Tóm tắt: Trong quá trình triển khai một dự án tự động hóa, các kỹ sư phải đối mặt với các vấn đề: giảm thiểu thời gian phát triển, tối ưu hóa nhân sự thực hiện, tăng tính linh hoạt nhưng vẫn đảm bảo chất lượng của hệ thống. Khi những phương pháp cũ đã lạc hậu và bộc lộ nhiều hạn chế thì việc phát triển ứng dụng phương pháp mới là cần thiết. Đặc biệt là trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa, sức mạnh của công nghệ thông tin cần phải được tận dụng tối đa. Một vấn đề mấu chốt để giảm thiểu thời gian phát triển chương trình và nhân lực đó là phải tái sử dụng các tài nguyên. Tuy nhiên, các hệ thống PLC hiện nay do nhiều hãng cung cấp khác nhau và chưa có một chuẩn thống nhất cho các đối tượng trong chương trình. Chính vì vậy việc quản lý và sử dụng tài nguyên của hệ thống này áp dụng vào hệ thống khác là điều không dễ dàng. Vào năm 2009, hiệp hội PLCOpen đã chuyển nội dung các đối tượng trong PLC thành cấu trúc xml. Sau đó, tổ chức Automation ML đã chuẩn hóa định dạng này để thống nhất giữa các nền tảng PLC khác nhau. Hiểu được những vấn đề đó nên tôi đã định hướng đề tài hướng đến việc nghiên cứu rút ngắn quá trình triển khai dự án. Đưa các đối tượng về một chuẩn duy nhất để quản lý và tái sử dụng dễ dàng
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN TRỌNG NHÂN PHÁT TRIỂN CƠNG CỤ TÍCH HỢP BKSI TRÊN NỀN TẢNG C# VÀ AUTOMATION ML (Development of BKSI integrated tool base on c# and AutomationML) Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 60520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, 2018 TP HỒ CHÍ MINH, 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA -ĐHQG -HCM Cán hướng dẫn khoa học : TS Trương Đình Châu (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chẩm nhận xét 1: TS Nguyễn Đức Thành (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chẩm nhận xét : TS Nguyễn Trọng Tài (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 11 tháng 01 năm 2019 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chẩm bảo vệ luận văn thạc sĩ) TS Nguyễn Vĩnh Hảo TS Nguyễn Trọng Tài PGS.TS Nguyễn Thanh Phương TS Trần Ngọc Huy TS Nguyễn Đức Thành Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TICH HƠI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Trọng Nhân MSHV: 1670788 Ngày, tháng, năm sinh: 22/09/1992 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển va tự động hóa Mã số : 60520216 I TÊN ĐÈ TÀI: Phát triển công cụ tích hợp BKSI dựa tảng C# Automation ML II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Chuyển đối tuợng PLC thành chuẩn xml dựa Automation ML Tạo cơng cụ tích hợp tuơng tác với phần mềm lập trình PLC vừa rút ngắn thời gian thực dự án, vừa để áp dụng việc chuẩn hóa Automation ML III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 26/02/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS Truơng Đình Châu Tp HCM, ngày CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) tháng năm 20 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA (Họ tên chữ ký) TĨM TẮT LUẬN VĂN Trong q trình triển khai dự án tự động hóa, kỹ sư phải đối mặt với vẩn đề: giảm thiểu thời gian phát triển, tối ưu hóa nhân thực hiện, tăng tính linh hoạt đảm bảo chẩt lượng hệ thống Khi phương pháp cũ lạc hậu bộc lộ nhiều hạn chế việc phát triển ứng dụng phương pháp cần thiết Đặc biệt thời đại cơng nghiệp hóa, đại hóa, sức mạnh cơng nghệ thơng tin cần phải tận dụng tối đa Một vẩn đề mẩu chốt để giảm thiểu thời gian phát triển chương trình nhân lực phải tái sử dụng tài nguyên Tuy nhiên, hệ thống PLC nhiều hãng cung cẩp khác chưa có chuẩn thống nhẩt cho đối tượng chương trình Chính việc quản lý sử dụng tài nguyên hệ thống