Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC Mỏ - ĐịA CHấT NGÔ DO N HảI Hà TíCH HợP Sè LIƯU CđA HƯ THèNG SCADA T¹I DINH Cè (BRVT) VàO Hệ THốNG MạNG DIệN RộNG (WAN) CủA CÔNG TY PV GAS PHụC Vụ CÔNG TáC ĐIềU HàNH, QUảN Lý GIáM SáT Từ XA CủA BAN L NH ĐạO CÔNG Ty Chuyên ngành : Tự động hóa Mà số : 60.52.60 LN V¡N TH¹C SĨ Kü THT Ng−êi h−íng dÉn khoa học: Ts Hoàng Minh Sơn Hà NộI - 2006 LờI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực cha đợc công bố công trình Ngô Do n Hải Hà LờI CảM ƠN Cho phép đợc bày tỏ lòng tri ân đến Thầy giáo, TS Hoàng Minh Sơn đ hớng dẫn dành thời gian đọc, sửa chữa nội dung Bản Luận Văn Tôi xin cảm ơn Các Thầy Cô Bộ Môn Tự Động Hóa ĐH Mỏ Địa chất HN Bộ môn Điều khiển Tự động ĐH Bách Khoa HN đ giảng dạy giúp đỡ suốt trình học tập Và cuối cùng, xin cảm ơn gia đình đ cho động viên, giúp đỡ kịp thời MụC LụC Trang Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Môc lôc Danh mơc c¸c ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở Đầu 10 Ch−¬ng - tỉng quan 12 1.1 Khái niệm chung SCADA DCS 12 1.1.1 KiÕn tróc phÇn cøng cđa SCADA 12 1.1.2 KiÕn tróc phÇn mỊm SCADA 13 1.1.3 Trun th«ng ( Communication) 16 1.1.4 Giao diÖn 16 1.1.5 Cơ sở liệu (Data Base) 17 1.1.6 TÝnh mỊm dỴo 17 1.1.7 TÝnh dù phßng (Redundancy) 18 1.2 Các chức SCADA 18 1.2.1 Điều khiển thâm nhËp 18 1.2.2 Giao diÖn HMI ( Human-Machine Interface) 18 1.2.3 Xử lý cảnh báo (Alarm handing) 18 1.2.4 NhËt ký/ L−u tr÷ (Logging/ Archiving) 19 1.2.5 B¸o c¸o (Report) 19 1.2.6 Tù ®éng hãa (Automation) 19 1.3 Ph¸t triĨn c¸c øng dơng míi trªn SCADA 20 1.4 Các công cụ phát triển hệ thống môi trờng SCADA 21 1.5 Quản lý ®èi t−ỵng 21 1.6 Tình hình phát triển hệ thèng SCADA trªn thÕ giíi 22 1.7 SCADA vµ DCS 22 Chơng - Hệ THốNG GIáM SáT Và ĐIềU KHIểN TRONG CHế BIếN Và KINH DOANH SảN PHÈM KHÝ 24 2.1 Phân tích hệ thống Giám sát Điều khiển chế biến kinh doanh sản phẩm khí 24 2.2 Mô hình khái quát hóa hệ thống kiểm soát tõ xa cđa C«ng ty 25 2.2.1 Giíi thiƯu chung M¹ng SCADA – Dinh Cè 25 2.2.2 Môi trờng truyền thông, chuẩn truyền liƯu 27 2.2.3 Trung t©m SCADA – Dinh Cè 29 Chơng - CáC PHƯƠNG áN NGHIÊN CứU Và HIệN THựC ĐƯA Số LIệU CủA Hệ THốNG SCADA TạI DINH Cố (BRVT) Về MáY TíNH TạI TRụ Sở CủA CÔNG TY PV GAS 41 3.1 C¸c kh¸i niƯm chđ u 41 3.1.1 DNS 41 3.1.2 VPN 44 3.2 §Ị xt viƯc ®−a sè liƯu cđa HƯ thèng SCADA vỊ m¸y tÝnh trụ sở công ty (Ban Giám đốc Công ty) 47 3.2.1 Giíi thiƯu chung 47 3.2.2 HiÖn thùc hÖ thèng kÕt nèi tõ xa 48 Ch−¬ng - KIểM CHứNG GIảI PHáP TRÊN CƠ Sở MÔ PHáNG 68 4.1 Giíi thiƯu vỊ HƯ thèng vµ công cụ lập trình 68 4.2 Giới thiệu chơng trình Mô 68 4.2.1 Tên chơng trình : Master Van Gas System Tool 68 4.2.2 H−íng dÉn sư dơng 68 4.2.3 Cài đặt chơng trình: 68 4.2.4 Sư dơng chơng trình 68 4.2.5 Hệ thống sở liệu (Database SQL Server 2005 chơng trình) 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 