Thiết kế hệ scada giám sát và thu thập số liệu điện năng

Chương GIỚI THIỆU VỀ SCADA VÀ HMI I.Khái niệm SCADA HMI Thị trường tiêu thụ hàng hoá đòi hỏi không ngừng nâng cao chất lượng, giảm giá thành, đổi kết cấu, mẫu mã sản phẩm Nhu cầu đặt yêu cầu tìm kiếm phương thức sản xuất để tạo nên dây chuyền sản xuất tự động cho phép nhanh chóng thay đổi mẫu mã, loại sản phẩm Dây chuyền tự động “cứng” gồm nhiều thiết bị tự động chuyên dùng đòi hỏi vốn đầu tư lớn, nhiều thời gian để thiết kế chế tạo, lúc quy trình công nghệ cải tiến, nhu cầu chất lượng quy cách sản phẩm thay đổi Bởi nhu cầu mền hoá hay linh hoạt dây chuyền sản xuất ngày tăng Các dây chuyền sản xuất có khả thay đổi nhanh chóng lại không tốn nhiều công suất để chuyển sang sản xuất sản phẩm mới, sang quy trình công nghệ Để đáp ứng nhu cầu trên, yêu cầu phải có hệ thống sản xuất Hệ thống sản xuất tự động linh hoạt hay gọi tắt hệ thống sản xuất linh hoạt (FMS) áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật tin học, kỹ thuật điều khiển số, điều khiển người máy Đặt biệt mô hình sản xuất tự động Workcell –tế bào sản xuất tự động –là đơn vị có khả làm việc độc lập hoàn toàn với phận khác nhà máy, đảm đương việc thực hoàn tất công đoạn quy trình sản xuất Một workcell đại biến đổi chức làm việc để phù hợp với nhu cầu kết nối với workcell khác để tạo nên dây chuyền sản xuất linh hoạt Dây chuyền công nghiệp dùng người máy điều khiển máy tính điện tử với thiết bị gia công điều khiển số dạng NC CNC tạo khả dễ dàng thay đổi quy trình làm việc, thuyên chuyển công việc thực chủ yếu thay đổi chương trình cho máy tính Các thiết bị thay dần máy tự động “cứng” Hệ thống sản xuất linh hoạt bao gồm nhiều vấn đề phức tạp như: cấu trúc tổ chức, quản lý phần tử hệ thống đến việc đánh giá lợi ích, vấn đề xã hội mà hệ thống sản xuất gây Hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu (SCADA) phương thức tiên tiến điều khiển hệ thống sản xuất tự động công nghiệp phương thức điều khiển SCADA ứng dụng vào việc giám sát điều khiển tế bào sản xuất workcell Vậy ta giới thiệu sơ lược hệ thống SCADA Hệ SCADA đời vào năm 80 sở ứng dụng kỹ thuật tin học, mạng máy tính truyền thông công nghiệp SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành Giống nhiều từ viết tắt có tính truyền thống khác, khái niệm SCADA ( Supervisory Control And Acquisition) hiểu với ý nghóa khác nhau, tuỳ theo lónh vực ứng dụng theo thời gian Có thể, nói tới SCADA người ta liên tưởng tới hệ thống mạng thiết bị có nhiệm vụ tuý thu thập liệu từ trạm xa truyền tải khu trung tâm để xử lý Các hệ thống ứng dụng công nghiệp khai thác dầu khí phân phối lượng ví dụ tiêu biểu Theo cách hiểu này, vấn đề truyền thông đặt lên hàng đầu Trong nhiều trường hợp, khái niệm SCADA “None-SCADA “ lại dùng để phân biệt giải pháp điều khiển giám sát dùng công cụ phần mềm chuyên dụng (ví dụ FIX, InTouch, WinCC, Lookout,…) hay phần mềm phổ thông (Acess, Excel, Visual Basic, Delphi, Jbuilder,…) Ở đây, công nghệ phần mềm vấn đề quan tâm chủ yếu Nói cách tổng quát, hệ SCADA khác hệ thống điều khiển giám sát, tức hệ thống hỗ trợ người việc quan sát điều khiển từ xa, cấp cao hệ điều khiển thông thường Đương nhiên, để quan sát điều khiển từ xa cần phải có hệ thống truy cập ( không thu thập! ) truyền tải liệu, cần phải có giao diện người -máy (Human - Machine Interface, HMI) Tuỳ theo trọng tâm nhiệm vụ mà người ta có cách nhìn khác Tuy nhiên hệ SCADA thường phải có đủ thành phần sau : +Giao diện người – máy (sơ đồ công nghệ, đồ thị, phím thao tác,…) +Cơ sở hạ tầng truyền thông công nghiệp +Phần mềm kết nối với nguồn liệu (drivers cho PLC, module vào/ra , cho hệ thống bus trường +Cơ sở liệu trình +Các chức hỗ trợ trao đổi tin tức(Messaging ) xử lý cố (Alarm) Hỗ trợ lập báo cáo (Reporting) Hay nói cách tổng quát hơn, hệ SCADA bao gồm thành phần sau: +Trạm điều khiển trung tâm (Master Station ): Có nhiệm vụ thu thập, lưu trữ, xử lý số liệu đưa lệnh điều khiển xuống trạm sở +Hệ thống trạm sở (Operation Station ): trạm đặt trường có nhiệm vụ thu thập, xử lý