Nghiên cứu và xây dựng quá trình mô phỏng máy ép nhựa cho hệ thống scada

I H C QU C GIA TP.HCM TR NG I H C BÁCH KHOA _o0o _ PHÙNG C HUY TÀI NGHIÊN C U VÀ XÂY D NG Q TRÌNH-MƠ PH NG MÁY ÉP NH A CHO H TH NG SCADA CHUYÊN NGÀNH: T NG HÓA MÃ S H C VIÊN: 11150090 LU N V N TH C S Tp H Chí Minh, ngày tháng n m 2013 LU TH CƠNG TRÌNH TR Cán b h NG C HOÀN THÀNH T I I H C BÁCH KHOA – HQG -HCM ng d n khoa h c :TS TR NG ÌNH CHÂU (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Cán b ch m nh n xét : (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v ch ký) Lu n v n th c s c b o v t i Tr ng i h c Bách Khoa, HQG Tp HCM ngày tháng 12 n m 2012 Thành ph n H i ng ánh giá lu n v n th c s g m: (Ghi rõ h , tên, h c hàm, h c v c a H i ng ch m b o v lu n v n th c s ) Xác nh n c a Ch t ch H i ng ánh giá LV Tr ngành sau lu n v n ã c s a ch a (n u có) CH T CH H I VIÊN TH NG HI N: PHÙNG TR HUY ng Khoa qu n lý chuyên NG KHOA………… Page LU TH I H C QU C GIA TP.HCM TR NG NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM c l p - T - H nh phúc I H C BÁCH KHOA NHI M V LU N V N TH C S tên h c viên: PHÙNG C HUY MSHV: 11150090 Ngày, tháng, n m sinh: 06-12-1980 N i sinh: Buôn Ma Thu t Chuyên ngành: I TÊN T NG HÓA KHÓA : 2011 TÀI: NGHIÊN C U VÀ XÂY D NG Q TRÌNH –MƠ PH NG MÁY ÉP NH A CHO H TH NG SCADA II NHI M V VÀ N I DUNG: Tìm hi u xây d ng q trình- mơ ph ng máy ép nh a thơng qua card Ni USB 6221 Xây d ng trình –mô ph ng thu th p d li u, giám sát u n trình cho h th ng SCADA Liên k t gi a q trình mơ ph ng máy ép nh a thông qua card Ni USB 6221 ng PLC u n trình III NGÀY GIAO NHI M V : IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : V CÁN B H NG D N : TS TR NG ÌNH CHÂU Tp HCM, ngày tháng 12 n m 2012 CÁN B H CH NHI M B MÔN NG D N (H tên ch ký) TS TR ÀO T O (H tên ch ký) NG ÌNH CHÂU TR NG KHOA….……… (H tên ch ký) VIÊN TH HI N: PHÙNG HUY Page LU TH IC M N hoàn thành t t lu n v n này, xin chân thành c m n quý th y gia ình ã d y d , ng viên giúp su t trình h c t p c bi t, tơi xin chân thành c m n Th y Tr ng d n, nh h ng ng cho su t th i gian th c hi n lu n v n Tôi xin chân thành c m n Th y Cơ tr ng Chí Minh nói chung Th y Cô Khoa T trang b cho nh ng ki n th c quý báu ng Hóa nói riêng ã ng Hóa khóa 2006 khố tơi th i gian h c t p Ng i th c hi n lu n v n Phùng VIÊN TH i H c Bách Khoa TP hoàn thành t t lu n v n Cu i cùng, xin c m n anh ch l p T 2011 ã giúp ình Châu ã nhi t tình HI N: PHÙNG HUY c Huy Page LU TH TÓM T T LU N V N TH C S k t h p gi i thu t vào quy trình v n hành h th ng th c ngày c ng d ng r ng rãi l nh v c n a h th c u n t ng L n ng nghiên c u xây d ng m t q trình mơ ph ng c tính n i b t c a vi c mơ ph ng có th dùng u n ng d ng a ph u tiên, có m t lu n ng h th ng thi t k h th ng c nhi u h th ng khác d i d ng mơ ph ng q trình có th u n th c t Tính v t tr i c a vi c mô ph ng giúp ng án v n hành, t ch c qu n lý h th ng SCADA mà ch a c n ph i thi công ph n c ng Lu n v n c ng ng th i a h ng phát tri n m r ng cho vi c mơ ph ng q trình h th ng SCADA công nghi p Hi n t i tác gi ch mơ ph ng q trình h th ng máy ép nh a thu t toán u n PID Trong ó, gi i thu t u n quy trình, t ch c qu n lý h th ng SCADA di n r ng ngày ph c t p ph bi n h n Vì v y thi t k quy trình mơ ph ng h th ng SCADA c n ph i có nhi u nhóm nghiên c u, nhi u t ch c th c hi n Khi ó, vi c mơ ph ng q trình s tr nên r ng l n h n, h u ích h n ng d ng nhi u n l nh v c VIÊN TH u n t HI N: PHÙNG ng ang phát tri n m nh m hi n HUY Page LU TH ABSTRACT The combination of algorithms in the system operating procedures for real to increasingly widely applied in the field of automatic control For the first time, with a