82 tài liệu tham khảo 83 Danh môc ký hiệu, chữ viết tắt SCADA Supervisory Control and Data Acquisition DCS VPN PPP IP PPTP TCP L2TP IPSEC WAN MTU RTUs PLC LAN RTDB ODBC API DDE DLL OLE DB HMI SQL LBV TVT MCM MCD EMS DDS CTD DNS PDS SDS Distributed Control System Vrtual Private Network Point-To-Point Protocol Internet Protocol Point-to-Point Tunneling Protocol Transmission Control Protocol Layer Tunneling Protocol IP Security Protocol Wide Area Network Master Terminal Unit Remote Terminal Units Programmable Logic Controller Local Area Network Real Time DataBase Open Data Base Connectivity Aplication Program Interface Dynamic Data Exchange Dynamic Link Library Object Linking and Embedding DataBase Human-Machine Interface Structured Query Language Line Block Valve Thi Vai Terminal Modbus Communication Module Master Configuration Database Event Management System Dynamic Data Service Channel Test Driver Domain Name System Primary Domain Name System Server Secondary Domain Name System Server URL PC RRAS ISP Universal Resource Locators Personal Computer Routing and Remote Access Service Internet Service Provider Danh mục bảng Bảng 2.1 Phần cứng Server 39 Bảng 2.2 Phần mềm Server Bảng 2.3 Phần mềm Client 39 40 Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 Kiến trúc hệ SCADA 13 Hình 1.2 Mô tả kiến trúc phần mỊm cđa mét hƯ SCADA 15 H×nh 3.1 VÝ dơ hoạt động DNS 43 Hình 3.2 Minh họa truy cập trang Web 43 Hình 3.3 Mô hình VPN client to site Hình 3.4 Đặc tả kết nối từ xa 45 48 H×nh 3.5 Routing and Remote Access Console 50 Hình 3.6 RRAS Wizard 50 Hình 3.7 Tab PPP check 51 H×nh 3.8 Tap IP 51 H×nh 3.9 Interface cho routing 52 H×nh 3.10 CÊu h×nh port cho VPN Server 52 H×nh 3.11 Configure Device - PPTP 53 H×nh 3.12 Remote Access policies 54 H×nh 3.13 Unauthenticated access 54 H×nh 3.14 ThiÕt lËp VPN Client 54 H×nh 3.15 Wizarrd 55 H×nh 3.16 Virtual Private Network Connection 55 H×nh 3.17 VPN Server Selection 56 H×nh 3.18 Connection VPN 56 H×nh 3.19 Internet Protocol (TCP/IP) 58 Hình 3.20 Tạo domain controler 59 Hình 3.21 Đa SRV-1 (VPN Server) vào domain 59 Hình 3.22 Cài đặt VPN Server SRV-1 60 Hình 3.23 ThiÕt lËp VPN Client Client-1 kÕt nèi ®Õn VPN Server 60 Hình 3.24 Server Client dùng để chứng thực m hóa 61 Hình 3.25 Thiết lập kÕt nèi VPN dïng giao thøc L2TP/IPSEC 61 H×nh 4.1 Màn hình đăng nhập truy cập vào chơng trình 69 Hình 4.2 Giao diện chơng trình sau đăng nhập 70 Hình 4.3 Chức Xem, theo dõi trạng thái Thiết bị Màn hình Hình 4.4 Màn hình giao diện sau thay đổi giá trị PreRect 71 Hình 4.5 Giá trị thay đổi PreRect đợc thể thay đổi mức Hình 4.6 Nhập số liệu cho thiết bị PreRect 73 Hình 4.7 Danh sách thành viên sử dụng chơng trình 75 Hình 4.8 Nhập thêm thành viên 76 Hình 4.9 Màn hình kết nối vào SQL Server 77 Hình 4.10 Database MVGSDB 78 H×nh 4.11 