Đồ án: ứng dụng hệ thống SCADA vào trong hệ thống cung cấp nước sạch

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Đây là hệ thống hỗ trợ con người trong việc giám sát, điều khiển các hệ thống điều khiển tự động như: Nhà máy sản xuất, trong các hệ thống thông tin viễn thông, hệ thống điện lưới và các nhà máy cung cấp nước sạch…

Học viện kỹ thuật quân MỤC LỤC Mục lục Mở đầu ……………………………………………………… PHẦN I: Giới thiệu mạng SCADA I định nghĩa SCADA II Các loại hệ thống SCADA Hệ thống SCADA mờ Hệ thống SCADA độc lập Hệ thống SCADA mạng Hệ thống SCADA xử lý đồ họa Đánh giá hệ SCADA III Cấu trúc hệ thống SCADA Mơ hình phân cấp chức Mơ hình phân cấp 10 Nhiệm vụ chức cấp 12 IV PHẦN II: Ưng dụng SCADA cho hệ thống 14 I Nguyên lý hoạt động 14 Nguyên lý hoạt động 14 Quy trình sản xuất hệ thống 15 II Xây dựng mạng SCADA cho hệ thống 16 Trung tâm điều độ 16 Phòng điều độ xí nghiệp 18 Phòng điều độ nhà máy 18 Trạm vận hành 18 Thiết bị ghép nối …………………………………… 18 Thiết bị chuyển đổi truyền thông 18 Các tín hiệu đo lường cần thiết 18 III Một số thiết bị sử dụng hệ thống Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com 19 Học viện kỹ thuật quân Cấu hình mạng SCADA biến tần 19 Đo lưu lượng 20 Đo áp lực 21 Đo độ đục độ lắng cặn 22 IV Phần mềm giao diện HMI 23 Kết luận 28 Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân MỞ ĐẦU Để đáp ứng nhu cầu sản xuất đại, việc ghép nối mạng nhằm phối hợp hoạt động thiết bị, thu thập thông tin, tập trung xử lý số liệu, điều khiển trình mềm dẻo, linh hoạt trực quan xu hướng phổ biến ngành tự động hóa (TĐH) Thực tế ta nhận thấy, phát triển tích hợp hệ thống theo hướng việc điều khiển, quản lý, giám sát trình sản xuất trở nên linh hoạt đáng tin cậy hơn, chi phí giá thành hệ thống giảm đáng kể Với phát triển khoa học công nghệ nay, việc ứng dụng kỹ thuật điện tử cơng st, tin học khí xác để thực TĐH mạng tính tất yếu Nên đáp ứng tốc độ xử lý lượng thông tin trao đổi người máy, máy máy Trong xí nghiệp cụ thể cơng ty cung cấp nước sạch, thơng thường có hai nhà máy sản xuất nước sạch; hệ thống đường ống cấp nước thuộc xí nghiệp Đặc điểm lớn công cấp nước nhà máy sản xuất nước, phịng chức xí nghiệp công ty cách xa Các hệ thống đường ống dẫn nước trải rộng địa bàn rộng lớn Cho nên việc liên kết tất khâu hệ thống yêu cầu quan trọng, để thực tốt quản lý, tổ chức sản xuất cung cấp nước Ưng dụng SCADA tự động hóa liên kết Việc ứng dụng hệ thống SCADA vào hệ thống cung cấp nước đòi hỏi cấp bách nhằm đạt mục tiêu sau:  Ổn định chất lượng nước  Ổn định áp lực nước  Quản lý lượng nước khai thác lượng nước tiêu thụ  Vận hành quản lý máy móc thiết bị  Quản lý hệ thống đường ống cung cấp nước  Và quản lý đến địa hộ tiêu thụ nước Trong nội dung đồ án thực mô hình hiển thị, để điều khiển giám sát trình hoạt động cụm van điều phối hệ thống phân phối nước Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân PHẦN I: GIỚI THIỆU VỀ MẠNG SCADA I ĐỊNH NGHĨA SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Đây hệ thống hỗ trợ người việc giám sát, điều khiển hệ thống điều khiển tự động như: Nhà máy sản xuất, hệ thống thông tin viễn thông, hệ thống điện lưới nhà máy cung cấp nước sạch… Để làm công việc hệ SCADA phải có hệ thống sau:  