Truy xuất thông tin và điều khiển quá trình công nghệ trên nền tảng web

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - ĐẶNG HỮU THỌ TRUY XUẤT THÔNG TIN VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ TRÊN NỀN TẢNG WEB Chuyên ngành : Tự Động Hóa Mã số ngành : 02.05.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2006 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS.Trương Đình Chaâu Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm BIỂU MẪU TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày tháng năm 200 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Phái: Ngày, tháng, năm sinh: Nơi sinh: Chuyên ngành: MSHV: I- TÊN ĐỀ TÀI: II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực LV ghi Quyết định giao đề tài): IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi rõ học hàm, học vị, họ, tên): CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Học hàm, học vị, họ tên chữ ký) CN BỘ MÔN QL CHUYÊN NGÀNH Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội đồng chun ngành thơng qua TRƯỞNG PHỊNG ĐT – SĐH Ngày tháng năm TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH (Ghi chú: Học viên phải đóng tờ nhiệm vụ vào trang tập thuyết minh LV) Đặng Hữu Thọ TS Trương Đình Châu Lời cám ơn Trong thời đại bùng nổ thông tin nay, ứng dụng đời sống, sản xuất ngày đại phức tạp Với yêu cầu hệ thống mang tính mở cao đưa đến hiệu ngày cao Để đạt điều đó, lónh vực tự động hóa công nghiệp xuất thêm khái niệm Tìm hiểu khái niệm lónh vực tự động hóa công nghiệp, mối quan hệ thành phần, lớp điều quan trọng việc tích hợp hệ thống, mở rộng ứng dụng Do vậy, chọn đề tài Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web làm đề tài luận văn thạc só Tôi xin chân thành cảm ơn bạn lớp cao học ngành Điều khiển học Kỹ thuật K15, thầy cô môn Điều khiển tự động khoa Điện-Điện tử, đại học Bách khoa Tp HCM Đặc biệt thầy Trương Đình Châu nhiệt tình giúp đỡ để hoàn thành luận văn Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ TS Trương Đình Châu Tóm tắt Trong lónh vực tự động hóa trình công nghệ, sản xuất doanh nghiệp - xí nghiệp, việc tích hợp thành phần hệ thống điều khiển vấn đề đặt lên hàng đầu Việc tích hợp hệ thống cách hợp lý mang lại nhiều lợi ích tiết kiệm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động, tăng khả mở rộng cho hệ thống Một kỹ thuật đại vấn đề tích hợp hệ thống truy xuất thông tin dựa tảng Web Trong khuôn khổ luận văn tác giả phân tích, lựa chọn xây dựng công cụ cho việc tích hợp thành phần hệ thống điều khiển công nghệ chuẩn - Web Mô hình truy xuất thông tin trình công nghệ dựa tảng Web mang lại nhiều ưu điểm so với mô hình truyền thống Để giải vấn đề luận văn đặt thực nhiệm vụ: Giả lập trình đối tượng động Simulink Matlab Thực kết nối OPC Server với đối tượng động Thực kết nối phần mềm HMI với trình động thông qua OPC Server Thực kết nối OPC Client COM OPC Server COM giao thức HTTP Xây dựng OPC Client XML để truy xuất OPC Server DA COM thông qua giao thức HTTP, WebService Xây dựng Web server truy cập đến trình công nghệ thông qua OPC Server; dùng trình duyệt Interner Explorer để hiển thị thông tin trình công nghệ theo giao thức HTTP qua mạng internet Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ TS Trương Đình Châu Luận văn thực việc phân tích, tổng hợp kỹ thuật Tiến đến, xây dựng mô hình truy xuất động thông tin trình thông tin trình công nghệ Và cụ thể đạt kết như: Đưa nhìn tổng thể vấn đề truy xuất thông tin trình công nghệ Tích hợp phần mềm