số liệu phạm vi định gửi số liệu trạm trung tâm đồng thời thực lệnh điều khiển từ trạm trung tâm SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành +Mạng lưới truyền tin: Được xây dựng sở mạng máy tính truyền thông công nghiệp có chức đảm bảo thông tin hai chiều trạm điều khiển trung tâm trạm sở Như ta thấy, HMI thành phần hệ SCADA, nhiên cấp điều khiển giám sát, mà cấp thấp người ta cần giao diện người –máy phục vụ việc quan sát thao tác vận hành cục Vì lý giá thành, đặc tính kỹ thuật phạm vi chức năng, cấp gần với trình kỹ thuật OP (Operator Panel) chuyên dụng chiếm vai trò quan trọng Sự tiến công nghệ phần mềm kỹ thuật máy tính PC, đặc biệt chiếm lónh thị trường hệ điều hành Windows NT với công nghệ Microsoft thúc đẩy phát triển công cụ tạo dựng phần mềm SCADA theo hướng mới, sử dụng PC Windows NT làm phát triển cài đặt Từ phạm vi chức tuý thu thập liệu cho việc quan sát, theo dõi trình, hệ SCADA ngày đảm nhiệm vai trò điều khiển cao cấp, điều khiển phối hợp Phương pháp điều khiển theo mẻ, điều khiển theo công thức (batch control, recipe control) ví dụ tiêu biểu Hơn nữa, khả tích hợp hệ thống điều khiển giám sát với ứng dụng khác hệ thống thông tin, phần mềm quản lý, tối ưu hoá hệ thống, toàn công ty trở nên dễ dàng Trong giải pháp điều khiển phân tán, hệ thống truyền thông cấp (bus trường, bus chấp hành – cảm biến) có sẵn Nếu mạng máy tính công ty trang bị (chủ yếu dùng Ethernet),thì sở hạ tầng cho việc truyền thông không vấn đề lớn phải giải Chính vậy, trọng tâm việc xây dựng giải pháp SCADA thời điểm vấn đề lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao diện tích hợp hệ thống II.Nguyên tắc hoạt động hệ thống SCADA Hệ thống SCADA hoạt động dựa nguyên tắc lấy tín từ cấu cảm biến gắn thiết bị công tác dây truyền sản xuất gửi cho máy tính (thực phần thu nhận liệu ) Máy tính xử lý, kiểm tra trạng thái hoạt động hệ thống, yêu cầu kỹ thuật sản phẩm cài sẵn nhớ Đồng thời, máy tính hiển thị lại thông tin kỹ thuật hệ thống hình, cho phép tự động giám sát điều khiển hệ thống phát tín hiệu điều khiển đến máy SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành công tác tạo nên vòng tín hiệu kín (thực chức giám sát điều khiển) Việc điều khiển giám sát bao hàm hai ý nghóa : +Con người theo dõi điều khiển +Máy tính giám sát điều khiển Đối với hệ thống sản xuất tự động trước đây, việc kiểm tra giám sát hoàn toàn người đảm trách So với máy tính, tốc độ xử lý tính toán người chậm dễ nhầm lẫn Việc tính toán điều khiển máy tính tránh hậu Những sai sót nhỏ, đơn giản thường xuyên gặp phải máy tính giám sát xử lý theo chương trình đặt sẵn Đối với cố lớn máy tính báo cho người theo dõi biết tạm dừng hoạt động hệ thống để chờ định người điều hành Vì vậy, bên cạnh khả hoạt động toàn hệ thống theo chương trình định trước, hệ SCADA cho phép người vận hành quan sát trạng thái làm việc thiết bị trạm sở, đưa cảnh báo, báo động hệ thống có cố thực lệnh điều khiển can thiệp vào hoạt động hệ thống có tình bất thường hay có cố III.Chức nhiệm vụ hệ thống SCADA: 1.Giám sát phân tích hoạt động sản xuất: Ngay nhận biết thông tin hoạt động hệ thống từ phận cảm biến gửi về, máy tính phân tích tín hiệu so sánh với tín hiệu chuẩn, với tín hiệu yêu cầu từ tập tin cấu hình hoạt động hệ thống sản xuất, hay bảng sở liệu sản phẩm, quy trình sản xuất, thông số công nghệ máy công tác(dữ liệu tham khảo) Nhờ phận cảm biến, thiết bị đo lường mà trình sản xuất thông báo cho người giám sát biết thông tin tiến trình hoạt động sản xuất, thông số kỹ thuật ,số lượng sản phẩm Việc giám sát bao hàm hai ý nghóa: +Máy tính giám sát +Con người giám sát Việc theo dõi giám sát chủ yếu máy tính, người đóng vai trò phụ, chuyên theo dõi biến cố lớn nguy hiểm đến hệ thống sản xuất Những trục trặc nhỏ hay sai lệch thường xuyên gặp phải máy tính sửa chữa theo chương trình cài sẵn SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành 2.Hoạt động theo chương trình điều khiển Ngoài chức truyền thống so sánh để điều khiển cấu tác động, ta cho hệ thống hoạt động theo chương