áp dụng vào hệ thống khác điều không dễ dàng Vào năm 2009, hiệp hội PLCOpen chuyển nội dung đối tượng PLC thành cẩu trúc xml Sau đó, tổ chức Automation ML chuẩn hóa định dạng để thống nhẩt tảng PLC khác Hiểu vẩn đề nên tơi định hướng đề tài hướng đến việc nghiên cứu rút ngắn trình triển khai dự án Đưa đối tượng chuẩn để quản lý tái sử dụng dễ dàng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tơi Các thơng tin trích dẫn luận văn đuợc rõ nguồn gốc Các kiến thức sử dụng, kết nghiên cứu nêu luận văn tơi tự tìm hiểu, phân tích phát triển cách trung thục, khách quan, phù họp với mục tiêu đề tài nghiên cứu chua đuợc cơng bố cơng trình khác Hoc viên * Nguyễn Trọng Nhân MỤC LỤC Chương GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI " " 1.1 Vẩn đề đặt 1.2 Giới thiệu đề tài 1.3 Mục tiêu nhiệm vụ Chương SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan hệ thống 2.1.1 Bộ điều khiển - PLC 2.1.2 Thiết bị tín hiệu điều khiển 2.1.3 Hồ sơ thiết kế hệ thống 10 2.1.4 AutomationML, tảng công nghiệp 4.0 11 2.1.5 Totally Integrate Application (TIA) Portal 16 2.1.6 TIA Openness 17 Chương PHÁT TRIỂN PHẦN MỀM TÍCH HỢP BKSI 19 3.1 Yêu cầu chương trình: 19 3.2 Xây dựng cấu trúc liệu 20 3.3 Xây dựng giao diện 23 3.4 Xây dựng tính tạo quản lý thiết bị 24 3.5 Xây dựng tính xuất file hồ sơ hệ thống 30 3.6 Kết nối với chương trình TIA Portal 35 3.6.1 Cài đặt TIA Openness 35 3.6.2 Kết nối với chương trình TIA Portal 37 3.6.3 Đọc thông tin TIA Portal 40 3.7 Xây dựng tính xuẩt Tag List để import vào TIA Portal 43 3.7.1 Xuất TagList định dạng XLSX 43 3.7.2 Xuẩt TagList theo cẩu trúc AutomationML 45 3.8 Xây dựng tính xuẩt file liệu xml dựa Automation ML 46 3.8.1 Cẩu trúc file XML chuẩn: 46 3.8.2 Mô tả ngôn ngữ LAD/FBD dạng XML 49 3.8.3 Mô tả ngôn ngữ SCL dạngXML: 51 3.8.4 Mô tả khối DataBlock dạng XML: 56 3.9 Xây dựng tính Import file xml 57 3.9.1 Import Tag vào chương trình TIA Portal 59 3.9.2 Import khối Block vào chương trình TIA Portal 59 Chương ỨNG DỤNG VÀO TRIỂN KHAI Dự ÁN THỰC TẾ 61 4.1 Yêu cầu đặt việc xây dựng mô quy trình 61 4.2 Tạo thiết bị 63 4.2.1 Tạo khu vực 63 4.2.2 Tạo thiết bị 65 4.2.3 Sắp xếp địa 10 67 4.2.4 Trích xuất file báo cáo 67 4.2.5 Trích xuất 10 List 68 4.2.6 Export file XML chứa nội dung thiết bị 70 4.2.7 Chuyển liệu xml vào TIA để tạo thiết bị tự động 71 Chương KẾT LUẬN ĐỀ TÀI 73 5.1 Đánh giá kết luận văn 73 5.2 Hướng nghiên cứu phát triển 73 Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 Chương PHỤ LỤC 76 7.1 Code tạo chỉnh sửa Area 76 7.2 Code tạo thiết bị 76 7.3 Code tạo địa 10 77 7.4 Code tạo Report 78 7.4.1 Code tạo 10 List Report 78 7.4.2 Code tạo Device List Report 79 7.5 Code tạo liệu Import vào TIA Portal 80 7.5.1 Code tạo file Tag List theo định dạng Xlsx 80 7.5.2 Code tạo file Tag List dạng XML 81 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Quy trình thực dự án Hình 1.2: Quy trình thực dự án rút gọn Hình 1.3: Vai trò BKSI cẩu trúc hệ thống Hình 1.4: Sơ đồ tính phần mềm BKSI Hình 2.1: Thiết bị PLC S7-1200 Hình 2.2: Thiết bị PLC S7-1500 Hình 2.3: Khối thiết bị valve bướm Hình 2.4: Khối thiết bị Analog Input Hình 5: Khối thiết bị động Hình 2.6: Mau tài liệu 10 List 11 Hình 2.7: Các khả mơ tả Automation ML 13 Hình 2.8: Trao đổi thông tin EPLAN TIA Portal 14 Hình 2.9: Sự kết hợp OPC UA Automation ML 15 Hình 2.10: Sơ đồ đối tượng Automation ML mẫu 15 Hình 2.11: Kiến trúc phần mềm TIA Portal 16 Hình 2.12: Các thành phần TIA Portal 17 Hình 2.13: Vai trò TIA Openness 17 Hình 2.14 Đầu vào TIA Openness 18 Hình 3.1: Giai đoạn phát triển 19 Hình 3.2: Giai đoạn phát triển 20 Hình 3.3: Database SQLite 20 Hình 3.4: cấu trúc bảngtbl_DeviceList 21 