Hệ thống truy cập liệu  Hệ thống truyền tải liệu  Dao diện người - máy HMI (Humen Machine Interface) HMI sử dụng cấp điều khiển giám sát cấp hơn, để thuận tiện cho người vận hành hệ thống thiết bị Các loại dao diện HMI bao gồm:  PO-Perator Panel: Màn hình vận hành  TP-Touch Panel: Màn hình cảm ứng  Multy Panel… Do phát triển chuẩn truyền thông công nghiệp phần mềm công nghiệp, nên việc trọng vào thiết kế hệ SCADA lựa chọn công cụ phần mềm để thiết kế giao diện HMI giải pháp tích hợp hệ thống vấn đề cốt lõi để xây dựng hệ thu thập điều khiển giám sát Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân Web Server SCADA Station T Flow Temp measur measur Modules of factory resource management VB, C++ Applications SCADA Station P Pressure measur Relation DB Realtime DB Actuator Analog I /O, Discrete I /O Configuration and maintenance Control objects Cấu trúc hệ thống điều khiển đại II CÁC LOẠI HỆ THỐNG SCADA Hệ thống SCADA chia thành nhóm với chức sau: Là hệ SCADA mang tính độc lập nối mạng, hệ SCADA khơng có khả đồ họa loại có khả xử lý đồ họa thông tin thời gian thực Hệ thống SCADA mờ (Blind) Đây hệ thống SCADA giản đơn, khơng có phận giám sát mà có nhiệm vụ thu thập xử lý liệu đồ thị Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân Ưu điểm là: Do cơng nghệ cấu thành mạng đơn giản nên có giá thành thấp Hệ thống SCADA độc lập Đây hệ có khả giám sát thu thập liệu với vi xử lý Hệ điều khiển hai máy móc, nên chủ yếu sử dụng đơn vị sản xuất có quy mơ nhỏ vừa Hệ thống SCADA mạng Đây hệ thống có khả giám sát thu thập liệu với nhiều vi xử lý Các máy tính giám sát nối mạng với Thường chúng sử dụng nhiều dây chuyền sản xuất nơi có nhiều máy móc cần phải điều khiển Thơng qua mạng truyền thơng, tồn hệ thống kết nối với phòng điều khiển cấp phân xưởng, phòng giám sát cấp cơng ty Hoặc có nhận tín hiệu điều khiển trực tiếp từ phòng quản lý phòng thiết kế Hệ thống SCADA xử lý đồ họa thơng tin thời gian thực Hệ thống có khả giám sát thu thập liệu Nhờ thông tin thu thập trước máy tính mà hệ có khả mơ q trình hoạt động hệ thống sản xuất Nhờ máy tính ghi lại tồn liệu q trình hoạt động hệ thống nên xảy cố hệ thống báo cho người vận hành, tự động xử lý lỗi xảy Đánh giá hệ SCADA Để đánh giá hệ điều khiển giám sát SCADA cần phải phân tích đặc điểm hệ thống theo số tiêu chuẩn như:  Khả hỗ trợ công cụ phần mềm điều khiển việc thực xây dựng hình giao diện  Số lượng chất lượng thành phần đồ họa có sẵn, khả truy cập cách kết nối liệu từ trình kỹ thuật có tốt khơng  Tính mở hệ thống, chuẩn hóa giao diện q trình, khả hỗ trợ xây dựng chức trao đổi tin tức (Messaging), xử lý kiện cố (Event and Alarm), lưu trữ thông tin (Archive and history) lập báo cáo (Reporting)  Tính thời gian thực hiệu suất trao đổi thông tin, với Windown hỗ trợ sử dụng mơ hình phần mềm ActiveX Control OPC Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân  Xem xét giá thành tổng thể hệ thống III CẤU TRÚC HỆ THỐNG SCADA Trong hệ thống SCADA cảm biến cấu chấp hành đóng vai trị giao diện thiết bị điều khiển với trình sản xuất Cịn 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 (Point to Point), thông qua mạng truyền thông công nghiệp Tín hiệu thu từ cảm biến tín hiệu nhị phân, tín hiệu số