trình lập từ trước Nhờ có vi xử lý ta lập trình cho hệ thống hoạt động theo chu trình phức tạp, máy tính đọc chương trình xuất tín hiệu điều khiển cho cấu hoạt động theo chương trình Việc thay đổi chu trình hoạt động máy tính hay thay đổi kích thước mẫu mã sản phẩm việc thay đổi chương trình Mẫu mã, kích thước vẽ máy tính phần mềm chuyên dụng (Cimatron, Pro Engineer ) máy tính dịch lại theo mã máy máy điều khiển số (NC,CNC) hiểu 3.Kiểm tra đảm bảo chất lượng Nhờ thiết bị cảm ứng, thiết bị đo lường gắn máy mà ta đo, kiểm tra sản phẩm, loại bỏ phế phẩm từ nguyên nhân hỏng, nhờ mà chất lượng sản xuất nâng cao giảm bớt chi phí sản xuất; kịp thời phát hiện, báo động biến cố xảy 4.Quản lý trình sản xuất Các thông tin hệ thống sản xuất truyền cho máy tính giám sát thống kê, tổng kết trình sản xuất: số lượng sản phẩm, số lượng nguyên vật liệu tồn trữ, giúp người quản lý định Đặt biệt khả liên kết động (DDE-Dynamic Data Exchange) cho phép thông tin kết nối, trao đổi sở liệu với hệ thống SCADA tương tự khác mạng TCP/IP (Transfer Control Protocol/Intenet Protocol)-một tập tiêu chuẩn (các giao thức) dùng cho trình phát truyền sửa lỗi liệu, cho phép máy tính ghép mạng Internet sang máy tính khác) Điều cho phép hệ thống truy xuất liệu xuất tín hiệu điều khiển lẫn Hệ thống SCADA có khả liên kết với hệ thống thương mại có cấp độ cao hơn, cho phép đọc /viết theo sở liệu chuẩn ODBC Oracle , Access , Microsoft SQL… IV Phân loại hệ thống SCADA Có nhiều loại hệ thống SCADA khác chúng chia làm nhóm với tính sau : +SCADA độc lập/SCADA nối mạng SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành +SCADA chức đồ hoạ(Blind)/SCADA có khả xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực(real time) 1.Hệ thống SCADA mờ (Blind) : Là hệ thống thu nhận, xử lý liệu thu hình ảnh đồ thị Do phận giám sát nên hệ thống đơn giản giá thành thấp 2.Hệ thống SCADA xử lý đồ hoạ thông tin thời gian thực (run time) : Là hệ thống giám sát thu nhận liệu có khả mô tiến trình hoạt động hệ thống sản xuất nhờ tập tin cấu hình máy khai báo trước Tập tin cấu hình ghi lại khả hoạt động hệ thống, giới hạn không gian hoạt động, giới hạn khả năng, công suất làm việc máy Nhờ biết trước khả hoạt động hệ thống sản xuất mà có tín hiệu vượt tải hay có vấn đề đột ngột phát sinh, hệ thống báo cho người giám sát biết trước để họ can thiệp vào tín hiệu vượt mức cho phép hệ thống cho máy công tác ngưng hoạt động 3.Hệ thống SCADA độc lập: Là hệ thống giám sát thu nhận liệu với xử lý, thông thường loại hệ thống SCADA điều khiển hai máy công cụ hay gọi workcell Do khả điều khiển máy công tác nên hệ thống sản xuất đáp ứng cho việc sản xuất chi tiết, không tạo nên dây chuyền sản xuất lớn 4.Hệ thống SCADA mạng: Là hệ thống giám sát thu nhận liệu với nhiều xử lý có nhiều phận giám sát kết nối với thông qua mạng Hệ thống cho phép điều khiển phối hợp nhiều máy công tác nhiều nhóm workcell tạo nên dây chuyền sản xuất tự động Đồng thời hệ thống kết nối tới nơi quản lý – nơi định sản xuất hay trực tiếp sản xuất theo yêu cầu khách hàng từ nơi bán hàng hay phòng thiết kế Do kết nối mạng nên điều khiển từ xa thiết bị công tác mà điều kiện nguy hiểm (như làm việc nơi có môi trường phóng xa, nơi có từ trường mạnh …) không cho phép người đến gần V.Tiêu chuẩn đánh giá SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành Mục đích việc đánh giá lựa chọn người thiết kế hệ thống tìm giải pháp tốt nhất, mà giải pháp đủ thoả mãn nhu cầu mặt kỹ thuật với giá thành hợp lý, phạm vi ngân sách cho phép Để đánh giá giải pháp SCADA, ta cần đặc biệt ý đến yếu tố sau: +Khả hỗ trợ công cụ phần mềm việc thực hình giao diện, chất lượng thành phần đồ hoạ có sẵn +Khả truy cập cách thức kết nối liệu từ trình kỹ thuật (trực tiếp từ cấu chấp hành, cảm biến, module vào / ra, qua thiết bị điều khiển khả trình PLC hay hệ thống bus trường) +Tính mở rộng hệ thống +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, hiệu suất trao đổi thông tin +Giá thành hệ thống phần mềm bao gồm công cụ phát triển ( Development Tool ), chương