ĐỒ ÁN MÔN HỌC SCADA VỀ GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MỰC NƯỚC TRONG BỒN CHỨA BẰNG PHẦN MỀM WINCC SỬ DỤNG 1 MÁY BƠM, ĐIỀU KHIỂN VÀO RA MỰC NƯỚC. CÓ KÈM FILE PLC, WINCC,VIDEO CHẠY MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM. Trong các ngành công nghiệp sản xuất chất lỏng như hóa chất, nước uống đóng chai, sữa, nước mắm, dầu ăn, dầu khí, … vấn đề cần điều khiển mức lưu lượng dòng chảy cần đáp ứng với độ chính xác cao để phục vụ quá trình sản xuất đạt hiệu quả tốt hơn, đảm bảo quá trình sản xuất các chất lỏng không bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị, người vận hành không cần phải trực tiếp kiểm tra trong các bồn chứa hoặc đóng mở bơm liên tục, vấn đề bị cạn hay tràn trong bồn chứa chất lỏng hoàn toàn được khắc phục.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT – NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO - - ĐỒ ÁN SCADA Đề tài: ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT MỰC NƯỚC BỒN CHỨA GVHD : Ths.Phạm Văn Tâm SVTH : Nguyễn Ngọc Tú (14030324) Trần Minh Trung Tín (18033457) Vũ Minh Trung (18033627) Lớp: DH18TD Vũng Tàu, ngày 21 tháng 07 năm 2021 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Vũng Tàu, ngày tháng Giảng viên hướng dẫn (ký ghi rõ họ tên) năm 2021 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lí thực đề tài 1.2 Phương pháp thực _3 1.3 Cơ sở lý thuyết thực tế _3 1.4 Bố cục đề tài CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SCADA _5 2.1 Các thành phần hệ thống 2.2 Chức hệ thống Scada: 2.3 Cơ chế thu thập liệu _6 2.4 Cách xử lí liệu _7 2.5 Một số ưu điểm hệ thống SCADA _7 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 3.1 Khái quát đề tài 3.2 Phần mềm chương trình STEP 7-300 _9 3.3 Phần mềm chương trình WINCC _16 3.4 Nguyên lí hoạt động đề tài _18 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN _20 4.1 Đánh giá kết _20 4.2 Phương hướng phát triển đề tài _20 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lí thực đề tài Như biết, nước ta qua trình cơng nghiệp hố đại hố đất nước Và Tự động hố đóng vai trị quan trọng cơng nghiệp, tự động hố giúp tiết kiệm sức người đồng thời gia tăng suất chất lượng sản phẩm Các thiết bị tự động hệ thống giám sát đặc biệt giám sát từ xa ngày phổ biến Chính nhu cầu ngày cao nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội phải cần có đội ngũ chuyên nghiệp Chúng em học tập bản, luyện tập có nhiều trải nghiệm thực tế Sau trình học tập, tìm hiểu trải nghiệm Dưới cho phép hướng dẫn tận tình giảng viên Ths.Phạm Văn Tâm – Trường Đại học Bà Rịa Vũng tàu(BVU) chúng em gồm: Nguyễn Ngọc Tú (14030324) Trần Minh Trung Tín (18033457) Vũ Minh Trung () Đã chọn tiến hành nghiên cứu đề tài: “Điều khiển giám sát mực nước bồn chứa” 1.2 Phương pháp thực Với yêu cầu cần thiết đề tài em áp dụng phương pháp sau: phương pháp quan sát, tìm nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu thực tế, tư vấn, mô đề tài 1.3 Cơ sở lý thuyết thực tế Trên sở lý thuyết giáo trình SCADA kiến thức chúng em thầy truyển đạt thời gian học tập kinh nghiệm có đời sống Chúng em dùng phần mềm để mô Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm 1.4 Bố cục đề tài Với đề tài: “Điều khiển giám sát mực nước bồn chứa” Nội dung, chúng em trình bày làm chương: Chương 1: Tổng quan đề tài Chương 2: Giới thiệu SCADA Chương 3: Nội dung đề tài Chương 4: Kết luận đánh giá hướng phát triển Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SCADA Hệ thống giám sát điều khiển thu thập liệu dựa tảng máy tính (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition) phát triển 40 năm, từ mơ hình đơn lẻ, điều hành phân tán đến kiến trúc mạng giúp truyền thơng nhanh, linh động, xác khoảng cách xa Hơn nữa, SCADA chuyển từ độc quyền sang tiêu chuẩn hóa phần cứng phần mềm, thay đổi giảm chi phí nâng cấp, vận