tím hiệu tương tự Khi xử lý máy tính phải chuyển đổi cho phù hợp với chuẩn giao diện vào/ra máy tính Các thành phần chính:  Giao diện trình: Là phần tử chấp hành, cảm biến, thiết bị đo, thiết bị chuyển đổi…  Thiết bị điều khiển tự động: Bao gồm điều khiển logic khả trình PLC (Programable Logic Controller), điều khiển chuyên dụng tỷ lệ vi tích phân PID, thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ CDC (Compact Digital Controller) máy tính điều khiển với phần mềm điều khiển chuyên dụng  Hệ thống điều khiển giám sát: Bao gồm phần mềm hỗ trợ giao diện người-máy HMI (Human Machine Interface), trạm kỹ thuật, trạm vận hành giám sát điều khiển cao cấp  Hệ thống truyền thông: gồm thiết bị ghép nối điểm điểm (Point to Point), Bus cảm biến/chấp hành, bus trường, bus hệ thống Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học vin k thut quõn s Hệthốngđiềukhiểngiámsát NI Nối trực tiếp NI Thiết bị điềukhiểntựđộng NI I/O NI Nối qua m ¹ng NI: (Network Interface ) GiaodiÖn m ¹ng I/O: ( Input /Output ) Vào/Ra NI I/O NI Cảmbiếnvàchấphành Qúatrìnhkỹthuật Hình 2.1: cơbản S SCADACADA HìnhCác 2: Cthành ácthànhphần phầncơ cđacđa hƯt hƯhèng Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật qn 10 IV MƠ HÌNH PHÂN CẤP CHỨC NĂNG 1) Mơ hình phân cấp: Tồn hệ thống điều khiển giám sát phân cấp chức sau: Mơ hình phân cấp dùng để săp xếp, phân loại chức TĐH hệ thống điều khiển giám sát Các chức phân thành nhiều cấp khác Càng cấp chức mang tính hơn, địi hỏi tính thời gian thực (Độ nhanh nhạy/thời gian phản ứng) phải cao Trong cấp cao tính thời gian thực giảm, lượng thơng tin cần truyền xử lý lớn Việc phân cấp chức giúp ta thuận lợi việc thiết kế hệ thống lựa chọn thiết bị a Cấp chấp hành: Chức cấp chấp hành đo lường, dẫn động chuyển đổi tín hiệu trường hợp cần thiết Tuy nhiên, thực tế phần tử cảm biến hay chấp hành có phần điều khiển riêng cho việc thực đo lường/truyền động xác nhanh nhạy Nó đảm nhận việc xử lý chuẩn bị thông tin trước đưa lên cấp điều khiển cao b Cấp điều khiển: Nhiệm vụ cấp điều khiển nhận thơng tin từ cảm biến, đo lường…Sau xử lý thơng tin theo thuật tốn định truyền đạt kết trở lại cấu chấp hành để điều khiển thiết bị Máy tính sử dụng, có chức theo dõi công cụ đo lường từ thực thao tác ấn nút đóng mở van, điều chỉnh cần gạt, núm xoay… Đặc điểm bật cấp điều khiển xử lý thông tin Cấp điều khiển cấp chấp hành gọi chung cấp trường (Field Lever) thiết bị cảm biến chấp hành Các điều khiển thường lắp ghép trực tiếp trường gần với hệ thống kỹ thuật c Cấp điều khiển giám sát Có chức giám sát vận hành q trình kỹ thuật, có nhiệm vụ hỗ trợ người sử dụng việc cài đặt ứng dụng, thao tác theo dõi, giám sát vận hành xử lý tình bất thường Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 16 thống lược bỏ bớt, giảm thiểu mặt người cơng ty Q trình điều khiển tối ưu hơn… Quy trình sản xuất hệ thống cung cấp nước sạch: Trong xí nghiệp cụ thể công ty cung cấp nước sạch, thơng thường có hai nhà máy sản xuất nước sạch; hệ thống đường ống cấp nước thuộc xí nghiệp Đặc điểm lớn công cấp nước nhà máy sản xuất nước, phòng chức xí nghiệp cơng ty cách xa Các hệ thống đường ống dẫn nước trải rộng địa bàn rộng lớn Cho nên việc liên kết tất khâu hệ thống yêu cầu quan