trình chạy (Runtime Engine), tài liệu sử dụng, công đào tạo dịch vụ hỗ trợ, bảo trì Sau đây, ta sâu bàn luận vấn đề liên quan ba yếu tố đầu tiên, hay nói cách khác vấn đề liên quan tới công nghệ phần mềm Đó khía cạnh làm bật đặc tính giải pháp SCADA hệ Tạo dựng ứng dụng SCADA tối thiểu đòi hỏi hai phần việc chính: xây dựng hình hiển thị thiết lập mối quan hệ hình ảnh hình với biến trình Như vậy, công việc tạo dựng ứng dụng SCADA nguyên tắc phức tạp nhiều so với việc lập trình giao diện đồ hoạ ứng dụng thông thường Có hai phương pháp để tạo dựng: Phướng pháp thứ sử dụng công cụ lập trình phổ thông Visual C++, Visual Basic, Jbuilder, Delphi người lập trình phải tự làm từ đầu, giống việc phát triển ứng dụng thông thường Không kể đến việc phải lập trình để kết nối liệu qua cổng truyền thông, công việc lập trình đồ họa có công cụ hỗ trợ mạnh gặp nhiều khó khăn Thứ phương pháp đòi hỏi mức kiến thức lập trình cao người lập trình Thứ hai, việc lập trình biểu tượng, ký hiệu đồ hoạ thường dùng kỹ thuật (van, đường ống, bình nước, đồng hồ, núm xoay…) đòi hỏi nhiều công sức Để giải vấn đề này, ta sử dụng thư viện phần mềm dạng thư viện lớp(class library) hay SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành thư viện thành phần (component library) có sẵn Đặc biệt, việc sử dụng thư viện thành phần ActiveX –controls hay JavaBeans nâng cao hiệu suất lập trình cách đáng kể Tuy nhiên trường hợp nào, việc phải biên dịch lại toàn ứng dụng (tức phải sử dụng compiler) điều tránh khỏi Do hạn chế đây, phương pháp lập trình nên sử dụng ứng dụng quy mô nhỏ có yêu cầu phải thay đổi Phương pháp thứ hai sử dụng công cụ phần mềm chuyên dụng (ví dụ FIX, InTouch,WinCC,Lookout,…), gọi tắt phần mềm SCADA Các công cụ có chứa thư viện thành phần cho việc xây dựng giao diện người –máy phần mềm kết nối với thiết bị cung cấp liệu thông dụng Nhiều công cụ định nghóa ngôn ngữ riêng (thường gọi script) phục vụ mục đích , nhiên độ phức tạp chúng khác Gần nay, xu hướng đơn giản hoá việc tạo dựng ứng dụng SCADA thể kết hợp phương pháp lập trình hiển thị với sử dụng ngôn ngữ script thông dụng Visual Basic for Application(VBA) VBScript, tương tự việc soạn thảo văn Một số công cụ xa nữa, cho phép ta sử dụng biểu tượng, ký hiệu đồ hoạ vừa để xây dựng giao diện người – máy vừa để biểu diễn liên quan logic thành phần chương trình dạng biểu đồ khối chức (FBD) quen thuộc, không cần tới dòng lệnh kể script Người ta nói đến khái niệm tạo lập cấu hình (configuring) thay cho lập trình ( programming) Công nghệ đối tượng thành phần tính mở: Hiện nay, có lẽ không phần mềm SCADA tự nhận tiên tiến mà không đưa từ khóa hướng đối tượng vào danh sách đặc tính ưu việt để quảng cáo Mặc dù đại đa số trường hợp, cách sử dụng thuật ngữ mang tính chất lạm dụng, qua hay nhiều ta thấy tầm quan trọng công nghệ đối tượng Thực chất thư viện phần sẵn có sản phẩm thuộc hệ thường xây dựng sở mô hình đối tượng, đặc biệt phải nói tới mô hình COM Microsoft Việc sử dụng mô hình đối tượng thành phần chuẩn công nghiệp COM mang lại nhiều ưu như: +Nâng cao hiệu suất công việc thiết kế, xây dựng giao diện người –máy cách sử dụng ActiveX –Controls +Nâng cao khả tương tác khả mở rộng, hay nói cách khác tính mở rộng hệ thống SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành +Thuận lợi việc sử dụng chuẩn giao diện trình OPC (OLE for Process Control) để kết nối với thiết bị cung cấp liệu thật, hầu hết (nếu không nói đến tất ) phần mềm SCADA tiên tiến điều hỗ trợ COM, cụ thể có ba đặc điểm nêu Nếu trước để tạo dựng hình giao diện đồ hoạ, người lập trình có kinh nghiệm cần trung bình vài ngày, thời gian giảm xuống tới vài Sử dụng công cụ tích hợp, ta hoàn toàn tập trung vào công việc mà không cần kiến thức chuyên sâu lập trình Công nghệ đối tượng thành phần phương pháp không lập trình mở khả VI SCADA lên WEB Một phép tính cho học sinh phổ thông: để cài đặt ứng dụng SCADA lên 10 trạm máy tính quan sát cần thời gian? Mười lần thời gian cài lên máy !?Không, lần! Công nghệ Web cho phép làm Sử dụng Web làm cho ứng dụng SCADA không mang lại hiệu thời gian cài đặt phần mềm mà trước tiên mở khả cho việc tích hợp hệ thống tự động hoá hệ thống thông tin thống công ty Điều khiển giám sát không chức độc quyền chuyên viên kỹ thuật Một giám đốc điều hành sản xuất, hay tổng giám đốc công ty quan sát tham gia điều hành trình sản xuất từ phòng làm việc riêng, qua hình, bàn phím chuột Tương tự báo cáo tình hình sản xuất thị không thiết phải theo đường giấy tờ hay truyền miệng, mà trực tiếp diễn “on-line” Đưa SCADA lên Web tạo điều kiện thuận lợi cho dịch vụ bảo trì hệ thống từ xa Các nhà cung cấp giải pháp tự động hoá không cần phải trực tiếp đến sở sản xuất, mà theo dõi toàn diễn biến trình kỹ thuật qua trình duyệt Internet Explorer hay Netscape Navigator, sở chuẩn đoán, xác định lỗi đưa phương hướng giải thích hợp VII Nhìn tương lai Điều khiển giám sát hay SCADA không khái niệm mẻ, tiến công nghệ để thực luôn đổi Bên cạnh xu hướng việc sử dụng thiết bị cảm biến cấu chấp hành thông minh, mạng truyền thông công nghiệp mềm hoá SVTH: Lưu Văn Khoa Trang Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành giải pháp điều khiển, hệ SCADA chiếm vai trò quan trọng nhiều lónh vực ứng dụng khác nhau.Tầm nhìn cho công ty tương lai với hệ thần kinh số (DNS), tích hợp toàn hệ thống điều khiển tự động, điều khiển giám sát với hệ thống điều hành sản xuất quản lý công ty, nhanh chóng trở thành thực Đó hướng chiến lược cho công ty đường phát triển thời đại kinh tế trí tuệ xã hội thông tin kỷ XXI SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 10 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành 5) Trong menu động mà xuất , chọn mục “Print the print job” để bắt đầu công việc in ấn hệ thống cho feedback documentation Control Center …Xem Feedback Documentation Control Center hình Sử dụng lệnh menu: “File”-“ Preview Feedback Doc” để xem thiết đặt project hình trực tiếp Hoặc: 1) Kích đôi chuột “project navigation window” thành phần project “Editor” để xem tất mục cài đặt 2) Kích mục “Report Designer” 3) Kích “Print Job” để xem tất print jobs hệ thống sẵn có project data window 4) Kích phải chuột mục @Documentation Control Center 5) Trong pop-up menu mà xuất ,chọn lệnh “Print Preview” để hiển thị print job hệ thống cho feedback documentation Control Center hình Những thuật ngữ / chữ viết tắt API Application Programming Interface C Higher programming language that was developed as a system development language (for example, for the UNIX operating system) and also as a universal programming language CEDST Central European Daylight Saving Time CET Central European Time CP5412 A2 PC plug in for connecting a PLC to the system bus DCF77 Time signal transmitter in Frankfurt/Mainflingen, Germany Provides the exact official time of the Federal Republic of Germany with a maximum deviation of s in million years DDE Dynamic Data Exchange DLL Dynamic Link Library DR Drive letter of a storage medium (for example, "C" or "D" for a hard disk) DST Daylight Saving Time GPS Global Positioning System - Satellite system which determines precise position on the earth Individual GPS satellites circle the earth at an approximate SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 131 Luận Văn Tốt Nghiệp LAN MFC MMI ODBC ODK OLE OLX OMS OS PDU PLC PMC RS232 RT RTC SQL ST Thread TIS UTC Wizard GVHD: Nguyễn Đức Thành height of 20,000 km on different paths Each satellite contains a very precise atomic clock (precision of a minimum of x 10-12) The data transmitted by the satellites are used to calculate the time Local Area Network Microsoft Foundation Classes Man-Machine Interface Open Database Connectivity WinCC Open Developers Kit (optional description of the programming interface) Object Linking and Embedding OLE Custom Controls Object Management System Operator Station Protocol Data Unit Programmable Logic Controller Process Monitoring Control Serial interface Run Time Real-Time Clock (battery backed CMOS clock chip in the PC) Structured Query Language, Data manipulation language for