hành bảo trì cung cấp quản lý với thông tin thời gian thực hổ trợ cho việc lập kế hoạch, giám sát định SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Nhằm hỗ trợ người trình giám sát điều khiển từ xa 2.1 Các thành phần hệ thống Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Một hệ thống SCADA có thành phần sau : Trạm điều khiển giám sát trung tâm: hay nhiều máy chủ trung tâm (central host computer server) Trạm thu thập liệu trung gian: khối thiết bị vào đầu cuối từ xa RTU (Remote Terminal Units) khối điều khiển logic khả trình PLC (Programmable Logic Controllers) có chức giao tiếp với thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, hộp điều khiển đóng cắt van chấp hành…) Hệ thống truyền thông: bao gồm mạng truyền thông công nghiệp, thiết bị viễn thông thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức truyền liệu cấp trường đến khối điều khiển máy chủ Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): thiết bị hiển thị trình xử lý liệu để người vận hành điều khiển trình hoạt động hệ thống 2.2 Chức hệ thống Scada: Bộ điều khiển (PLC): có chức đọc tín hiệu từ cảm biến điều khiển q trình cơng nghệ Phần mềm điều khiển giám sát sản xuất (Scada soft ware): có chức điều khiển, giám sát, cảnh báo, lƣu trữ liệu, báo cáo, khắc phục cố q trình cơng nghệ Mạng truyền thơng công nghiệp: Giúp cho việc điều khiển hệ thống sản xuất thuận tiện hơn, ngồi văn phịng nhà, , điều khiển giám sát đƣợc trình sản xuất 2.3 Cơ chế thu thập liệu Trong hệ SCADA, trình thu thập liệu thực trước tiên q trình RTU qt thơng tin có từ thiết bị chấp hành nối với chúng Thời gian để thực thi nhiệm vụ gọi thời gian quét bên Các máy chủ quét RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập liệu từ RTU Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Để điều khiển, máy chủ gửi tín hiệu yêu cầu xuống RTU, từ cho phép RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ 2.4 Cách xử lí liệu Dữ liệu truyền tải hệ SCADA dạng liên tục (analog), dạng số (digital) hay dạng xung (pulse) Dữ liệu truyền tải hệ SCADA thể dạng số gọi trường Dữ liệu (data field) Dữ liệu dạng số hình thành từ dạng tín hiệu logic (on/off), tín hiệu analog dịng/áp, tín hiệu xung tốc độ cao, Giao diện sở để vận hành thiết bị đầu cuối hình giao diện đồ họa GUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn hệ thống điều khiển giám sát thiết bị hệ thống Tại thời điểm, liệu thị dạng hình ảnh tĩnh, liệu thay đổi hình ảnh thay đổi theo 2.5 Một số ưu điểm hệ thống SCADA Có khả xử lý lỗi thành công hệ thống xảy cố Khi có cố hệ thống SCADA lựa chọn cách xử lý sau: ˗ Sử dụng liệu cất giữ RTU: hệ thốn SCADA có RTU có dung lượng nhớ lớn, hệ thống hoạt động ổn định liệu lưu vào nhớ RTU Do đó, hệ thống xảy lỗi RTU sử dụng tạm liệu hệ thống hoạt động trở lại bình thường ˗ Sử dụng phần cứng dự phòng hệ thống: hầu hết hệ thống SCADA thiết kế thêm phận dự phịng, ví dụ hệ thống truyền thông hai đường truyền, RTU đôi hai máy chủ… vậy, phận dự phòng đưa vào sử dụng hệ Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm SCADA có cố hoạt động offline (có thể cho mục đích bảo dưỡng, sửa chữa, kiểm tra…) Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm CHƯƠNG 3: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 3.1 Khái quát đề tài Trong ngành cơng nghiệp sản xuất chất lỏng hóa chất, nước uống đóng chai, sữa, nước mắm, dầu ăn, dầu khí, … vấn đề cần điều khiển mức lưu lượng dịng chảy cần đáp ứng với độ xác cao để phục vụ trình sản xuất đạt hiệu tốt hơn, đảm bảo trình sản xuất chất lỏng không bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị, người vận hành không cần phải trực tiếp kiểm tra bồn chứa đóng mở bơm liên tục, vấn đề bị cạn hay tràn bồn chứa chất lỏng hồn tồn khắc phục Chính chúng em chọn đề tài là: Điều khiển giám sát mực nước bồn chứa Chúng em sử dụng hai phần