trọng, để thực tốt quản lý, tổ chức sản xuất cung cấp nước Ưng dụng SCADA tự động hóa liên kết Quá trình sản xuất cung cấp nước cho công ty cung cấp nước Nhận thấy hệ thống này, mạng lưới đường ống phức tạp Các đường ống thường có kích thước khác ln phát triển rộng lớn tùy thuộc vào mức độ phát triển địa họ tiêu dùng nước Cho nên để cao hiệu điều hành cung cấp nước sạch, ta cần phải giám sát thông sỗ kỹ thuật sau:  Lượng nước thơ khai thác: Thơng số liên quan đến phí phải trả khai thác tài nguyên thông số liên quan đến đánh giá tổn thất nước Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 17  Các thông số đo lường cần giám sát/lưu trữ trình sản xuất cung cấp nước bao gồm: Mức nước bể nước thô/nước sạch, bể thuộc công đoạn trình xử lý nước; áp lực nước đường ống (Cả nhà máy sản xuất điểm cần thiết mạng lưới đường ống cung cấp nước sạch); độ PH, độ đục (NTU), độ lắng cặn (TDS)  Lượng cung cấp nước sạch: Tại đầu nhà máy tổng lượng nước hộ địa tiêu dùng nước Thông số liên quan đến việc thu tiền nước việc đánh giá tổn thất nước hiệu sản xuất kinh doanh  Tình trạng kỹ thuật thiết bị, máy móc nhà máy bao gồm: thơng báo trạng thái tức thời chất lượng kỹ thuật, lượng điện tiêu thụ Vậy, tất thông tin cần điều chỉnh thể trực quan hình dặt phòng chức liên quan đến việc điều khiển giám sát thu thập liệu Trong phạm vi đồ án, mô tả phận nhỏ chu trình cấp nước Đó đường ống phía bể nước qua xử lý Bao gồm giám sát bơm, van điều khiển, Sensor đo áp suất lưu lượng II Xây dựng cấu hình mạng SCADA cho hệ thống cung cấp nước Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com 18 Học viện kỹ thuật quân Printer ` Clien PC Screen 32In Modem TTĐĐ CTY BƯU ĐIỆN (Port Office) Đến xí nghiệp Đến xí nghiệp ADP ` Modem Cilend PC Modem Printer Sever PC Printer PĐĐ XN PĐĐ NM PLC1 KW KW Tín hiệu thể trạng thái cấu chấp hành AP1 PH1 FLOW NTU FLOW PH2 PH3 AP2 Lever NTU TDS Bể trộn Nguồn nước (Mạch nước ngầm , sơng/ hồ) Tín hiệu điều khiển cấu chấp hành Nhà máy sản xuất Nối với mạng đường ống cấp nước Nối với mạng đường ỗng cung cấ p nước Mạng đường ống cung cấp nước khu vực FLOW VAN1 Mạng đường ống cung cấp nước khu vực ADP HMI AP3 FLOW VAN2 AP4 PLC2 Tín hiệu điều khiển van Trạm vận hành van Hình 4: Cấu hình mạng SCADA cho hệ thống cung cấp nước Từ hình vẽ ta nhận thấy, hệ thống có dạng tổng thể sau: Trung tâm điều độ: Có chức giám sát, thu thập liệu trình sản xuất cung cấp nước xí nghiệp thành viên, để quản lý sản xuất kinh doanh Trung tâm đặt phịng điều khiển cơng ty Bao gồm :  Máy tính để bàn : Để giám sát, xử lý thu thập liệu với cấu hình tối thiểu sau : CPU loại Pentium IV/3Ghz, Ram 512Mb, Monitor 17’’ LCD, Hard Dish 80Gb, FDD 31/2’’; CD-RW/DVD 52X, Network Card LAN, Ethernet 10/100 Mbps; Hệ điều hành Windown Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 19 2000Pro/WinNT/WinXP (Khuyên dùng hệ điều hành miễn phí Linux UBUTU 7.04 trở lên) Và kèm theo đầy đủ phụ kiện khác : Mouse, keyboard, Port USB…  Màn hình giám sát: LCD, TV/Moniter có kết nối PC/RS232  Switch mạng truyền thơng (LAN switch): Có cấu hình tối thiểu Port giao tiếp RJ45, tốc độ truyền liệu 10/100Mbps Giao thức truyền thông hoạt động TCP/IP, UTP, ISO…  Modem sử dụng công nghệ quay số thuê bao điện