relational databases Standard Time A thread is a sub-function of a program that handles a very specific task Test and Startup International time scale (Universal Time Coordinated) Auxiliary program for handling complex tasks (Assistant) Pop-Up Menus Pop-up menus menu quan trọng phương tiện hữu dụng Control Center Ta nhận menu cho object chọn cửa sổ project Ta cần kít phải chuột để mở pop-up menus SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 132 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành Ví dụ, ta nhận sổ sau chọn mục thành phần “Computers” kít nút phải chuột Mục menu “Find…” Properties” đưa object Những mục menu khác tuỳ thuộc vào object chọn Trong ví dụ này, pop-up menu thành phần project “Computer” mở II Project Thông tin chung project • Cấu trúc project Control Centrol Một project bao gồm nhiều component mà trực tiếp phụ thuộc lẫn Ta tìm thấy component riêng biệt project project navigation window Thiết lập /xem thuộc tính project: Nếu muốn xem thiết lập thuộc tính , ta phải chọn projec project navigation window Sau phải mở pop-up menu tương ứng chọn mục menu “Properties…” sử dụng nút Toolbar SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 133 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành pop-up menu project hiển thị data window Project Properties Cách thức thiết lập Project Properties: 1) Trong project navigation window , kích nút phải chuột tên project mà ta nhận biết thông qua phần mở rộng tập tin *.MCP Trong pop-up menu xuất sau , kích chuột mục menu “Properties…”.Một hộp thoại xuất sau đây: Hoặc : Toolbar Sử dụng nút 2) Ta chọn ba tabs hộp thoại “Project properties” Những tab riêng biệt sau đây: Tab Diễn tả General Information Dữ liệu project chung Update Cycles Thiết lập khoảng thời gian mà project liên kết để cập nhật xử lý liệu Hot Keys n định phím tắt cho hoạt động hệ thống WinCC Cách thức thiết lập "General Information" Tab: SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 134 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành Trong "General Information" ,kích box mà ta muốn thiết lập Có thể thiết lập box nêu bảng đây: Tên box Diễn tả Type Loại project hiển thị box này.Ta ấn định project "Single-User System" "Multi-User System".Sử dụng box thay đổi loại project Creator Tên người tạo nên project nhập vào box tương ứng tới tên user mà người tạo nên project môi trường Windows 95,Windows 98,hoặc Windows NT sử dụng để hoà nhập vào hệ thống Creator Date Ngày mà project tạo ghi vào box Ngày tương ứng tới ngày hệ thống computer ngày project tạo Changed By Tên người thiết lập(editor) project ghi vào box Last Change Ngày thay đổi cuối tới project ghi vào box Ngày tương ứng tới ngày hệ thống computer mà project soạn thảo Version Số cuả phiên project ghi vào box GUID Số ID(identification)của project ghi vào box Số tạo cho project ID cần thiết cho điều hành sở liệu Comment Ta ghi tới project box SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 135 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành B.Cách lập trình WinCC I.Khái niệm Nhìn chung WinCC cung cấp cho ba giải pháp để thiết lập cấu hình: • Sử dụng công cụ chuẩn WinCC • Sử dụng ứng dụng Windows có sẵn với WinCC thông qua DDE, OLE, ODBC, ActiveX • Sử dụng Visual C++ Visual basic để tự phát triển ứng dụng nhúng vào WinCC WinCC hệ thống HMI (giao diện người-máy) cho cấu hình hiệu thực thi Mặc khác tảng cho hệ thống mở vô tận Tính module linh hoạt WinCC đưa cho khả hoàn toàn cho thiết kế thi hành nhiệm vụ, thao tác cách tự động 1.Cấu trúc module WinCC WinCC cung cấp module hệ thống cho việc tạo giao diện đồ hoạ, ghi nhận thông điệp, thu nhận lưu trữ liệu xử lý(process data) tích hợp thủ tục ứng dụng người định nghóa Chúng tích hợp module 2.Giao diện WinCC a.Tính mở WinCC SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 136 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành WinCC hoàn toàn mở tới phụ kiện để mở rộng (add-on) người sử dụng (user) Tính mở rộng hoàn toàn thông qua cấu trúc WinCC giao diện lập