HMI với đối tượng thông qua OPC; thực việc hiển thị động thông tin trình công nghệ trình duyệt Internet Explorer Thực OPC XML client truy xuất vào OPC server COM truyền thống giao thức HTTP WebService Thực liên kết OPC client COM OPC server COM với giao thức HTTP OPCXML gateway Luận văn nêu toàn mối liên kết trình công nghệ từ cấp thấp đến cấp cao Do vậy, kỹ sư điều khiển tích hợp hệ thống cách dễ dàng Việc mở rộng ứng dụng thực dễ dàng Có thể ứng dụng việc tích hợp hệ thống nêu nhiều lónh vực dầu khí, điện lực, cung cấp nước, hàng không… Luận văn phát triển nghiên cứu sâu OPC XML Webservice tạo phần mềm ứng dụng, đồng thời thực mô đối tượng có liên kết với OPC gần với thực tế sản xuất Nghiên cứu phương pháp điều khiển dự báo mô hình ứng dụng công nghiệp Phát triển, xây dựng OPC server theo đặc tả UA (Universal Architecture), cấu trúc mang tính mở Phát triển OPC theo công nghệ NET, điều làm tăng khả sử dụng OPC Phát triển việc truy xuất thông tin theo chuẩn khác môi trường internet Ứng dụng giao thức HTTPs để thực vấn đề bảo mật hệ thống Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ TS Trương Đình Châu OPC, tảng Web khái niệm lónh vực tự động hóa công nghiệp ngày phát triển mạnh Do vậy, nghiên cứu OPC, tảng web, truy xuất thông tin qúa trình công nghiệp thông qua chuẩn khác cần thiết công công nghiệp hóa, đại hóa Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ TS Trương Đình Châu Mục lục Chương .7 Toång quan .7 1.1 Mục tiêu đề tài 1.2 Tính cấp thiết đề tài 1.3 Phân tích so sánh phương pháp truy xuất thông tin trình công nghệ 1.3.1 Truy xuaát thông tin trình công nghệ truyền thống 1.3.2 Truy xuất thông tin dựa Web 14 1.4 Caùc vấn đề cần giải 18 Chương 20 Phân tích công nghệ thiết kế hệ thống .20 2.1 COM (Component Object Model) 20 2.2 OPC 23 2.2.1 Toång quan 23 2.2.2 Các đối tượng (Objects) giao tiếp (Interfaces) .27 2.2.3 Đặc tả OPC Data Access (OPC DA) 28 2.3 Webservice vaø OPC XML 36 2.3.1 Giới thiệu Web Service 36 2.3.2 Vai trò Web Service .36 2.3.3 Đặc tả OPC XML 1.0 37 2.4 Giả lập trình công nghệ đối tượng động 49 2.4.1 Điều khiển dự báo mô hình (MPC) điều khiển trình (Proccess control) 49 2.4.2 Sử dụng MPC Toolbox để xây dựng điều khiển MPC cho lò công nghiệp&giám sát hệ thống OPC 53 Chương 57 Kết qủa thực hieän 57 3.1 Toång quan 57 3.2 OPC XML DA Client truy xuất thông tin trình công nghệ thông qua OPC Server 59 3.3 OPC Client COM truy xuất OPC Server COM web service giao thức HTTP 60 3.4 Mô hình trình duyệt IE hiển thị thông tin trình điều khiển hệ thống qua Internet 61 3.5 HMI truy xuất vào thông tin thiết bị thông qua OPC Server 62 Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ TS Trương Đình Châu 3.6 OPC Server kết nối với thiết bị theo giao thức khác 63 Chương 64 Kết luận hướng phát triển đề tài 64 4.1 Kết luận 64 4.2 Hướng phát triển 65 Taøi liệu tham khảo 67 Phuï luïc 69 Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ TS Trương Đình Châu Chương Tổng quan 1.1 Mục tiêu đề tài Tích hợp thành phần hệ thống điều khiển đa cấp vấn đề đặt lên hàng đầu việc thực tự động hóa trình công nghệ, sản xuất doanh nghiệp - xí nghiệp Việc tích hợp hệ thống cách hợp lý mang lại nhiều lợi ích tiết kiệm chi phí sản xuất, nâng cao suất lao động, tăng khả mở rộng cho hệ thống Một kỹ thuật đại vấn đề tích hợp hệ thống truy xuất thông tin dựa tảng Web Mục tiêu đề tài phân tích tổng hợp kỹ thuật tích hợp xây dựng mô hình truy xuất thông tin động trình công nghệ dựa tảng Web 1.2 Tính cấp thiết đề