thoại có tốc độ 56Kbps, tính bảo mật cao, sử dụng ứng dụng Internet Phịng điều độ xí nghiệp: Có chức điều khiển, giám sát thu thập liệu trình sản xuất nhà máy cung cấp nước mạng đường ống xí nghiệp phụ trách Tại phịng điều độ xí nghiệp bố trí máy tính chủ thực chức hệ SCADA Máy tính đặt máy tính nhỏ, thực chức điều khiển (Tức điều phối vận hành đồng thời máy tính kỹ thuật) giám sát thu thập liệu Máy tính chủ hoạt động liên tục 24/24h có cấu hình giống với máy tính phịng điều độ cơng ty Phòng điều độ nhà máy: Chức giám sát trường, nơi nhận thông tin từ cấp quản lý để thực nhà máy Nếu trường hợp phòng điều độ nhà máy đặt phịng điều độ xí nghiệp coi thực chức phịng điều độ xí nghiệp Tất máy tính thiết bị khác có cấu hình tương tự trung tâm điều độ cơng ty Tram vận hành van : Có chức điều khiển van đường ống (Chủ yếu ngã ba phân nhánh đường ống để bảo đảm lực nước mạng đường ống khu vực thu thập liệu lượng nước tiêu thụ khu vực đó) Trong trạm có PLC, hình tương tác người-máy HMI kết nối máy tính chủ Thiết bị ghép nối (Modem) Theo đường điện thoại, có chức đảm bảo truyền thơng máy tính Đây phương pháp có giá thành hợp lý doanh nghiệp Để thực hiện, doanh nghiệp liên hệ thuê bao theo đường truyền riêng với bưu điện sở Thiết bị chuyển đổi truyền thông ADP: Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 20 Chức kết nối truyền thơng PLC máy tính PC Các tín hiệu đo lường cần thiết để đưa điều khiển PLC gồm:  Ap lực nước (AP)  Hàm lượng Clo dư CLO  Độ PH  Độ đục NTU  Độ lắng cặn TDS  Lưu lượng nước (Flow)  Điện tiêu thụ trạm (Kw/TR)  Mức nước Lever  Các tín hiệu thể trạng thái cấu chấp hành (Bơm điện, biến tần ), van III 1) Một sô thiết bị sử dụng hệ thống cung cấp nước sạch: Cấu hình mạng SCADA biến tần cho trạm bơm Trong sản xuất cung cấp nước sạch, việc phải tiêu thụ lượng điện lớn (Đặc biệt trạm bơm thô nước sạch) Vì vậy, việc sử dụng kỹ thuật biến tần hệ truyền động điện trạm bơm đòi hỏi cấp thiết nhằm tiết giảm lượng tiêu thụ điện Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 21 Lúc tạo nên mạng SCADA biến tần trạm bơm đáp ứng nhu cầu thực tiễn hiệu sản xuất cao Hiện doanh nghiệp có nhu cầu thiết lập mạng SCADA biến tần nhằm thỏa mãn nâng cao lực quản lý tiết giảm lượng điện Tuy nhiên, để thiết lập hoàn chỉnh khai thác hết tính (Do phần mềm quy định) mạng đòi hỏi nguồn vốn đầu tư lớn, để nâng cao thiết bị máy móc trường cho phù hợp với đòi hỏi hệ thống SCADA 2) Đo lưu lượng (Flow): Để đo lưu lượng tức thời (m3/s) lưu lượng nước tích lũy m3 dịng nước chảy ống, dùng nhiều loại cảm biến lưu lượng như: lưu lượng kế Tuabin, lưu lượng kế khối lượng, lưu lượng kế điện từ, lưu lượng kế siêu âm Tuy nhiên sử dụng nhiều lưu lượng kế điện từ ưu điểm vượt trội Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 22 Cấu tạo: Nguyên lý hoạt động: Nguyên lý cảm biến đo lưu lượng kiểu điện từ, dựa luật cảm ứng điện từ Faraday: Một điện áp cảm ứng vật dẫn điện chuyển động qua từ trường Ở đây, vật dẫn điện dòng chảy nước chảy đường ống dẫn nước qua từ trường không đổi cuộn dây tạo Tùy thuộc vào tốc độ dòng chảy mà điện áp sinh điện cực khác Như giá trị điện áp mang thông tin tốc độ dòng chảy nước đường ống Điện áp đưa khối xử lý, hiển thị thông số lưu lượng