P HN II: THI K THI CÔNG MÔ HÌNH
3.2 GIÁM SÁT IU KH IN (SCADA)
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) là ph n m m giám sát cài t trên máy tính dùng giám sát u khi n các quá trình có s u vào ra l n t vài tr m tr lên trong các nhà máy phát i n, công nghi p d u khí, hoá ch t, n c, x lý c th i, thép…Các quá trình c u khi n phân b s d ng PLC và thi t b o ng u khi n ghép theo m ng. Hi u theo ngh a r ng, h th ng SCADA bao g m ph n m m giám sát, u khi n và toàn b thi t b ph n c ng, ph n m m b o m ho t ng c a quá trình. Các thi t b có th t g n nhau k t n i qua m ng công nghi p, ho c t r i rác, k t n i qua ng truy n vô tuy n vi ba, ng t i n PLC. Phòng i u khi n trung tâm g m h th ng máy tính n i m ng LAN có màn hình l n trình bày ho t ng c a quá trình s n xu t, k t n i v i các b u khi n d i qua ng truy n vô tuy n, cáp quang, cáp ng tr c hay cáp ôi theo m ng Ethernet.
Nh v y t o l p m t h th ng SCADA, chúng ta ph i bao g m ph n c ng (h th ng c c u ch p hành, PLC, dây n i…) và ph n m m (các driver thi t b , ph n m m thi t k giao di n HMI, th c hi n ch c n ng SCADA…)
i v i m i lo i thi t b u khi n (PLC) c a các hãng (nh Siemens, Omron, LG, Allen Bradley …) s d ng nh ng ph n m m th c hi n SCADA riêng, th ng không có y các driver thi t b u khi n v i các PLC c a hãng khác. Có nhi u ph n m m SCADA c s d ng r ng rãi, có th k FIX c a Intellution, WinCC (Siemens), RSView (Allen Bradley), Intouch (Wonderware), Think & Do (Think & Do Software), CX-Supervisor (Omron)…
3.2.2.Thi t l p SCADA cho Mô hình MPS:
Nh ã nêu trên, mu n thi t k m t h th ng SCADA ph i có ph n c ng và ph n m m, trong h th ng s d ng PLC CQM1 c a hãng Omron do ó ph n m m dùng u khi n giám sát là CX-Supervisor (hi n nay ã có phiên b n m i là 3.0) v i th vi n hình nh phong phú, giao di n b t m t, d s d ng. Tuy nhiên, do m t s v n v ph n m m nên nhóm th c hi n tài quy t nh s d ng ph n m m WinCC (là m t ph n m m dùng giám sát cho PLC c a hãng Siemens, có h tr m t vài
driver thi t b c a hãng Allen Bradley và m t s hãng khác không có h tr driver PLC c a hãng Omron).
T nh ng òi h i trên nhóm th c hi n tài a ra b n ph ng án thi t l p h SCADA cho Mô hình h th ng MPS
ü S d ng ph n m m SCADA c a hãng Omron là CX-Supervisor. Nh ng giá c c a b ph n m m là 2150 USD[8]. (ph n m m Demo hay b n Trial không liên k t thi t b ).