thesis demonstrating research process of simulating a model of a real system Features of this simulation is that you can use it to design control systems that control various different systems in process simulation and can be applied to control in practice The superiority of the simulation helps us make operational plans, organization and management of SCADA systems that not need to make hardware This thesis also offer development and expansion for the simulation of the process of industrial SCADA system Currently, I can only simulate the process of plastic injection molding machines and PID control algorithm Meanwhile, the control algorithms and procedures, organization and management of large-scale SCADA system increasingly complex and more popular So to design the SCADA system simulation process need to have many research groups and organizations working together Then, the simulation of this process will become larger, more useful and more applications in the field of automatic control that is growing strong today VIÊN TH HI N: PHÙNG HUY Page LU TH CL C CH NG 1: T NG QUAN 1.1 Tính c p thi t c a lu n v n 14 1.2 t s cơng trình nghiên c u th gi i 14 1.3 Gi i thi u tài 17 1.4 Ý ngh a v vi c mơ ph ng-q trình h th ng SCADA cơng nghi p 20 1.5 c tiêu tài 20 1.6 Công c s d ng cho lu n v n 21 1.7 Tóm l CH c n i dung ch NG 2: C S ng 21 LÝ THUY T 2.1 Gi i thi u 22 2.2 kh i c n th c hi n lu n án 22 2.3 Mơ t q trình u n h th ng máy ép keo 24 2.4 Gi i thi u chung v b 2.5 u n PID 27 u n PID s d ng PLC 32 2.6 Tính t c 2.7 Motor b m d u 37 t lu n 38 CH NG 3: QUÁ TRÌNH U KHI N VÀ V N HÀNH TH NG MÁY ÉP NH A 3.1 Gi i thi u 38 3.2 Gi i thi u v máy ép nh a 38 3.3 Các thành ph n c b n c a máy ép nh a 40 3.4 Quy trình v n hành 41 3.5 Gi i thu t 3.6 u n 43 t lu n 45 CH NG 4: XÂY D NG MƠ HÌNH MƠ PH NG QUÁ TRÌNH H TH NG MÁY ÉP NH A VIÊN TH HI N: PHÙNG HUY Page LU TH 4.1 Gi i thi u 46 4.2 Gi i thi u Card DAQ NI USB 6221 46 4.2.1 C u t o v card DAQ NI USB 6221 47 4.2.2 u vào t 4.2.3 u t ng t Analog input 48 ng t Analog ouput 49 4.2.4 Vào s (Digital I/O) 50 4.2.5 K t n i tín hi u 50 4.3 Ngơn ng l p trình Labview 51 4.3.1 Gi i thi u chung v ph n m m labview 51 4.3.2 ng d ng c a ph n m m Labview 53 4.3.3 Th vi n thu th p d li u (data acquisition) 54 4.4 Xây d ng mơ hình mơ ph ng-q trình máy ép nh a 55 4.4.1 Thi t k giao di n mô ph ng 55 4.4.2 S 4.5 I/O cho card USB NI 6221 60 t lu n 61 CH NG 5: PH N C NG C N THI T K CHO MƠ HÌNH MƠ PH NG Q TRÌNH 5.1 Gi i thi u 61 5.2 Mơ hình th c ph n c ng c n thi công 62 5.2.1 B x lý trung tâm PLC 62 5.2.2.Mơ hình lị nhi t 63 5.2.3 Mô hình Motor b m 64 5.2.4 Màn hình c m ng HMI 65 5.2.5 S 5.2.6 u dây I/O 66 u dây Card NI USB 6221 67 5.3 k t n i I/O gi a PLC v i Crad NI USB 6221 68 5.4 t lu n 68 CH NG 6: THU TH P D LI U, GIÁM SÁT VÀ U KHI N QUÁ TRÌNH H TH NG VIÊN TH HI N: PHÙNG HUY Page LU TH 6.1 Gi i thi u 68 6.2 Khai báo c u hình giao ti p d li u OPC 69 6.3 Cách t o giao di n nàm hình c m ng HMI 71 6.4 H th ng Citect SCADA 75 6.5 K t qu t c t b u n PID 81 6.5.1 K t qu c a trình u n nhi t lị 81 6.5.2 K t qu c a trình u n Motor b m d u 83 6.5.3 K t qu c a trình u n l u l ng 85 6.6 K t lu n 86 CH NG 7: K T QU T C- NH H NG PHÁT TRI N 7.1 K t qu t c 87 7.2 M t s h n ch 88 7.3 H ng phát tri n 89 TÀI LI U THAM KH O 90 PH L C 91 LÝ L CH TRÍCH NGANG 121 Danh m c hàm, ký hi u, t vi t t t ENTHENET: m ng c c b LAN, theo chu n hóa IEEE 802.3 HMI: Human Machine Interface Hub: thi t b k t n i m ng LAN ID: Identify Industrial Ethernet: M ng Ethernet công nghi p IP: Internet Protocol LAN: Local Area Network MTUs: Master Terminal Unit VIÊN TH HI N: PHÙNG HUY