Table cđa Database 79 Hình 4.12 Toàn lịch sử thay đổi thông số thiết bị Scat-w 80 Hình 4.13 Quản lý ngời dùng (thành viên) 81 72 74 69 Hình 4.1 Màn hình đăng nhập truy cập vào chơng trình Giao diện toàn chơng trình sau đợc đăng nhập: 70 Hình 4.2 Giao diện chơng trình sau đăng nhập Chức Xem - Khi ngời dùng đợc tạo mặc định ngời dùng có quyền xem số liệu hệ thống Các thông số hiển thị ngời dùng rê chuột vào vị trí thiết bị - Hai thiết bị PreRect Scat_W đợc hiển thị trạng thái % hình ảnh mùc chÊt láng b×nh - NÕu ng−êi dïng cã quyền nhập liệu hay quyền quản trị, nhập liệu trực tiếp cách doubleClick vào thiết bị cần thay đổi số liệu 71 Hình 4.3 Chức Xem, theo dõi trạng thái Thiết bị Màn hình 72 Hình 4.4 Màn hình giao diện sau thay đổi giá trị PreRect 73 Hình 4.5 Giá trị thay đổi PreRect đợc thể thay đổi mức Chức nhập liệu (Chức thay tạm thời cho việc chạy mô điều kiện kết nối Server từ xa Do đó, việc nhập liệu xem nh tơng ứng với việc số liệu đợc thay đổi truyền từ Hệ thống SCADA) - Chức có hiệu lực thành viên có quyền Nhập liệu quyền Quản trị - Chọn Tab Nhập liệu menu (hoặc nhấn Alt+N) sau chọn thiết bị cần nhập liệu Điền số liệu vào sau nhấn nút Lu (hoặt Alt+L) - Thoát khỏi form nhập liệu cách nhấn nút Thoát Alt+T hoặt nhÊn phÝm Esc 74 H×nh 4.6 NhËp sè liƯu cho thiết bị PreRect Chức quản trị - Chức có hiệu lực thành viên có quyền Quản trị - Chọn Tab Quản trị Thanh menu (hoặc nhấn Alt+Q) chọn chức - Quản trị Ngời dùng: + form Danh sách thành viên hiển thị + Có thể Thêm thành viên cách nhấn phím Insert Chơng trình hiển thị form Thông tin thành viên để nhập liệu phân quyền cho thành viên + Có thể Xoá thành viên cách chọn thành viên nhÊn phÝm Delete + Cã thĨ xem th«ng tin chi tiết thành viên thay đổi thông tin thành viên cách chọn thành viên cần xem nhấn phím Enter doubleClick vào thành viên cần xem - Quản trị Quyền truy cập: + form Danh sách quyền truy cập hiển thị 75 + Cã thĨ xem th«ng tin qun truy cập (gồm thông tin quyền thành viên thuộc quyền này) cách chọn quyền nhấn phím Enter doubleClick vào quyền cần xem Trong danh sách thành viên, thêm thành viên cách nhấn phím Insert (chơng trình hiển thị danh sách thành viên, chọn thành viên cần cấp quyền đặt quyền cho thành viên nh chức Quản trị Ngời dùng ) Xóa thành viên khỏi quyền cách nhấn phím Delete + Vì chơng trình hỗ trợ chức năng, nên quyền truy cập không cho phép chỉnh sửa thêm, xoá Danh sách thành viên Hình 4.7 Danh sách thành viên sử dụng chơng trình 76 Nhập thêm thành viên Hình 4.8 Nhập thêm thành viên 4.2.5 Hệ thống sở liệu (Database SQL Server 2005 chơng trình) Kết nối vào SQL Server 77 Hình 4.9 Màn hình kết nối vào SQL Server 78 Database chơng trình (MVGSDB) Hình 4.10 Database MVGSDB 79 Các Bảng Database Hình 4.11 Table Database 80 Số liệu thay đổi Database (khi hệ thống truyền số liệu về) Hình 4.12 Toàn lịch sử