Đang tải... (xem toàn văn)
Khi tài xế lái xe vào vị trí họng rót thì sẽ thực hiện quẹt thẻ, lúc này các thông số cần cài đặt được hiển thị và đưa vào hệ thống điều khiển, từ đó chạy ra các thông số cần thiết, sau khi rót xong nhân viên tiến hành in tích kê xăng dầu và xuất hoá đơn.
Mục lục Mở đầu .7 Đặt vấn đề .7 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu luận văn .8 2.1 Mục đích nghiên cứu đề tài 2.2 Nhiệm vụ nghiêm cứu đề tài Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát 10 1.1 Định nghĩa hệ thống SCADA 10 1.2 Phân loại hệ thống SCADA .10 1.3 Những chuẩn để đánh giá hệ thống SCADA 11 1.4 Cấu trúc chung hệ SCADA 13 1.5 Mơ hình phân cấp chức .15 1.5.1 Mơ hình phân cấp .15 1.5.2 Chức nhiệm vụ cấp 17 1.6 Kết luận 19 Chương 2: Hiện trạng hệ thống giám sát nhiên liệu trạm xăng, dầu .20 2.1 Hiện trạng hệ thống xuất nhập dầu .20 2.2 Đề xuất giải pháp .21 Chương 3: Giải pháp thực .22 3.1 Lựa chọn cấu trúc phần cứng .22 3.1.1 Sơ đồ cấu trúc phần cứng 22 3.1.2 Quy trình hoạt động hệ thống .23 3.1.3 Lựa chọn PLC 23 3.1.4 Lựa chọn hình HMI 31 3.2 Phần mềm TIA portal V14 35 3.3 Lưu đồ thuật toán .37 3.4 Xây dựng chương trình phần mềm .39 3.4.1 Bảng định địa đầu vào đầu 39 3.4.2 Chương trình đo tính tốn .40 3.4.3 Thiết kế giao diện cho hình HMI .46 3.5 Quy trình xuất nhiên liệu bến 49 3.6 Khảo sát thực nghiệm 50 Chương 4: Kết luận, đánh giá 52 4.1 Kết luận 52 4.2 Kiến nghị 52 Danh mục hình ảnh Hình 1.1: Cấu trúc chung hệ SCADA 13 Hình 1.2: Tổ chức truy cập hệ SCADA 14 Hình 1.3: Mơ hình phân cấp hệ thống SCADA 15 Hình 2.1: Quá trình xuất nhiên liệu lên xe chuyên dụng 20 Hình 3.1: Cấu trúc phần cứng .22 Hình 3.2: Signal boards .24 Hình 3.3: Signal module 25 Hình 3.4: CPU module S7-1200 25 Hình 3.5: Module mở rộng tín hiệu vào/ra 26 Hình 3.6: Module Analog 26 Hình 3.7: PLC S7-1200 27 Hình 3.8: Màn hình HMI .31 Hình 3.9: Hệ thống giám sát sử dụng HMI 32 Hình 3.10: Màn hình HMI Siemens .33 Hình 3.11: Màn hình HMI KTP700 BASIC DP – 6AV2123-2GA03-0AX0 34 Hình 3.12: Phần mềm TIA PORTAL V14 35 Hình 3.13: CT đo tính tốn thể tích Dầu 37 Hình 3.14: Chương trình 37 Hình 3.15: CT đo tính tốn thể tích Xăng 37 Hình 3.16: CT đo nhiệt độ Dầu 38 Hình 3.17: CT đo nhiệt độ Xăng 38 Hình 3.18: Khởi tạo đếm tốc độ cao HSC 40 Hình 3.19: Cấu hình cho điếm HSC 41 Hình 3.20: Cấu hình cho đếm HSC 41 Hình 3.21: Đặt thời gian cho HSC 42 Hình 3.22: Setup chân CV làm chân RESET HSC .42 Hình 3.23: Chuyển đổi tính tốn thể tích xăng .43 Hình 3.24: Setup chân CV làm chân RESET HSC .43 Hình 3.25: Chuyển dổi tính thể tích dầu 44 Hình 3.26: Chuyển đổi nhiệt độ 44 Hình 3.27: Đo nhiệt độ dầu 45 Hình 3.28: Đo nhiệt độ Xăng .45 Hình 3.29: Setup liệu để hiển thị hình HMI .46 Hình 3.30: Tạo đối tượng giao diện 46 Hình 3.31: Thêm đối tượng 47 Hình 3.32: Giao diện hình có đơn hàng 47 Hình 3.33: Xác nhận thơng tin đơn hàng 48 Hình 3.34: Hồn thành nhập đơn 48 Danh mục bảng Bảng 3.1: Định địa đầu vào 39 Bảng 3.2: Định địa đầu .39 