trình mạnh Hình sau minh hoạ khả kết nối nhiều ứng dụng b.Tích hợp ứng dụng bên vào WinCC WinCC cho ta lựa chọn để tích hợp ứng dụng module khác vào giao diện điều khiển xử lý trình c.Sự bảo trì lưu trữ liệu Trong biểu đồ sau, WinCC tạo toàn phần Sơ đồ cho thấy hệ sở liệu chuẩn Sybase SQL Anywhere phụ thuộc vào WinCC Hệ sở liệu sử dụng để lưu trữ liệu cấu hình hùng liệt kê danh sách (như danh sách tag, bảng thông điệp), liệu sử lý tức SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 137 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành thời (như: thông điệp, giá trị đo, ghi liệu người dùng Hệ sở liệu có tính server WinCC truy cập tới sở liệu thông qua ODBE giao diện lập trình mở (C-API) client Những chương trình khác, tất nhiên, làm tương tự Điều cho biểu Windows hệ sở liệu Windows trực tiếp truy cập vào sở liệu WinCC bất chấp ứng dụng thực thi hay trạm nối mạng Với trợ giúp database query language SQL công cụ kết nối thích hợp (như: cầu nối ODBC), client khác (như: UNIX based databases Oracle, Informix, Ingres) truy cập tới sở liệu WinCC Điều làm truy cập qua lại chúng Không phải đứng cách tích hợp WinCC vào xử lý công ty diện rộng II Cách lập trình Trước thiết lập cấu hình, bạn nên rõ phần sau: • Chỉ rõ tên project WinCC • Chỉ rõ tên tag • Chỉ rõ tên giao diện thiết kế • Chỉ rõ quy luật tạo script action • Chỉ rõ quy luật tạo cấu hình • Chỉ rõ kiểu phương thức văn kiện project 1.Khái niệm tag WinCC SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 138 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành Tag thành phần trung tâm giá trị xử lý trình truy xuất thông tin Trong project WinCC, tag nhận tên liệu Kết nối logic ấn định vào tag WinCC Kết nối định kênh ấn định đến giá trị xử lý tới tag sử dụng Tag lưu trữ sở liệu project-wide Khi máy chạy WinCC bắt đầu, tất tag thuộc project tải lên cấu trúc run-time set-up Trong data manager có hai loại tag: • Internal tag: tag địa hệ thống PLC cung cấp cung cấp data maganer bên WinCC Internal tag dùng để lưu trữ thông tin chung ngày, thời gian,… • External tag: tag ấn định tới kết nối logic địa layer PLC Trong tag có dạng đặt biệt tag biết “Raw Data Tags” 2.Driver WinCC Driver giao diện PLC WinCC Phần lấy ví dụ cách thức tạo kết nối với PLC(SIMATIC S7 300 sử dụng CPU 314IFM địa mạng MPI) Trước hết kích phải chuột vào “Tag management” cửa sổ Control Center chọn “Add New Driver…”, chọn kênh “SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN” từ hộp thoại Sau kích chuột phải vào “MPI” cửa sổ Control Center chọn “New Driver Connect…” Trong hộp thoại “Connection Ppoperities” chọn tab “Connection” thiết lập thông số: • Station Connect: • Segment-ID: • Rack Number: • Slot Number: Kích chuột phải “NewConnection” (tên kết nối mà ta thiết lập mặc định chọn “New Tag…” Từ ta thiết lập tên tag, kiểu liệu mà chứa đựng địa tương ứng với địa vùng nhớ PLC ví dụ: ta chọn kiểu liệu Binary địa Q124.0 Khi cho WinCC PLC run-time, giá trị bit Q124.0 luôn cập nhật tag vừa tạo Vì chương trình lấy giá trị bit nhớ thông qua tag để xử lý 3.Tạo Picture Trong cửa sổ Control Center, vào menu “Editors” chọn “Graphics Designer” chọn “Open” Cửa sổ “Graphics Designer” mở từ SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 139 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành ta thiết lập cấu cửa sổ “form” Visual basic hay Borland Delphi Nhưng ta lập trình ngôn ngữ C++ Ở đây, người học Visual C++ việc lập trình không khó khăn WinCC Ví dụ: để tạo thông điệp ta nhấn nút button ta thực sau: • Chọn “Button” “Windows Objects” khung “Object Palette” • Chọn C-Action hình vẽ: • Viết mã cửa sổ “Edit action” sau: #include "apdefap.h" void OnClick(char* lpszPictureName, char* lpszObjectName, char* lpszPropertyName) { MessageBox(NULL,"Instruction Text","My Instruction Box",MB_YESNO|MB_ICONQUESTION|MB_SETFOREGROUND); } 4.Cách tạo thư viện liên kết động Vì luận văn ta cần sử dụng hàm outport/input làm tảng để giao tiếp với Mach 30 PLC S7 200 SIEMENTS nên ta cần tạo thư viện liên kết động Ta dùng ngôn