ü S d ng ph n m m SCADA khác có h tr driver c a Omron nh Citect, Intouch, NIP…Nh ng nh ng ph n m m này ch h tr r t ít lo i PLC c a hãng Omron (không h tr PLC dùng trong h th ng nên ph i thi t k driver cho PLC)
ü S d ng ph n m m l p trình giao di n (VB, VB C++, Java, …) và thi t k driver k t n i v i PLC
ü S d ng ph n m m WinCC và thi t k driver k t n i v i PLC
T b n ph ng án trên, nhóm quy t nh s d ng ph ng án b n là s d ng m t ph n m m SCADA ( ây là WinCC) và thi t k driver k t n i v i PLC
V i ph n m m t o Driver k t n i v i PLC Kepware h tr h u h t các lo i PLC liên k t gi a ph n m m WinCC v i PLC CQM1 CPU 21 ây Kepware óng vai trò là OPC driver k t n i
Trên là m t gi i pháp v ph n m m, c n c ng d ng trong gi ng d y t i i h c vì các lý do sau:
Ø Trong quá trình h c môn SCADA, sinh viên ch c ti p c n v i công ngh : thi t b u khi n (PLC) c a hãng nào thì ph i dùng ph n m m SCADA c a hãng ó, không th th c hi n SCADA b ng ph n m m này cho hãng khác
PLC OPC
(Kepware)
PC (WinCC)
Ø Vi c th c t p v i gi i pháp trên, giúp sinh viên có th linh ho t trong u khi n, không b khô c ng nh vi c u khi n nêu trên, ngh a là s d ng thi t b
i u khi n (PLC) c a hãng này v n có th s d ng ph n m m SCADA c a hãng khác. T u th này giúp sinh viên sau khi ra tr ng d dàng tích h p các h th ng (SCADA) v i các b u khi n khác nhau
Ø Ngoài ra, còn m t u th v t tr i khi s d ng ph n m m t o Driver c a KepWare. Giúp sinh viên có ki n th c r ng v u khi n các lo i PLC khi th c hi n SCADA cho m t h th ng g m nhi u PLC c a các hãng trong m t Công ty hay Xí nghi p, i u này s không th s d ng n u không có m t ph n m m t o driver là trung gian gi a ph n m m SCADA và thi t b u khi n (PLC) Ví d trong m t nhà máy có 3 phân x ng s d ng các b u khi n (PLC) c a 3 hãng khác nhau nh phân x ng 1 s d ng PLC c a Siemens, phân x ng 2 s d ng PLC c a Omron, phân x ng 3 s d ng PLC c a Mitsubishi.
Nh cách làm c ph i s d ng 3 h SCADA nh cho 3 phân x ng, và m t h m ng Lan t i nhà máy giám sát u khi n 3 h SCADA ó nh ng vi c k t n i,
i u khi n s r t khó kh n và ph c t p, ng i làm h th ng này l i ph i có ki n th c chuyên sâu v m ng máy tính
Nh ng v i gi i pháp m i này ch th c hi n m t SCADA cho c nhà máy v i các PLC c liên k t, u khi n, giám sát và truy c p d li u t m t máy ch duy nh t, ng i th c hi n h th ng ch c n ki n th c v SCADA. Vi c k t n i ã do ph n m m trung gian KepWare m nhi m.
Gi i pháp trên c ng nh m m c ích giúp ng i th c t p v i mô hình (Sinh viên) có kh n ng hi u bi t sâu r ng, có ki n th c có th th c hi n h th ng u khi n SCADA s g p r t nhi u trong th c t , ây c ng là m t b c a vi c d y – h c ti n g n v i th c t h n.
3.2.2.1- S d ng ph n m m KepWare t o Driver k t n i PLC
Ph n m m KepWare dùng t o driver k t n i, h tr nhi u lo i PLC c a nhi u hãng khác nhau. Trong h th ng s d ng ph n m m KepWare 4.0
Kh i ng KepWare ta có giao di n KepWare nh sau:
a. T o m t Kênh (channel) k t n i
Ta Click vào bi u t ngNew Channel
ho c vào Menu File >New t o m t kênh (Channel) làm vi c m i, c a s New Channel xu t hi n, ta ti n hành t tên cho kênh ho t ng v i ký t không c quá 256 ký t sau ó Click nútNext
C a s Device Driver xu t hi n, ta khai báo ki u
k t n i v i thi t b , ta ch n ki u k t n i là
Omron Host Link (ki u k t n i PLC c a hãng
Omron, và cách k t n i gi a m t máy tính v i m t ho c nhi u PLC qua cáp RS-232 ho c RS- 485) sau ó nh n nút Next Hình 3.3 Hình 3.4 Hình 3.5