Chương : Mở đầu Đặt vấn đề Với việc ngày phát triển nay, đất nước ta bước vào giai đoạn thực cơng nghiệp hóa đại hóa, tất nhà máy đất nước cần có thiết bị tự động hóa Ngành thiết bị tự động hóa ngành phổ biến Việt Nam, Với thời đại cơng nghiệp hóa nay, ngành thiết bị tự động trở nên quan trọng khu cơng nghiệp mọc lên song song với nhà máy sản xuất đời, lúc mà ngành kỹ thuật điều khiển tự động hóa thể rõ vai trị quan trọng Các nhà máy hoạt động liên tục đòi hỏi thiết bị cần thiết phải sản xuất liên tục để đáp ứng nhu cầu hoạt động nhà máy Bên cạnh thiết bị tự động hóa thuộc nhóm ngành điện-điện tử dùng để cơng việc thực mà khơng có giúp đỡ can thiệp trưc tiếp người Nó có nghĩa thực nhiệm vụ đặc biệt với giúp đỡ mạch điện truyền động điện Thiết bị tự động luôn khẳng định ngành có hiệu hầu hết ngành công nghiệp công ty Thiết bị tự động thiết kế để phục vụ dây chuyền sản xuất tự động nhà máy: trạm xăng dầu, xi măng, sắt thép, nước giải khát, dược phẩm, nhà máy bia, cung cấp lắp đặt thiết bị hạ tầng tự động…… Vì vậy, nhà sản xuất giới cho đời loại PLC, cáp lập trình, motor, van điện để đáp ứng nhu cầu nhà máy Việc hoạt động liên tục máy móc làm cho q trình hoạt động thiết bị tự động bị giảm chất lượng, ngành thiết bị điện tự động đời để kịp phục vụ cho trình sản xuất nhà máy Xăng dầu loại hàng hóa quan trọng xăng dầu yếu tố đầu vào quan trọng chưa thể thay sản xuất, xăng dầu lượng phục vụ dân sinh, quốc phòng an ninh Như biết nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến mật độ xăng dầu từ tình hình thực tế việc nghiên cứu thiết kế hoàn thiện hệ thống đo kiểm soát nhiệt độ, lưu lượng xuất xăng dầu giảm tổn hao, kiểm sốt xăng dầu tốt Vì em chọn đề tài luận văn là: “Nghiên cứu thiết kế hệ thống tự động hóa, hệ thống giám sát nhiệt độ thể tích áp dụng cho kho cảng xăng dầu sơng giang-petrolimex Quảng Bình” Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu luận văn 1.1 Mục đích nghiên cứu đề tài Nghiên cứu cấu trúc hệ thu thập giám sát liệu, từ làm sở thiết kế hệ thống giám sát tự động, ứng dụng cho kho cảng xăng dầu sơng Giang Petrolimex Quảng Bình Nâng cao khả thực dự án tự động hoá cảng xăng dầu nhà máy công nghiệp khác Giúp nâng cao khả nghiên cứu giảng viên để nâng cao chất lượng đào tạo cho sinh viên ngành: Năng lượng, tự động hoá, hệ thống điện… Là giáo cụ dạy học cho sinh viên ngành lượng, tự động hoá hệ thống điện Hệ thống mơ hình thu nhỏ cảng or trạm xăng dầu, giúp sinh viên sau trường làm quen tiếp cận công nghệ sản xuất nhà máy điện cách nhanh 1.2 Nhiệm vụ nghiêm cứu đề tài Tìm hiểu cấu trúc hệ thu thập giám sát liệu Khảo sát hệ thống tự động hóa, hệ thống giám sát nhiệt độ thể tích áp dụng cho kho cảng xăng dầu sơng giang-petrolimex Quảng Bình Khảo sát điểm đo: (nhiệt độ, điện áp, dòng điện, tốc độ ), lựa chọn cảm biến sử dụng cho hệ thống Nghiên cứu thiết bị điều khiển trình Nghiên cứu phần cứng phần mềm SIMATIC S7 – 1200 Nghiên cứu phần mềm giao diện điều khiển HMI hãng