụng dựa báo cáo điều chỉnh từ xa thông qua thiết bị lập trình sẵn PLC vi xử lý Các điều chỉnh lại đưa đến để điều khiển quan chấp hành trường động cơ, van đóng mở,… Một vòng tuần hoàn diễn điều khiển giám sát từ xa người Trên thực tế, việc điều khiển nhà máy phân xưởng cải thiện nhiều từ việc sử dụng công cụ vật lý liên quan trực tiếp đến phần tử chấp hành; đến việc điều khiển giao diện người – máy HMI Tuy nhiên, giải pháp HMI sử dụng chỗ, bảng điều khiển nhà máy Vì vai trò SCADA, HMI Webserver Mobile SCADA đánh giá cao Tính di động cơng cụ dự đoán dần thay chức người lĩnh vực điều khiển giám sát, giúp tiết kiệm lớn công sức người giảm thiểu nguy hiểm trường, đặc biệt ngành hóa học, lượng, công nghệ sinh học dược phẩm,… gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe Đề tài nhóm chọn nhằm phát triển hệ điều khiển giám sát từ xa hệ thống công nghiệp tương lai, đưa lĩnh vực tự động hóa lên tầm cao mới, đáp ứng nhu cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa ngày cấp thiết nước nhà 1.2 Đối tượng nghiên cứu Luận văn chủ yếu xoay quanh chức điều khiển giám sát từ xa Từ ứng dụng thực tế vào mơ hình máy hút bụi công nghiệp 1.3 Phương pháp thực luận văn Dựa cấu tạo chức hệ thống máy hút bụi công nghiệp, luận văn thực theo quy trình: - Nghiên cứu hệ thống máy hút bụi thực tế công nghiệp - Nghiên cứu tìm hiểu PLC, biến tần, HMI - Mơ hình hóa sơ đồ khối - Thực lắp ráp phần cứng - Kết nối phần cứng lập trình - Xây dựng giao diện người máy HMI - Xây dựng giao diện điều khiển giám sát SCADA - Xây dựng hệ sở liệu database đưa lên giám sát Webserver - Xây dựng Mobile SCADA dựa tảng Webview trang Web - xây dựng trước Theo dõi kết đánh giá chức *Ưu điểm: ASP.Net cho phép bạn lựa chọn ngôn ngữ lập trình mà bạn u thích: Visual Basic.Net, J#, C#,… Trang ASP.Net biên dịch trước Thay phải đọc thông dịch trang web yêu cầu, ASP.Net biên dịch trang web động thành tập tin DLL mà Server thi hành nhanh chóng hiệu Yếu tố bước nhảy vọt đáng kể so với kỹ thuật thông dịch ASP ASP.Net hỗ trợ mạnh mẽ thư viện phong phú đa dạng Net Framework, làm việc với XML, Web Service, truy cập sở liệu qua ADO.Net, … ASP.Net hỗ trợ mạnh mẽ thư viện phong phú đa dạng Net Framework, làm việc với XML, Web Service, truy cập sở liệu qua ADO.Net, … ASP.Net hỗ trợ mạnh mẽ thư viện phong phú đa dạng Net Framework, làm việc với XML, Web Service, truy cập sở liệu qua ADO.Net, … ASP.Net hỗ trợ mạnh mẽ thư viện phong phú đa dạng Net Framework, làm việc với XML, Web Service, truy cập sở liệu qua ADO.Net, … 6.5.2 Bootstrap Hình 6.8: Plugin Boostrap - Định nghĩa bootstrap: Bootstrap framework cho phép thiết kế website reponsive nhanh dễ dàng Bootstrap bao gồm HTML templates, CSS templates Javascript tao có sẵn như: typography, forms, buttons, tables, navigation, modals, image carousels nhiều thứ khác Trong bootstrap có thêm plugin Javascript - Ưu điểm boostrap: Dễ sử dụng: Do base HTML, CSS Javascript Tính Responsive: Bootstrap’s xây dựng sẵn responsive css thiết bị phones, tablets desktops Mobile: Trong Bootstrap mobile-first styles phần core framework Tương thích với trình duyệt: Nó tương thích với tất trình duyệt (Chrome, Firefox, Internet, Internet Explorer, Safari Operea) 6.5.3 Cấu trúc Project Hình 6.9: Cấu trúc Project 6.5.4 Giao diện Gồm có trang: SignIn (trang khởi động), HomePage, About, Contact a) Trang SignIn: http://scadaweb.somee.com/SignIn.aspx - Trang đăng nhập, đảm bảo tính bảo mật hệ thống Khi điền “Tên đăng nhập” “Mật khẩu” tự động chuyển tới trang HomePage Hình 6.10: Giao diện Web trang Login b) Trang HomPage: http://scadaweb.somee.com/HomePage.aspx - Giám sát hoạt động hệ thống Hình 6.11: Giao diện Web trang HomePage c) Trang About: http://scadaweb.somee.com/About.aspx Hình 6.12: Giao diện Web trang About d) Trang Contact: http://scadaweb.somee.com/Contact.aspx Hình 6.13: Giao diện Web trang Contact 6.6 Ứng dụng Androi 6.6.1 Giới thiệu Webview Android WebView thành phần hệ thống chạy Chrome cho phép ứng dụng Android hiển thị nội dung web Hình 6.14: Cấu trúc ứng dụng Androi 6.6.2 Giao diện ứng dung Androi Gồm có Tab: Home (Tag khởi động), About Us, Contact Us, Website - Tab HOME: http://scadaweb.somee.com/HomePage.aspx Hình 6.15: Tab HOME - Tab ABOUT US: http://scadaweb.somee.com/About.aspx Hình 6.16: Tab ABOUT US - Tab CONTACT US: http://scadaweb.somee.com/Contact.aspx Hình 6.17: Tab CONTACT US - WEBSITE: http://dca.dee.hcmut.edu.vn/ Hình 6.18: Tab WEBSITE 6.7 Kết Do giới hạn đề tài, nên chúng tơi sử dụng Host miễn phí website some có máy chủ châu Âu, nên dung lượng database, tốc độ bang thông bị giới hạn Do thời gian cập nhật Website bị chậm so với thời gian thực khoảng giây Trong thực tế, hệ thống công nghiệp, sử dụng host có phí với tính không bị giới hạn tốc độ cập nhật trạng thái nhanh CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 7.1 Kết luận Đề tài “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG HÚT BỤI TRONG CÔNG NGHIỆP” giải vấn đề sau: - Giới thiệu, nghiên cứu hệ thống máy hút bụi thực tế công nghiệp - Giới thiệu, nghiên cứu PLC, biến tần, HMI, SCADA ứng dụng chúng lĩnh vực tự động - Xây dựng mơ hình phần cứng - Kết nối phần cứng lập trình - Thiết kế giao diện người máy HMI - Thiết kế giao diện điều khiển giám sát SCADA - Xây dựng hệ sở liệu database đưa lên giám sát Webserver - Thiết kế Mobile SCADA dựa tảng Webview 7.2 Kết đạt - Xây dựng mơ hình hệ thống hút bụi công nghiệp - Viết chương trình điều khiển mơ hình thực tế - Sử dụng biến tần (PowerFlex) điều khiển PID để tiết kiệm điện cho hệ thống - Thiết kế, lập trình thành thạo hình giao tiếp HMI (Panelview) - Thiết kế giao diện giám sát SCADA tảng VB.net - Xây dựng, thiết kế hệ sở liệu phục vụ cho việc giám sát từ xa thông qua Enthernet - Thiết kế giao diện Web ứng dụng Androi 7.3 Hạn chế đề tài - Về mô hình, cấu tạo thiết bị khác với thực tế - Tốc độ đáp ứng hệ thống giám sát từ xa chậm - Giao diện Web, ứng dụng Androi chưa thật tối ưu 7.4 Hướng phát triển đề tài - Khắc phục khuyết điểm đề tài - Bổ xung tính điều khiển từ xa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] CHƯƠNG TRÌNH KỸ THUẬT VIÊN - NGÀNH LẬP TRÌNH - Học phần - Visual Basic NET [2] B Allen, PowerFlex 520-Series Adjustable Frequency AC Drive [3] B Allen, PanelView Plus Standard Terminals [4] B Allen, FactoryTalk® View Site Edition User's Guide [5] B Allen, CompactLogix 5370 L2 Controllers [6] B Allen, Compact I/O Analog Modules [7] Đ H FPT, Giáo trình ASP.net [8] Đ H FPT, Giáo trình Cơ sở liệu – SQL 2008 [9] Tutorialspoint.com, VB.NET Programming Language Reference [10] "https://msdn.microsoft.com/en-us/library/," [Online] [11] "http://stackoverflow.com/," [Online] [12] "http://www rockwellautomation.com," [Online] [13] "http://www.w3schools.com," [Online] [14] "https://jap.vn/," [Online] [15] "https://www.asp.net/," [Online] [16] "http://caulacbovb.com," [Online] [17] "http://www.plctalk.net/qanda/showthread.php?t=42656," [Online] ... chúng em nhận thực đề tài: “ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG HÚT BỤI TRONG CƠNG NGHIỆP” Với đề tài này, nhóm ứng công cụ NET vào việc xây dựng công nghệ giám sát điều khiển từ xa SCADA, SCADA Webserver... vậy, hệ thống điều khiển giám sát từ xa đảm bảo công suất hoạt động hệ thống giải vấn đề người qua trình sản xuất 2.1.2 Hoạt động yêu cầu kỹ thuật hệ thống hút bụi Quy trình hoạt động hệ thống: ... Theo dõi kết đánh giá chức CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG MÁY HÚT BỤI CƠNG NGHIỆP 2.1 Bài tốn thực tế 2.1.1 Vấn đề hệ thống hút bụi công nghiệp Hiện nay, hệ thống hút bụi có mặt tất nhà máy sản xuất nhà máy