Hình 3.5: cấu trúc bảng tblJOList 22 Hình 3.6: Giao diện chương trình 23 Hình 3.7: Thanh menu Dashboard 23 Hình 3.8: Biểu tượng chức quản lý thiết bị 24 Hình 3.9: Các phần cửa sổ quản lý thiết bị 25 3.10: Cửa sổ khai báo khu vực 25 3.11: Cửa sổ khai báo thiết bị 26 3.12: Tempalte thiết bị 26 3.13: Chọn khu vực chứa thiết bị 27 3.14: Lựa chọn kiểu khai báo 27 3.15: Khai báo số lượng 10 thiết bị 27 3.16: Cửa sổ chỉnh sửa Tag 28 3.17: Nút nhẩn tạo địa 10 29 3.18: Cẩu hình địa PLC 29 3.19: Quy trình tạo địa cho Tag 10 30 3.20: Header mẫu báo cáo 31 3.21: Mục chọn logo cho báo cáo 31 3.22: Lựa chọn loại báo cáo 32 3.23: Chỉnh sửa tiêu đề báo cáo 32 24: Nút nhẩn tạo báo cáo 32 3.25: Thiết kế nội dung file báo cáo 33 3.26: Nội dung báo cáo sau xuẩt 34 3.27: Mau báo cáo tổng số lượng 10 dùng 34 3.28: mẫu báo cáo danh sách thiết bị 35 3.29: Thanh công cụ xem file báo cáo 35 3.30: Cài đặt TIA Openness 36 3.31: Thư viện TIA Openness 36 3.32: Add file thư viện vào C# 37 3.33: User Group TIA Openness 37 3.34: Sơ đồ kết nối thông qua thư viện TIA Openness 38 3.35: Quy trình truy cập vào TIA Portal 38 3.36: Cửa sổ cho phép truy cập vào TIA Portal 39 3.37: Quy trình đọc đối tượng TIA Portal 41 3.38: Kết hiển thị sau đọc project 42 HVTH: NGUYỄN TRỌNG NHÂN -1670788 Luận văn thạc sĩ 12.2018 Trong motor P01 thiết bị hữu đấu nối sẵn hệ thống với địa chỉio.o, IO.lvàQO.O Các thiết bị khác sau lắp đặt đấu nối vào địa ỈO 4.2 Tạo thiết bị Chọn nút Device Manager để vào trang hình khai báo thiết bị: Hình 4.3: Nút nhấn cửa sổ tạo thiết bị 4.2.1 Tạo khu vực Chia P&ID thành khu vực tương ứng với tank: GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH CHÂU 63 HVTH: NGUYỄN TRỌNG NHÂN -1670788 Luận văn thạc sĩ 12.2018 Trên ribbon, nhấn vào nút New Area để khai báo khu vực: Hình 4.5: Nút nhấn tạo khu vực Cửa sổ quản lý khu vực hiển thị: AREA EDIT Area Name TK084| Aty Edit Delete Hình 4.6: Cửa sổ tạo khu vực Các bước thực hiện: Nhấn New để tạo khu vực Nhập tên cho thiết bị Nhấn OK để lưu lại Chúng ta tạo khu vực TK083 TK084 Hai khu vực vừa khai báo xuất mục Device List: GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH CHÂU 64 Luận vân thạc sĩ HVTH: NGUYỄN TRỌNG NHÂN - 1670788 12.2018 Device List Devices Type TK083 TKD84 Hình 4.7: Kết sau tạo khu vực 4.2.2 Tạo thiết bị Bước tiếp theo, người dùng tạo thiết bị cách nhẩn vào New Device Hình 4.8: Nút nhẩn tạo thiết bị Trong khu vực TK084 có valve bướm, khai báo thiết bị valve bướm: Hình 4.9: Cửa sổ khai báo thiết bị Trong có điểm cần lưu ý: GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH CHÂU 65 HVTH: NGUYỄN TRỌNG NHÂN -1670788 • Chọn thiết bị loại mong muốn • Chọn khu vực chứa thiết bị Luận văn thạc sĩ 12.2018 • Nhập số lượng thiết bị cần tạo Sau nhấn OK, hệ thống tạo valve bướm hình: Devices TK083 ỊType ầ TK084 Valve But±erfỉy_l V2 Valve _Bu tier fly Valve _Butterfly_3 V2 V2 Valve _Butterfly_4 V2 Hình 4.10: Kết sau tạo valve Nhấn chuột phải chọn Rename đổi tên thiết bị tương ứng P&ID Thực tương tự cho thiết bị khác Cuối ta kết sau: Device List Devices J TK083 Type P01 M AVQ1 AVQ3 V2 V2 AV07 V2 LT02 AI TTQ2 AI HLS02 DI J 1X084 AVQ2 V2 AV04 V2 AVQ5 V2 AVOé V2 TTQ1 LT01 AI AI HLS01 DI LLS01 DI Hình 4.11: Kết sau hồn tất tạo thiết bị Trong đó, thiết bị motor P01 thiết bị hữu đấu nối, phải khai báo địa P01: GVHD: TS TRƯƠNG ĐÌNH CHÂU 66 HVTH: NGUYỄN TRỌNG NHÂN -1670788 Luận văn thạc sĩ 12.2018 Hình 4.12: Khai báo địa cho thiết bị hữu 4.2.3 Sắp xếp địa 10 Sau tạo xong thiết bị, tất liệu lưu vào SQLite Tiếp theo, nhấn vào nút Assign Address để tạo địa cho 10 Ta kết sau: P01 start- ~ IN OUT J [0.0 o Stop-v- 10,1 SpeedJP % M100 FWD-'10,2 REV Q_Cmd ©Q