SIEMENS Nghiên cứu thực nghiệm Khảo sát, thực nghiệm quan hệ đặc tuyến cảm biến với số PLC Xây dựng chương trình phần mềm giám sát tự động cho hệ thống hệ thiết bị điều khiển logic khả trình (PLC S7 – 1200) Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển giám sát 1.1 Định nghĩa hệ thống SCADA SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu, nói cách khác hệ thống hỗ trợ ng ười việc giám sát điều khiển từ xa, cấp cao hệ điều khiển tự động thơng thường Để điều khiển giám sát từ xa hệ SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải liệu hệ giao diện người máy (HMI Human Machine Interface) Trong hệ thống điều khiển giám sát HMI thành phần quan trọng không cấp điều khiển giám sát mà cấp thấp người ta cần giao diện người máy để phục vụ cho việc quan sát thao tác vận hành cấp điều khiển cục Vì lý giá thành, đặc điểm kỹ thuật nên hình vận hành (OP Operator Panel), hình chạm (TP - Touch Panel), Multi Panel chuyên dụng sử dụng nhiều chiếm vai trò quan trọng Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống hệ thống mạng thiết bị có nhiệm vụ tuý thu thập liệu từ trạm xa truyền tải khu trung tâm để xử lý Trong hệ thống hệ truyền thơng phần cứng đặt lên hàng đầu cần quan tâm nhiều Trong năm gần tiến vượt bậc công nghệ truyền thông công nghiệp công nghệ phần mềm công nghiệp đem lại nhiều khả giải pháp nên trọng tâm công việc thiết kế xây dựng hệ thống SCADA lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện giải pháp tích hợp hệ thống 1.2 Phân loại hệ thống SCADA Các hệ thống SCADA phân làm bốn nhóm với chức năng: - SCADA độc lập / SCADA nối mạng SCADA khơng có khả đồ hoạ / SCADA có khả xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực Bốn nhóm hệ thống SCADA: Hệ thống SCADA mù (Blind): Đây hệ thống đơn giản, khơng có phận giám sát Nhiệm vụ chủ yếu hệ thống thu thập xử lý liệu đồ thị Do tính đơn giản nên giá thành thấp Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực: Đây hệ thống SCADA có khả giám sát thu thập liệu Nhờ tập tin cấu hình máy khai báo trước mà hệ có khả mơ tiến trình hoạt động hệ thống sản xuất Tập tin cấu hình ghi lại trạng thái hoạt động hệ thống Khi xảy cố hệ thống báo cho người vận hành để xử lý kịp thời Cũng hệ phát tín hiệu điều khiển dừng hoạt động tất máy móc Hệ thống SCADA độc lập: Đây hệ có khả giám sát thu thập liệu với vi xử lý Hệ điều khiển hai máy móc Vì hệ phù hợp với sản xuất nhỏ, sản xuất chi tiết Hệ thống SCADA mạng: Đây hệ có khả giám sát thu thập liệu với nhiều vi xử lý Các máy tính giám sát nối mạng với Hệ có khả điều khiển nhiều nhóm máy móc, tạo nên dây chuyền sản xuất Qua mạng truyền thông, hệ thống kết nối với phịng quản lý, phịng điều khiển, nhận định điều khiển trực tiếp từ phòng quản lý từ phịng thiết kế Từ phịng điều khiển điều khiển hoạt động thiết bị xa 1.3 Những chuẩn để đánh giá hệ thống SCADA Để đánh giá hệ thống điều khiển giám sát SCADA ta cần phải phân tích đặc điểm hệ thống theo số tiêu chuẩn sau: Khả hỗ trợ công cụ phần mềm việc thực xây dựng hình giao diện Số lượng chất lượng thành phần đồ hoạ có sẵn, khả truy cập cách kết nối liệu từ trình kỹ thuật (trực tiếp từ cấu chấp hành, sensor, module vào/ra qua PLC hay hệ thống bus trường) Tính mở hệ thống, chuẩn hố 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, Windows: hỗ trợ sử dụng mơ hình phần mềm WINCC Tên khối sau: Tên khối liệu DB_Visual_Receive (DB5) DB_Visual_Receive2 (DB6) DB_Visual_Send (DB2) Nội dung Nhận liệu từ Visual cho họng xăng Nhận liệu từ Visual cho họng dầu Gửi liệu thực tế lên visual studio (*) Khối nhận liệu từ Scada cho họng xăng (*) Khối nhận liệu từ Scada cho họng dầu (*) Khối gửi liệu lên Scada (Visual Studio) (*) Chương trình cho họng xăng dầu nhau: (*) Chương trình gửi liệu lên Scada (*) Chương trình đưa liệu đầu output PLC 3.1.3 Tạo sở liệu cho SQL Sử dụng phần mềm Microsoft SQL Server để tạo bảng với liệu sau: (*) Nội dung chi tiết bảng sau: TT Dữ liệu Card_ID Cust_Name Car_ID Driver_Name Order_NO Tank_No Volume_Slot_1 Volume_Slot_2 Nội dung Số thẻ xe Khách hàng Mã phương tiện Tên lái xe Số lệnh Mã bể Dung tích ngăn Dung tích ngăn Định dạng nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) float float 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Volume_Slot_3 Product_Code_1 Product_Code_2 Product_Code_3 act_Weight_Slot_1 act_Weight_Slot_2 act_Weight_Slot_3 act_Temp_Slot_1 act_Temp_Slot_2 act_Temp_Slot_3 Stime_Slot_1 Stime_Slot_2 Stime_Slot_3 Etime_Slot_1 Etime_Slot_2 Etime_Slot_3 Status Dung tích ngăn Mã hàng ngăn Mã hàng ngăn Mã hàng ngăn Khối lượng thực ngăn Khối lượng thực ngăn Khối lượng thực ngăn Nhiệt độ ngăn Nhiệt độ ngăn Nhiệt độ ngăn Time bắt đầu ngăn Time bắt đầu ngăn Time bắt đầu ngăn Time kết thúc ngăn Time kết thúc ngăn Time kết thúc ngăn Trạng thái float nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) float float float float float float nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) nvarchar(50) int 3.1.4 Thiết kế giao diện cho hình HMI (*) Sử dụng phần mềm Visual studio để thiết kế giao diện Scada sau: (*) Thực đoạn code để kết nối PLC với Visual studio đồng thời kết nối với sở liệu SQL (chi tiết kiểm tra code phần mềm) (*) Các bước thao tác vận hành phần mềm: Bước 1: Khi xe xuất họng (xăng dầu) tài xế quẹt thẻ, lúc liệu lên hình Nếu thẻ hỏng tài xế nhập vào ID thẻ xe, lúc liệu tồn hiển thị màu xanh, đồng thời liệu ok Nếu liệu khơng tìm thấy hiển thị cảnh báo họng dầu bên BƯớc 2: Sau nhân viên nhấn nút xác nhận hệ thống bắt đầu chạy sau (họng xăng): Bước 3: Sau bơm xong khoang thứ xe tài xế tuỳ vào đơn hàng cho khoang để lựa chọn tiếp, nếu cịn đơn hàng khoang dầu kiểm tra bơm tiếp cho khoang dầu Bước 4: Sau xe bơm xong nhân viên qua tab quản lý liệu để tiến hành xuất tích kê Bước 4.1: Nhân viên nhập mã ID xe đồng thời chọn ngày hơm Bước 4.2: Nhấn nút tìm kiếm đồng thời click vào hàng có mã ID xe, sau liệu hiển thị phần bên lúc nhấn nút xuất đơn liệu hiển thị lên hình