tức thời lưu Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 23 lượng tích lũy lên hình hiển thị LCD, đồng thời truyền thông tin PLC mạng SCADA 3) Đo áp lực (AP): Thông thường áp lực nước đường ông quy định nhỏ 16 Bar Phổ biến hệ SCADA sử dụng đầu đo áp lực kèm theo hiển thị áp lực truyền dòng 4-20mA Đầu đo áp lực hoạt động dựa nguyên lý: thay đổi giá trị điện trở bán dẫn có áp lực P ép vào bề mặt tiếp xúc đầu đo, điện trở thay đổi làm thay đổi giá trị điện áp (hoặc dòng điện) đầu đưa đến hiển thị áp lực Đồng thời truyền tín hiệu 4-20mA (Hoặc áp 0-10VDC) mang thơng tin áp lực nước PLC 4) Đo độ đục (NTU) độ lắng cặn (TDS): Đo độ đục (NTU) độ lắng cặn (TDS) nước thô nước gồm đầu đo kèm theo điều khiển hiển thị Hình 6: cấu tạo cảm biến đo độ lắng cặn độ đục Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 24 Nguyên lý hoạt động: Đầu đo hoạt động nguyên lý phát nhận ánh sáng phản xạ, cường độ ánh sáng phản xạ thể mức độ đục lắng cặn nước thô hay nước hệ thống IV Phần mềm giao diện HMI (WinCC) Phần mềm WinCC sử dụng sản phẩm hãng Siermens Nó cung cấp đầy đủ chức hệ thống giao diện ngườimáy HMI, hỗ trợ trực tuyến việc giám sát điều khiển trình Với phương pháp lập trình trực quan, thơng qua hệ thống đồ họa, biến chương trình (Tag) hệ thống bảng ghi, WinCC cung cấp giao diện thân thiện với người sử dụng, cho phép mơ hình ảnh kiện xảy trình điều khiển, giúp người sử dụng theo dõi xử lý thơng tin dễ dàng can thiệp vào q trình sản xuất từ máy tính trung tâm Các đặc trưng phần mềm WinCC: Khả thiết kế đồ họa: Để thực công việc mô q trình hình ảnh trực quan, WinCC có giao diện hoàn chỉnh dành cho người sử dụng thơng qua trình ứng dụng thiết kế đồ họa (Graphics Designer) Trình ứng dụng Graphics Desiger giúp cho người lập trình vẽ lại tồn q trình phương thức kéo thả Chất lượng mô phụ thuộc vào thẩm mỹ khả thiết kế Việc mô thực qua đối tượng Smart Object, Windown Object chia thành hai bước: mô trạng thái tĩnh mô trạng thái động  Thể trạng thái tĩnh: Sử dụng đối tượng chuẩn để vẽ hình ảnh cần thiết Mỗi đối tượng chuẩn tạo có giá trị thuộc tính mặc định Người thiết kế cần đặt giá trị vị trí, kích thước, màu sắc…  Thể trạng thái động: WinCC có chức tiện ích phục vụ cho nhu cầu thể trạng thái động mặt đại diện hệ thống điều khiển Sự thay đổi giá trị biến chương trình thay đổi thuộc tính đối tượng Khả mang tính mềm dẻo tổ chức chương trình  Thể trạng thái liên động đối tượng: Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 25 Mang lại khả mềm dẻo việc thiết kế đồ họa Mỗi đối tượng thay đổi thuộc tính kéo theo thay đổi thuộc tính đối tượng khác ngược lại Phương pháp tổ chức xử lý liệu linh hoạt: Chương trình WinCC có nhiều hàm chuẩn thư viện Mỗi hàm đảm nhận chức khác Để mở rộng khả tạo linh hoạt việc lập trình ta xây dựng sở liệu riêng cho để phục vụ cho mục đích Cơ sở liệu viết ngôn ngữ C Visual Basic biên dịch phần mềm riêng WinCC Việc tổ chức xây dựng hàm thực Global Scrip  Các hàm chuẩn (Standard Funtion) Đây hàm chức riêng mà WinCC hỗ trợ cho người lập trình có thư viện WinCC Các hàm chuẩn sử dụng tất trình ứng dụng Người lập trình tạo hàm chuẩn hay thay đổi hàm chuẩn có sẵn Những yêu cầu xây dựng thay đổi hàm chuẩn dựa vào khả hiểu biết bề