tài Tự động hóa công nghiệp lónh vực ngày phát triển mạnh mẽ, tích hợp tất công nghệ đại Tuy nhiên, việc nghiên cứu cách tổng quan tự động hóa công nghiệp, kỹ thuật thực lónh vực chưa thực cách đầy đủ Hầu hết đề tài lónh vực trước tập trung vào việc xây dựng giao diện HMI để mô hệ thống xây dựng hệ thống SCADA để liên kết với PLC Ở Việt Nam nay, sử dụng hệ thống SCADA phụ thuộc vào từ phần cứng phần mềm nhà cung cấp (ví dụ, Siemens, Omron, …) Cho nên, vấn đề chi tiết hệ thống phụ thuộc từ đầu đến cuối vào nhà cung cấp này, tốn nhiều kinh phí cho việc bảo trì hệ thống (thuê chuyên gia nước ngoài) Chuyên gia tích hợp hệ thống chưa chuyên nghiệp hóa cho Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web 73 Đặng Hữu Thọ HRESULT Reset( void); HRESULT Clone(ppEnumItemAttributes); TS Trương Đình Châu Custom Interface/Client side IOPCDataCallback HRESULT OnReadComplete(dwTransid, hGroup, hrMasterquality, hrMastererror, dwCount, phClientItems, pvValues, pwQualities, pftTimeStamps, pErrors,); HRESULT OnWriteComplete(dwTransid, hGroup, hrMastererr, dwCount, phClientItems, pErrors); HRESULT OnCancelComplete(dwTransid, hGroup); HRESULT OnDataChange(dwTransid, hGroup, hrMasterquality, hrMastererror, dwCount, phClientItems, pvValues, pwQualities, pftTimeStamps, pErrors,); IOPCShutdown void ShutdownRequest(szReason); IAdviseSink (old) void OnDataChange(pFE, pSTM); Note: all other functions can be stubs which return E_NOTIMPL Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ 74 TS Trương Đình Châu Phụ lục WSDL (Web Service Discription Language) cuûa OPC XML DA 1.0 - - - - - - - - - - - - Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ - - - - - 75 TS Trương Đình Châu Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ 76 TS Trương Đình Châu - - - - - - - - - - - Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ - - - - - - - 77 TS Trương Đình Châu Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ - - - - - - - - 78 Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ 79 TS Trương Đình Châu - - - - - - - - - - - - - - - Truy xuaát thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ - - - - - 80 TS Trương Đình Châu Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ - - - - - 81 TS Trương Đình Châu Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ - - - - - 82 TS Trương Đình Chaâu Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ 83 TS Trương Đình Châu - - - - - - - - - - - Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thoï - - - - - - - - - - - - - - - 84 TS Trương Đình Chaâu Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ 85 TS Trương Đình Châu - - - - - - - - - - - - - - Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ - - - - - - - - - - - - - - 86 TS Trương Đình Châu Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ 87 TS Trương Đình Châu - - Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web ... hiển thị thông tin trình điều khiển hệ thống qua Internet 61 3.5 HMI truy xuất vào thông tin thiết bị thông qua OPC Server 62 Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng... Truy xuất thông tin theo DDE, DCOM bị chặn bời FireWall Truy xuất thông tin điều khiển trình công nghệ tảng Web Đặng Hữu Thọ 14 TS Trương Đình Châu Các máy tính muốn truy xuất thông tin qúa trình. .. truy xuất thông tin trình công nghệ trên, mô hình truy xuất thông tin trình công nghệ dựa tảng Web mang lại nhiều ưu điểm so với mô hình truy? ??n thống Do vậy, đề tài có nhiệm vụ thể trình truy xuất