báo cáo sau: Bước 5: Nhân viên nhấn nút in để in tích kê Bước 6: Nhân viên tạo đơn hàng tay thông qua giao diện “tạo liệu” 3.3 Khảo sát thực nghiệm Trên thực tế áp dụng hệ thống SCADA vào kho cảng xăng dầu sơng Giang – Petrolimex Quảng Bình mang lại hiệu rõ dệt tích cực: Đưa cơng nghệ hóa vào cơng đoạn nhập xuất xăng dầu thay dùng sức người phương pháp thủ cơng Thu thập liệu điều khiển giám sát trình nhập xuất thơng qua hình máy tính đưa giá trị trả thông qua cảm biến mà không cần đo đạc phương pháp truyền thống vừa sai số khơng xác lẫn vất vả cho người giám sát Giờ giá trị hiển thị lên hình hệ thống lưu trữ lại phần mềm Người sử dụng dễ dàng truy xuất liệu lẫn tổng hợp lại dễ sàng sau trình nhập xuất Dễ dàng quản lý sản lượng lẫn mã đơn hàng mà thao tác nhập xuất cần thực bàn phím, từ người sử dụng quản lý sản lượng sau lần xuất nhập hàng tính tốn sai số, đưa số liệu xác cách nhanh chóng thuận tiện máy tính mà khơng cần tính tốn thủ cơng trước theo dõi tận chỗ nhập xuất mà cần người sử dụng cần ngồi trước máy tính hệ thống SCADA thực thao tác điều khiển nhập xuất từ hệ thống trả giá trị đo đạc 3.1 Kết luận 3.1.5 Kết luận Chương trình giao diện giám sát hoạt động tốt, thể thông số mà người sử dụng yêu cầu hiển thị nhiệt độ, thể tích lên HMI người sử dụng dễ dàng nắm bắt số liệu, lẫn có q trình thu thập liệu trước thuận tiện cho việc theo dõi đánh giá đưa số liệu chuẩn xác so với cách nhập xuất đo đọc liệu xăng truyền thống đánh giá độ hiệu hệ thống Đánh giá sai số so với phương pháp truyền thống Nâng cao khả thực tự động hóa nhiều lĩnh vực ngành nghề Cải tiến phương pháp nhập xuất xăng dầu truyền thống nhiều sai số mà lại khơng xác tốn nhiều nhân cơng lẫn sức người Một bước so với việc nhập xuất mà đa phần xăng nước ta sử dụng dùng sức người khơng áp dụng máy móc Dần dần đưa tới máy móc hóa hồn tồn q trình xăng nước phát triển 3.1.6 Kiến nghị Tiếp tục cải tiến phần cứng phần mềm tiếp cận với công nghệ để cải tiến nâng cao hệ thống giám sát điều khiển cách tối ưu xác Bổ sung thêm phần thu thập liệu hệ thống web tự động gửi liệu lên hệ thống web Xây dựng hệ thống web để người sử dụng dễ dàng giám sát nắm bắt liệu lẫn đẩy liệu lên web Do bên Siemen hỗ trợ người dùng mạnh phần websever để dễ dàng thu thập liệu Cố gắng cải tiến để nhân rộng mơ hình vào thực tế áp dụng rộng rãi cho trạm xăng áp dụng cho lĩnh vực khác ... lượng dầu I0.0 Xung đọc lưu lượng xăng I0.1 Analog lưu lượng xăng IW64 Analog nhiệt độ xăng IW66 Analog lưu lượng dầu IW68 Analog nhiệt độ dầu IW70 Bảng 3.1: Định địa đầu vào Chức Bơm dầu Van dầu. .. viên ngành: Năng lượng, tự động hoá, hệ thống điện… Là giáo cụ dạy học cho sinh viên ngành lượng, tự động hoá hệ thống điện Hệ thống mơ hình thu nhỏ cảng or trạm xăng dầu, giúp sinh viên sau... cụ thể toán tự động hoá ta xây dựng hệ SCADA thực số nhiệm vụ tự động hoá như: thu thập giám sát từ xa đối tượng, điều khiển đóng cắt từ xa lên đối tượng, điều chỉnh tự động từ xa với đối tượng