mềm để giám sát điều khiển hệ thống Đó là: ˗ Phần mềm step 7-300: viết code chương trình điều khiển ˗ Phần mêm WinCC: dùng để giám sát điều khiển chương trình 3.2 Phần mềm chương trình STEP 7-300 Phần mềm STEP 7-300 phần mềm hỗ trợ: ˗ Khai báo cấu hình phần cứng cho trạm PLC thuộc họ SIMATIC S7-300/400 ˗ Xây dựng cấu hình mạng gồm nhiều trạm PLC S7-300/400 thủ tục truyền thông chúng ˗ Soạn thảo cài đặt chương trình điều khiển cho hay nhiều trạm ˗ Quan sát việc thực chương trình điều khiển trạm PLC gỡ rối chương trình ˗ Ngồi STEP 7-300 cịn có thư viện đầy đủ với hàm chuẩn hữu ích, phần trợ giúp “ONLINE” mạnh có khả trả lời câu hỏi người sử dụng cách sử dụng STEP 7-300, cú pháp lệnh lập trình, xây dựng cấu hình phần cứng trạm mạng gồm nhiều trạm PLC Chương trình hệ thống: Phần Hardware: khai báo phần cứng Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Phần Symbols: khai báo tên 10 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Phần code OB1 11 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm 12 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm 13 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Phần code FC1 14 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Phần code fc3 15 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm 3.3 Phần mềm chương trình WINCC 16 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Phần mềm WinCC WinCC phầm mềm cho phép giao tiếp người máy (HMI-Integrated Human Machine Interface) Với WinCC, ta lập trình xử lý cách dễ dàng cho phép ta quan sát trực quan tất khía cạnh hệ thống xử lý Phần mềm WinCC Siemens phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) phục vụ việc xử lý lưu trữ liệu hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa Chương trình win CC Quản lý tags 17 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm Vẽ mô Chạy mơ phỏng: File clip đính kèm Code C để giọt nước di chuyển 18 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm 3.4 Nguyên lí hoạt động đề tài - Nhấn nút Stop xong nhấn nút Start cho hệ thống bắt đầu hoạt động - Ở trạng thái bình thường ta đóng, mở van, vào ra, máy bơm tùy theo nhu cầu công việc - Chế độ Auto: + Trước tiên cần set mức nước Level high Level low, để hệ thống nhận biết mực nước để đóng ngắt theo số mà ta đặt + Ở chế độ ta mở tắt van xã nước 19 Đồ án SCADA GVHD: Ths Phạm Văn Tâm CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Đánh giá kết - Ưu điểm: Hiểu rõ PLC phần mêm Win CC Hiểu rõ cách tư lập trình Mơ phần mềm giống mơ hình thực tế Thực mô thành công việc điều khiển PLC S7300 so với lý thuyết, q trình mơ WinCC - Mơ hình điều khiển tốt Nhược điểm - Hệ thống có bơm Chỉ áp dụng với cơng trình nhỏ Khơng đảm bảo độ bền máy bơm - Chưa tách riêng chế độ điều khiển tay - Một vài trường hợp nút nhấn chưa đổi màu theo mong muốn 4.2 Phương hướng phát triển đề tài Với kiến thức hạn chế, chúng em cố gắng hoàn thành đề tài thời gian quy định Và cịn nhiều thiếu sót, từ đề tài, em rút học cần thiết cho sau Em xin kính mong thầy cơ, người khơng quản khó nhọc truyền đạt cho em kiến thức quý báu cho em lời nhận xét để em có kinh nghiệm hành trang sau Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy cô nhiều! 20 ... thống Scada: Bộ điều khiển (PLC): có chức đọc tín hiệu từ cảm biến điều khiển q trình cơng nghệ Phần mềm điều khiển giám sát sản xuất (Scada soft ware): có chức điều khiển, giám sát, cảnh báo,... trực tiếp kiểm tra bồn chứa đóng mở bơm liên tục, vấn đề bị cạn hay tràn bồn chứa chất lỏng hoàn tồn khắc phục Chính chúng em chọn đề tài là: Điều khiển giám sát mực nước bồn chứa Chúng em sử dụng... cho việc lập kế hoạch, giám sát định SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition) hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu Nhằm hỗ trợ người trình giám sát điều khiển từ xa 2.1 Các thành