ngơn ngữ lập trình C  Các hàm ứng dụng (Project Function) Các hàm ứng dụng hàm mà WinCC cung cấp với mục đích sử dụng phạm vi ứng dụng cụ thể Các hàm kê khai Hearder file “Acfx.h” Người lập trình thay đổi hay xây dựng hàm ứng dụng để sử dụng phạm vi chương trình cụ thể  Các hàm nội (Internet Function) Đây thực chất hàm chức đặc biệt mà WinCC hỗ trợ Các hàm có phạm vi sử dụng nhiều ứng dụng khác xây dựng phần mềm WinCC Người lập trình sử dụng, không thay đổi hàm  Các hàm (Action) Các hàm (Background Function) hiểu đoạn mã liệu chạy ngầm chương trình để xử lý công việc xác định Người sử dụng phải xây dựng hoàn toàn hàm Các hàm hoạt động điều kiện gọi Trigger Các Trigger có ba dạng là: Acycle trigger, Cycle trigger, Tag triger Trong đó: Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 26 Acycle trigger: Điều kiện kích hoạt theo thời gian định sẵn Cycle trigger: Điều kiện kích hoạt theo thời gian chu kỳ Tag trigger: Điều kiện kích hoạt theo trạng thái biến phương thức thực điều khiển điều chỉnh: Các biến chương trình mà người lập trình khai báo Tag management biến điều khiển trực tiếp hay trung gian thiết bị điều khiển Các liệu trao đổi, cập nhật thông qua mạng, biến là: o Vùng vào Ix.x, IBx, IWx, IDWx o Vùng Qx.x, QBx, QWx, QDWx o Vùng nhớ Mx.x, MBx, MWx, MDWx Sự thay đổi biến phần mềm thay đổi vùng nhớ thiết bị Việc thay đổi, thu thập gán giá trị cho biến điều khiển thông qua hàm sau: o Int SetTagBit (“Name of Tag”, value) o Int GetTagBit (“Name of Tag”) o Int SetTagByte (“Name of Tag”, value) o Int GetTagByte (“Name of Tag”) o Int SetTagWord (“Name of Tag”, value) o Int GetTagWord (“Name of Tag”) o Int SetTagDWord (“Name of Tag”, value) o Int GetTagDWotd (“Name of Tag”) Hiển thị thông báo hệ thống: Trong trình điều khiển, hệ thống hồn chỉnh cần có chức dị tìm lỗi, khoanh vùng cố, đưa thông báo lời gợi ý xử lý cố cho người vận hành Phần mềm WinCC cung cấp cho người lập trình chức thơng qua q trình ứng dụng Alarm Logging Các dạng thơng báo lỗi là:  Thơng báo lỗi  Cảnh báo Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân  27 Hiển thị thông tin trạng thái Trên nguyên tắc thông báo gắn với biến chương trình Khi biến chương trình đạt tới giá trị đặt trước, có Bit xác định dựng lên tương ứng với thông báo Các thông báo bao gồm thông tin cố, vùng xảy cố Các thơng báo người lập trình tạo thơng qua trình ứng dụng Alarm Logging lưu trữ với tên định danh Để xác lập thơng báo chế độ chạy chương trình trước tiên phải gọi cửa sổ ứng dụng (Application Windows Object) thiết kế đồ họa Cửa sổ Application chọn bảng đối tượng chuẩn Sau xác định xem cửa sổ ứng dụng dùng để chạy ứng dụng nào, mục ta chọn Alarm Logging Khi chương trình có nhiều thông báo với tên định danh khác danh sách tên định danh ta chọn tên mà cần Thể thông tin thu thập dạng đồ thị (Displaying Measured Value) Việc thu thập liệu đo thiếu q trình điều khiển thực Thơng thường số liệu đo trình thu thập lưu trữ, hiển thị dạng bảng số, thị số, hàm thời gian, hay đồ thị Những giá trị có định danh phần mềm WinCC Sự hiển thị giá trị phụ thuộc vào q trình vật lý tác động bên ngồi Vì thông tin thể dạng giá trị theo thời gian ta cần phải có tham số thời gian vào WinCC hỗ trợ chức thể giá trị đo thơng