Page LU TH NetDDE: Network Dynamic Data Exchange ODBC: Open Database Connectivity OLE: Object Linking and Embedding OLE DB: Object Linking and Embedding Database OPC: OLE for Process Control OPC-AE: OLE for Process Control - Alarms & Events OPC-DA: OLE for Process Control - Data Access OPC-DX: OLE for Process Control - Data eXchange OPC-HAD: OLE for Process Control - Historical Data Access OPC XML-DA:OLE for Process Control - XML Data Access PC: Personal Computer PID: Proportional Integral Derivative PLC: Programmable Logic Controller Profibus - DP: Decentralize Periphery - fast data exchange Profibus - PA: Process Automation - intrinsically safe environment Profibus - FMS: Fieldbus Message Specification - peer to peer communication RJ45: Registered Jack 45 RS232: chu n truy n thông n i ti p RS422: chu n truy n thông n i ti p nh ng kho ng cách truy n v n t c truy n cao h n RS232 RS485: chu n truy n thông n i ti p nh ng kho ng cách truy n v n t c truy n cao h n RS232 RS422 RTUs: Remote Terminal Units SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition TCP/IP: Transmission Control Protocol/Internet Protocol VIÊN TH HI N: PHÙNG HUY Page LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 107 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 108 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 109 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 110 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 111 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 112 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 113 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 114 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 115 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 116 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 117 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 118 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 119 LU VIÊN TH HI N: PHÙNG TH HUY Page 120 LU TH LÝ L CH TRÍCH NGANG tên : PHÙNG Ngày sinh Phái : 06-12-1980 a ch liên l c : n tho i C HUY 20: : Nam i sinh : Buôn Ma Thu t ng Tân H ng –Qu n Tân Phú 0908.148.691 QUÁ TRÌNH ÀO T O 2000-2004: sinh viên tr ng V i ng Khoa H c T Nhiên chuyên ngành tài t t nghi p ‘ Tìm hi u v ph t Lý ng ng pháp phún x h Magnetron’ 2004-2005: Tham gia nghiên c u khoa h c c p tr ng thu c b môn t lý ch t r n 2011-2013 : H c viên Cao H c tr ng i H c Bách Khoa chuyên ngành T ng Hóa Q TRÌNH CƠNG TÁC 2005-2006: K s T ng Hóa cho Cơng Ty ép nh a Hùng Nga 2006-2008: Giáo viên Th nh Gi ng thu c tr cao ng d y ngh Hùng V ng h ng ngh , l p l p trình PLC MitsuBishi n m 2008-2010 : Thi t k thi công m ch ng l c m ch toàn b h th ng nhà máy ép keo c a công ty Thùy D u n cho ng công ty nh a i ng d y ngh Hùng v ng ng Ti n T 2010- n : Giáo viên th nh Gi ng thu c tr ng n h n l p l p trình PLC MitsuBishi Cơng vi c ch y u s a ch a, nâng p, ph c h i lo i máy T ng dây truy n s n xu t: nh máy ép nh a, máy th i chai, máy c t gi y, máy c t s t, máy ch n th y l c, máy c a VIÊN TH HI N: PHÙNG HUY Page 121 ... TÀI: NGHIÊN C U VÀ XÂY D NG QUÁ TRÌNH –MƠ PH NG MÁY ÉP NH A CHO H TH NG SCADA II NHI M V VÀ N I DUNG: Tìm hi u xây d ng trình- mô ph ng máy ép nh a thông qua card Ni USB 6221 Xây d ng q trình. .. mơ ph ng Labview cho h th ng máy ép keo Hình Mơ hình mơ ph ng HMI cho h th ng máy ép keo Hình Mơ hình mơ ph ng SCADA Citect cho h th ng máy ép keo Hình Bi u di n kh i t ng quát c n th c hi... th ng SCADA dành cho riêng l nh v c ng mà tr VIÊN TH u n t c tiên mơ ph ng q trình cho h th ng SCADA cơng nghi p nói HI N: PHÙNG HUY Page 21 LU TH chung xây d ng trình mô ph ng máy ép nh a cho