thay đổi thông số thiết bị Scat-w 81 Quản lý ngời dùng (thành viên) Hình 4.13 Quản lý ngời dùng (thành viên) 82 KếT LUậN Và KIếN NGHị - Kết luận Đi từ chơng đến chơng 3, luận văn đ giới thiệu tổng quan vỊ HƯ thèng SCADA nèi chung vµ giíi thiƯu Hệ thống SCADA Dinh cố Công ty ChÕ biÕn vµ Kinh doanh KhÝ (PV Gas) hiƯn nói riêng Trong chơng 4, luận văn đ đề xuất viƯc thùc hiƯn trun sè liƯu tõ SCADA server tõ Dinh cố trụ sở Công ty để phục vụ cho viƯc theo dâi gi¸m s¸t tõ xa cđa Ban Giám đốc Công ty PV Gas Chơng trình bày chơng trình mô hoạt động hệ thống Do thời hạn điều kiện thực tế có hạn, nên chơng trình mô thể đợc phần ý tởng đ trình bày chơng trớc Các kết đà đạt đợc thể điểm sau Hệ thống mô họat động hiệu quả, truyền tải đợc số liệu thay đổi giao diện hình ảnh thân thiện, dễ dàng Có đầy đủ chức phân quyền Hệ thống Đạt đợc kết nh mục đích Đề tài đề - Kiến nghị Trong chơng 4, luận văn đ đề xuất sử dụng VPN, nhng có điều kiện, sử dụng phơng pháp truyền thuê bao (leased line) nhanh ổn định Nếu có điều kiện thiết bị cụ thể, việc mô đợc thuyết phục Đa thêm nhiều số liệu Công ty đồng thời tạo đợc Báo cáo Thông kê đánh giá qua số liệu quan trọng thay đổi thời gian định Điều giúp BGĐ công ty có thêm sở quan trọng việc đánh giá hoạt động hiệu quả, ổn định thiết bị quan trọng khu vực sản xuất nguy hiểm 83 tài liệu tham khảo Nguyễn Hịang Hải (2003), Lập trình Matlab, Nxb KHKT, Hà Nội Đặng Minh Hoàng (2000), Đồ họa với Matlab, Nxb Thống kê, Hà Nội Khoa C«ng NghƯ Th«ng Tin - Đại học Bách Khoa TPHCM (2000), T vấn xây dựng mạng công ty PV Gas, Đại học Bách Khoa Tp HCM, Tp HCM Nguyễn Doãn Phước (2002), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Phùng Quang (2002), Matlab Simulink, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Hà Nội Nguyễn Hòai Sơn (2000), Ứng dụng Matlab tính tóan kỹ thuật, Nxb ĐH Quốc Gia TP HCM Hoàng Minh Sơn (2005), Mạng Truyền thông công nghiƯp, Nxb Khoa häc vµ Kü tht, Hµ Néi Vũ Đình Thành (1995), Hệ thống Viễn thông, Giáo trình Đại học Bách khoa TPHCM, TPHCM Nguyn Th Tỡnh (1999), Cơ sở Matlab, Nxb KHKT, Hà Nội 10 B.Y.Lee, S.R.Lee (1997), Engineering Specification for PV Gas SCADA System, Vung tau 11 Andrew S Tanenbaum (1998), Computer Network 3th Edition, Prentice Hall ... nhằm phục vụ công tác điều hành, quản lý từ xa Ban l nh đạo công ty trở thành nhu cầu cấp thiết Mục đích nghiên cứu đề tài Đáp ứng yêu cầu quản lý tập trung, kiểm soát hệ thống dẫn khí, điều. .. nhằm phục vụ công tác điều hành, quản lý từ xa Ban l nh đạo công ty qua viƯc ®−a sè liƯu tõ hƯ thèng SCADA kÕt nối vào mạng WAN công ty 3.2.2 Hiện thực hệ thống kết nối từ xa a Đề xuất cách tiến... truyền liệu 27 2.2.3 Trung t©m SCADA – Dinh Cè 29 Ch−¬ng - CáC PHƯƠNG áN NGHIÊN CứU Và HIệN THựC ĐƯA Số LIệU CủA Hệ THốNG SCADA TạI DINH Cố (BRVT) Về MáY TíNH TạI TRụ Sở CủA CÔNG TY PV GAS