C a s Communication ta ch n c ng k t
n i ( ây ta s d ng các c ng COM k t n i) i v i các ki u k t n i khác s có các ph ng th c truy n thông khác nhau, sau khi ch n xong c ng k t n i ta nh n nút
Next
C a s Write Optimization xu t hi n yêu c u
khai báo ph ng th c k t n i v i các bi n (tag) là các a ch vùng nh c a thi t b (PLC), ta ch n ph ng th c là Write all value for all tags.Sau ó nh n nútNext
Ta ki m tra l n cu i các khai báo c a kênh ho t ng, và nh n nút Finish k t thúc quá trình khai báo trong c a s Summary
Hình 3.6
Hình 3.7
b. Khai báo k t n i v i PLC
Ti p theo ta khai báo thi t b cho h th ng c a kênh làm vi c, trong m t kênh làm vi c có th qu n lý nhi u thi t b PLC khác nhau (nh ng d nhiên ph i cùng m t hãng vì ta ã khai báo ki u k t n i ph n trên)
khai báo thi t b s d ng, ta Click vào ch Click to add a device bên c a s
trái c a s qu n lý Kênh và thi t b h th ng, ho c ta Click vào bi u t ng New Device ho c vào MenuEdit > New Device xu t hi n c a s New Device – Name ta
ti n hành t tên cho thi t b sau ó nh n nútNext
C a s Model xu t hi n ta ch n tên PLC có trong
h th ng - ây là PLC CQM1sau ó nh n nút
Next (n u c ng là PLC c a hãng Omron mà
không có trong li t kê vì KepWare ch h tr PLC c trung tr lên ta ch n Device Model là Open dùng k t n i v i các PLC c nh hay nh ng PLC không c li t kê ( ây chính là tính
ng linh ho t c a ph n m m KepWare)
Sau ó c a s ID s xu t hi n, chúng ta
ph i khai báo a ch m ng cho PLC v i s t 0 n 31 nh v y ki u k t n i Host Link cho phép
k t n i t i a 32 thi t b u khi n, m c nh PLC u có s ID là 0. Sau khi ch n xong ta nh n nút
Hình 3.9
Next
Ti p theo c a s Timing xu t hi n, ta
khai báo t c t i a cho vi c c – ghi d li u gi a máy tính và PLC tùy thu c vào kho ng cách và t c c a ng truy n, sau
ó ta nh n nút Next
Sau ó xu t hi n c a s Auto-Demotion cho
phép t ng ng t k t n i truy n th ng khi ng truy n b m t liên l c v i thi t b u khi n, ta m c nh sau ó nh n nút Next
chuy n sang c a s k ti p
Ti p theo c a s Intercharacter Delay
xu t hi n, ta khai báo kho ng th i gian tr gi a vi c g i và nh n d li u, th ng là b ng 0
Cu i cùng ta nh n Finish c a s
Summary hoàn t t khai báo thi t b
Hình 3.12
Hình 3.13
Sau khi t o xong thi t b ta có mành hình c a KepWare nh sau
c. Khai báo các Bi n (Tag)
Sau khi ã t o k t n i v i thi t b , ta ti n hành t o Bi n (Tag) là các vùng nh c a PLC, KepWare có th k t n i v i t t c các vùng nh trong PLC
t o m t bi n ta click vào dòng ch Click to add a static tagbên c a s phía bên ph i, ho c Click vào bi u t ng New Tag ho c vào menuEdit >New Tag.
Ngoài ra ta c ng có th nhóm các tag l i thành nhóm b ng cách t o New Tag Group d qu n lý các tag khi ta t o m t Tag Group nó s là t m c con trong c a s qu n lý, t i ây ta click vào bi u t ng New tag Group t o m t nhóm
Hình 3.36
Hình 3.16 Hình 3.15
ng t ta t o hai nhóm m i l n l t là OUTPUT và DATA sau khi kh i t o nhóm hoàn t t, c a s qu n lý xu t hi n nh sau
Ti p theo ta khai báo các Tag ngõ vào PLC t i nhóm INPUT (click ch n nhóm INPUT) ta click bi u t ng New Tag, xu t hi n c a s Tag Properties t i tab General ph n Identification ta khai báo tên (Name), a ch (Address), và chú thích (Discription) cho tag. T i ph n Data properties ta khai báo ki u d li u (Data type), ph ng th c truy c p tag (Client access) và th i gian vòng quét (Scan rate)