qua trình ứng dụng Tag Logging Standard interface Cung cấp chuẩn truyền thông, giao diện cho phép thiết lập Drive nối với thiết bị điều khiển Siemens với thiết bị hãng khác Phần mềm WinCC có nhiều phiên phục vụ cho mơ hình hệ thống WinCC sản phẩm có tính an tồn hệ thống cao Để đảm bảo tính an tồn q trình vận hành, phần mềm có chức bảo vệ chống người ngồi xâm nhập, chức cảnh báo, thơng báo lỗi, hướng dẫn, thể phương pháp dễ thấy hình hay âm thơng qua Sound Card máy tính Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 28 Chức Redundancy (dự phòng) tránh cho hệ thống khỏi gián đoạn cố máy tính xảy ra, q trình sản xuất khơng bị gián đoạn mặt điều khiển WinCC phần mềm hệ thống mở o Chạy tất PC với vi xử lý Pentium o Có thể giao tiếp với nhiều loại PLC khác không hãng Siemens mà với PLC hãng Allen Bradley, GE Fanuc, Omron, Mitsubishi…thông qua giao diện truyền thông chuẩn o Có khả trao đổi liệu với ứng dụng Windows thông qua giao diện DDE, MS Excel hay MS SQL… o Cung cấp nhiều hàm thư viện chuẩn o Khả truy cập tới liệu thông qua sở liệu chuẩn ODBC, SQL C-API o Có thể tích hợp đối tượng từ ứng dụng khác OLE Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 29 KẾT LUẬN Trên giới thiệu nột hệ SCADA phục vụ sản xuất cung cấp nước đưa phần tử quan trọng đo lường để đảm bảo SCADA hoạt động mức tối thiểu phục vụ cấp quản lý hoạt động giám sát, điều độ, kinh doanh, vận hành với thực trạng trang thiết bị/máy móc trường đa phần doanh nghiệp sản xuất cung cấp nước nước ta Đối với doanh nghiệp chuyên sản xuất cung cấp nước sạch, vấn đề nâng cao hiệu vận hành nhà máy sản xuất nước hệ thống cung cấp nước đũi hỏi cấp bỏch nhằm đến mục tiêu: ổn định chất lượng nước, ổn định áp lực nước, quản lý lượng nước khai thác lượng nước tiêu thụ, vận hành quản lý hệ thống mỏy móc thiết bị, quản lý hệ thống đường ống cung cấp nước… tương lai quản lý đến tận địa chỉ, hộ tiêu thụ nước Đồ án giới thiệu vấn đề việc ứng dụng công nghệ Scada nhằm nâng cao lực quản lý, điều hành sản xuất cung cấp nước nhằm thỏa mục tiờu nờu trờn Vậy nhận thấy từ việc phõn tớch hệ thống rằng, cỏc doanh nghiệp sản xuất cung cấp nước đầu tư để thiết lập hệ SCADA phục vụ giám sát cấp quản lý cho dù thực trạng thiết bị/máy móc trường chưa đảm bảo khai thác hết chức hệ SCADA Sau đó, bước thơng qua sử dụng hệ SCADA mà nâng cao trỡnh độ hiểu biết … đội ngũ cán kỹ thuật/quản lý doanh nghiệp Để Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com Học viện kỹ thuật quân 30 từ nâng cấp dần thiết bị/máy móc trường, tiến tới đại hóa đồng trỡnh sản xuất cung cấp nước Hồ Anh Thắng đktđ2a- Mail: nguoidixayhokego2003@gmail.com ... hệ thống cung cấp nước sạch: Trong xí nghiệp cụ thể công ty cung cấp nước sạch, thơng thường có hai nhà máy sản xuất nước sạch; hệ thống đường ống cấp nước thuộc xí nghiệp Đặc điểm lớn công cấp. .. kết Việc ứng dụng hệ thống SCADA vào hệ thống cung cấp nước đòi hỏi cấp bách nhằm đạt mục tiêu sau:  Ổn định chất lượng nước  Ổn định áp lực nước  Quản lý lượng nước khai thác lượng nước tiêu... thiết bị sử dụng hệ thống cung cấp nước sạch: Cấu hình mạng SCADA biến tần cho trạm bơm Trong sản xuất cung cấp nước sạch, việc phải tiêu thụ lượng điện lớn (Đặc biệt trạm bơm thô nước sạch) Vì