ngữ lập trình Visual C++, Borland Delphi,… để tạo thư viện liên kết động để dùng WinCC a.Tạo thư viện liên kết động Visual C++: • Trước hết ta tạo thư mục khdll • Sau tạo tập tin khdll.cpp với mã sau: SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 140 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành #include "stdafx.h" BOOL APIENTRY DllMain( HANDLE hModule, DWORD ul_reason_for_call, LPVOID lpReserved ) { return TRUE; } int _declspec(dllexport) _stdcall khinp(unsigned short x) { return ( _inp(x)); } unsigned short _declspec(dllexport) _stdcall khinpw(unsigned short x) { return ( _inpw(x)); } unsigned long _declspec(dllexport) _stdcall khinpd(unsigned short x) { return ( _inpd(x)); } int _declspec(dllexport) _stdcall khoutp(unsigned short x , int y) { return ( _outp(x, y)); } unsigned short _declspec(dllexport) _stdcall khoutpw(unsigned short x , unsigned short y) { return ( _outpw(x, y)); } unsigned long _declspec(dllexport) _stdcall khoutpd(unsigned short x , unsigned long y) { return ( _outpd(x, y)); } SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 141 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành • Tạo tập tin khdll.def với mã sau: LIBRARY khdll DESCRIPTION "My C DLL" EXPORTS khinp @1 khinpw @2 khinpd @3 khoutp @4 khoutpw @5 khoutpd @6 • Tạo tập tin AtdSfx.cpp với mã sau: #include "stdafx.h" • Tạo tập tin AtdSfx.h với mã sau: #if !defined(AFX_STDAFX_H 8E9D9E43_7D6C_11D2_A69E_C265421147 31 INCLUDED_) #define AFX_STDAFX_H 8E9D9E43_7D6C_11D2_A69E_C26542114731 INC LUDED_ #if _MSC_VER > 1000 #pragma once #endif #define WIN32_LEAN_AND_MEAN #include #include #endif • Cuối ta nhấn F7 để chương trình Visual C++ tạo tập tin khdll.dll b Tạo thư viện liên kết động dùng Borland Delphi • Trước hết Delphi chọn menu File-New-DLL • Sau tạo tập tin dphidll.dpr với mã sau: SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 142 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành library dphidll; { Important note about DLL memory management: ShareMem must be the first unit in your library's USES clause AND your project's (select Project-View Source) USES clause if your DLL exports any procedures or functions that pass strings as parameters or function results This applies to all strings passed to and from your DLL even those that are nested in records and classes ShareMem is the interface unit to the BORLNDMM.DLL shared memory manager, which must be deployed along with your DLL To avoid using BORLNDMM.DLL, pass string information using PChar or ShortString parameters } uses Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs; {$R *.RES} procedure doevents ; stdcall;export; begin application.ProcessMessages ; end; exports doevents index name 'doevents'; begin end • Cuối chọn menu Project-Build dphidll để Delphi tạo tập tin liên kết động dphidll.dll Sử dụng tập tin liên kết động Sử dụng tập tin liên kết động để viết chng trình đọc liệu đo tần số từ Mach 30 thông qua cổng COM1, lưu trữ tag có tên “h” Từ ta sử dụng tag hiển thị hình, vẽ đồ thị, lập ngưỡng báo động (alarm) thông qua thông điệp hiển thị hình WinCC, thông qua loa máy tính,…và lưu trữ giá trị tần số SVTH: Lưu Văn Khoa Trang 143 Luận Văn Tốt Nghiệp GVHD: Nguyễn Đức Thành sở liệu mà ta truy xuất giá trị thông qua hệ sở liệu ISQL thông qua Excel,Access, Chương trình sau: #pragma code("khdll.dll") //Khai báo gọi hàm thư viện DLL, tập tin WORD khinp(WORD x);// kh.dll lưu thư mục hệ thống WORD khoutp(WORD x,WORD y);//Windows: System, Windows, #pragma code() //System32 #pragma code("dphidll.dll") void doevents(void); #pragma code() #define PORT1 0x3F8 // địa cổng COM1 unsigned short i=0,j=0,l,fcs,t; // khai báo biến char truyen[25]; char nhan[25]; char ta[25]; char tam,tam1; char thu[25]; strcpy(truyen,"\x02H01 ?00 "); // löu frame truyền vào biến truyen SetTagChar("a",truyen); // lưu frame truyền vào tag có tên: a l=strlen(truyen); // chiều dài frame truyền fcs=0x55; // giá trị khởi đầu checksum for(j=0;j>4); //lấy bit cao chuyển sang mã ASCII truyen[j]=((t