u ý: a ch c a Tag ta ph i xác nh rõ là vùng nh nào c a PLC là IR, DM, TC, v.v. thì Tag ó m i c ch p nh n n u không khai báo s xu t hi n thông báo l i sau
N u là vùng nh nh p xu t (Internal Relay) ta ph i thêm ký t IR phía tr c a ch c n truy c p (ví d : mu n khai báo a ch word 0 bít 0 t i vùng nh nh p xu t ta nh p nh sau IR000.00)
Hình 3.17
Hình 3.18
N u là vùng nh D li u (Data Memory) ta ph i thêm ký t DM phía tr c a ch c n truy c p (ví d : mu n khai báo a ch word 0 t i vùng nh d li u ta nh p nh sau DM0)
Ta ti n hành khai báo bi n START v i a ch là IR000.00
ng t t o Bi n m i nút nh n STOP v i a ch là IR000.01
Các bi n ti p theo ta làm t ng t , ch n Tag Group OUTPUT và t o các bi n là các a ch ngõ ra c a PLC, ti n hành t o bi n D_START v i a ch là IR100.00, và bi n D_STOP v i a ch là Hình 3.21 Hình 3.20 Hình 3.22
IR100.01…
Ch n Tag Group DATA và t o các
bi n là các vùng nh d li u (DM) c a PLC, ti n hành t o bi n SOPHOI v i a ch là DM0, và bi n SOPHOIGC v i a ch là DM1, SOPHOITRANG a ch làDM2… Ta ti n hành t o các Bi n khác trong KepWare t ng t nh các bi n ã t o trên, sau khi ã hoàn t t ta c các bi n c a t ng nhóm bên c a s ph i
Sau khi hoàn t t vi c t o các bi n (Tag) bi n th c s k t n i c v i PLC ta ph i ki m tra, hay quá trình t o m t OPC (OLE to Process and Control) k t n i hay ây chính là Driver k t n i gi a ph n m m KepWare cài t trên máy tính v i PLC c a h th ng. B c ti p theo c n ph i k t n i ph n c ng cho h th ng t c là n i cáp gi a PLC v i máy tính qua c ng COM c a máy tính và PLC
Hình 3.23
d. Th c hi n k t n i gi a KepWare v i PLC
Sau khi ã k t n i ph n c ng v i PLC và máy tính ta ti n hành t o OPC k t n i. T i c a s làm vi c c a KepWare ta Click vào bi u t ng Quick Client ho c vào menu Tool > Launch OPC Quick Client c a s OPC Quick Client xu t hi n c ng c chia thành 2 c a s riêng bi t, ph n bên trái v n là vùng qu n lý c a OPC t ng t nh Window Explore c a Windows, ã có m t Server t o s n ch a các thông tin v h th ng c ng nh qu n lý các bi n d li u c a chúng ta do ph n m m KepWare t o s n v i tên KEPware.KEPServerEx.V4 ta có th t o m t Server m i n u c n thi t, sau ó làm l i t u là t o k t n i, t o bi n quá trình .v.v. ho c chèn ph n khai báo trên vào Server m i v i l a ch n Import CSV ta tên Server là m c nh
Ta nh n th y t t c các bi n quá trình, các Group Tag u c s p x p gi ng nh bên c a s KepWare nh ng bây gi có thêm d u ch m “.” tham chi u n th m c con
Ví d : th m c (Group Tag) DATA bây gi s làMPS-LHU.PLC-LHU.DATA, hay Group Tag OUTPUT s là MPS-LHU.PLC-LHU.OUTPUT ây là m t l u ý quan tr ng khi mu n liên k t bi n c a PLC v i m t ph n m m t o giao di n HMI (nh WinCC, InTouch, Citecht, CX-Supervisor…) thông qua ph n m m t o driver k t n i là KepWare. C ng v y khi ta Click ch n th m cMPS-LHU.PLC-LHU.DATA ta s th y bên c a s ph i v n là các bi n: SOPHOI, SOPHOIGC, SOPHOITRANG … nh ng bây gi ã tr thành:MPS-LHU.PLC-LHU.DATA.SOPHOI,
MPS-LHU.PLC-LHU.DATA.SOPHOIGC, MPS-LHU.PLC- LHU.DATA.SOPHOITRANG… ó chính là Item ID ta ph i nh p y khi khai báo bi n k t n i trong ph n m m t o giao di n HMI
Khi khai báo thi t b i v i b t k ph n m m nào có h tr các OPC, thì a ch truy c p này (Item ID)chính là a ch truy c p n vùng nh mà nó tr n.
Tóm l i, OPC mà KepWare t o ra s qu n lý các bi n quá trình k t n i v i PLC theo tham chi u bên ph n khai báo t i c a s KepWare, ngoài ra còn có thêm các bi n