Lớp cấu hình này giúp giao tiếp giữa PLC và PC trực tiếp, có độ tin cậy cao, đồng thời có thể kết nối với nhiều bộ PLC thông qua HUB.
Cấu hình hệ thống truyền thông CC-Link IE Field
CC-Link IE Fiel như đã nói ở phía trên giao tiếp với nhau bằng module RJ71. Lớp truyền thông này dung để thu tập dữ liệu của các trạm cục bộ về trạm chủ với lưu lượng lớn, nhiều dữ liệu được truyền và nhận.
Hình 4.14 Cấu hình hệ thống truyền thông CC-Link IE Field
Sau cùng là cấu hình lớp truyền thông CC-Link
Hình 4.15 Lớp cấu hình CC-Link
Lớp truyền thông này sử dụng để truyền nhận những dữ liệu nhỏ và chủ yếu là để điều khiển các thiết bị trường.
Kết của của hệ thống truyền thông thu thập dữ liệu đã được thiết kế trên phần mền MELSOFT Navigator.
Mô hình hệ thống có 3 Station :
- Station 1 : IP 10.1.1.240, Trạm Master CC-Link IE Field N0.0. Trạm Local CC- Link N0.02
- Station 2 : IP 10.1.1.230. Trạm Local CC-Link IE Field No.01. Trạm Master CC- Link No.0.
- Station 3: IP 10.1.1.220. Trạm Local N0.02 CC-Link IE Field. Trạm Local CC- Link N0.01.
Hình 4.16 Kết nối truyền thông của các trạm
N0. Module Station Station Style
RX/RY Setting RWw/RWr Setting
Points Start End Points Start End
0 RJ71EN71 0 Master
1 RJ71EN71 1 Local 256 00 FF 256 00 0FF
2 RJ71EN71 2 Local 256 100 1FF 256 100 1FF
Bảng 4.6 Bảng refesh data CC-Link IE Field
N0. Module Station Station Style
RX/RY Setting RWw/RWr Setting
Points Start End Points Start End
0 RJ71BT11 0 Master
1 RJ71BT11 1 Local 32 00 1F 3 00 03
2 RJ71BT11 2 Local 32 20 3F 3 04 08
Bảng 4.7 Bảng Data refesh CC-Link
Hình 4.17 Phương thức truyền thông dữ liệu
Phương thức truyền thông dữ liệu : dữ liệu truyền thông RY và RWw, dữ liệu nhận RX và RWr.
Hình 4.18 Ví dụ phương thức truyền thông
Mô tả các truyền thông dữ liệu : sau mỗi chu kì truyền thông dữ liệu truyền thông sẽ được truyền đi. Sau khi nhận được tính hiệu yêu cầu truyền thông ( Send request ), dữ liệu truyền thông thanh ghi W0 từ trạm Master được truyền đến thanh ghi W1000 của trạm local. Y1000 trạm master lên mức 1 X1000 trạm local lên mức 1, plc trạm local nhận được dữ liệu thanh ghi từ trạm master.
4.3 Giới thiệu phần mềm SCADA MC Works 64
4.3.1 MC Works 64 là gì ?
Mitsubishi SCADA MC Works64 cung cấp một hệ thống kiểm soát giám sát có chức năng cao cùng với các sản phẩm tự động hóa nhà máy.
MC Works64 cung cấp các giải pháp cho nhiều nhu cầu trong giám sát kiểm soát như :
Có thể khó biểu diễn hiệu quả thiết bị giám sát chỉ sử dụng đồ họa 2D. Mặt khác, đồ họa 3D có thể tăng cường khả năng hiển thị với màn hình hiển thị nổi. Đồ hoạ 3D cho phép bạn có chế độ theo dõi từ nhiều góc độ khác nhau. Điều này cho phép bạn biết được tình trạng của thiết bị một cách nhanh chóng và chính xác, có quan điểm giám sát bản năng và làm cho điều khiển trực quan.
Hình 4.19 Khả năng hiển thị
Bạn có thể tạo đồ hoạ 2D và 3D có độ nét cao. Mặt khác, đồ họa 3D có thể nâng cao tầm nhìn với màn hình hiển thị nổi. Bạn có thể kiểm soát sự phóng to, giảm, xoay và di chuyển song song của đồ hoạ 3D để giám sát bất cứ thứ gì; từ cơ bản như một toàn thể cho từng chi tiết thiết bị. Khi một báo động xảy ra, bạn có thể phóng to đến phần có vấn đề của thiết bị. Do đó, bạn không cần di chuyển từ một màn hình hiển thị màn hình khác, theo dõi các thiết bị mà không bị gián đoạn bởi sự di chuyển song song. Bạn có thể sử dụng đồ họa 2D cho màn hình hiển thị thời gian thực để xem điều kiện của thiết bị, hoạt động và dữ liệu đo. Bạn có thể nhập dữ liệu 2D và 3D CAD để tạo đồ hoạ.
Thư viện biểu tượng có hơn một nghìn loại biểu tượng 2D và 3D có độ nét cao bao gồm nhiều ngành công nghiệp bao gồm xử lý nước, quản lý tòa nhà, thực phẩm, hóa chất và hơn thế nữa. Một số chức năng hình động cũng được tạo sẵn. Bạn có thể đăng ký một Tag vào một biểu tượng để thay đổi màu sắc và số hiển thị, giảm công sức để tạo ra một mô hình.
4.3.1.2 Nâng cao độ tin cậy.
máy chủ dự phòng để nâng cao độ tin cậy của hệ thống và giảm tải truyền thông trên mạng. Có thể thể hiện một cấu hình phù hợp với kích thước hệ thống, từ một hệ thống độc lập đến một hệ thống quy mô lớn. Xây dựng một hệ thống đáng tin cậy và tiếp tục hoạt động ngay cả trong những thời điểm có vấn đề.
Hình 4.20 Độ tinh cậy mạng truyền thông
4.3.1.3 Giảm lao động kỹ thuật.
Có các danh sách các thiết bị khác nhau có sẵn để tự động tạo ra đồ họa, các chương trình, và các cài đặt Tag OPC. Công cụ hỗ trợ thiết kế ngăn cài đặt Tag không chính xác, do đó làm tăng chất lượng thiết kế. Các mẫu tiêu chuẩn tạo điều kiện thuận lợi cho việc sắp xếp hệ thống.
4.3.1.4 Kiểm soát năng lượng.
Bằng cách giám sát mức tiêu thụ năng lượng, việc sử dụng năng lượng có thể giảm theo thời gian. Tiêu thụ năng lượng có thể được hình dung thông qua việc tích hợp thiết bị đo lường năng lượng của Mitsubishi Electric và AX Energy; công cụ phân tích và phân tích năng lượng.
Các thiết bị tiết kiệm năng lượng của Mitsubishi Electric, bao gồm cả Biến tần với điều khiển động cơ nâng cao, sẽ giảm tiêu thụ năng lượng tại nhà máy của bạn.
Hình 4.21 kiểm soát năng lượng
4.3.1.5 Dự phòng bão dưỡng
Mô đun giao diện MES của Mitsubishi Electric có thể được sử dụng để thu thập thông tin về kiểm soát sản xuất. Cơ sở AX sau đó có thể hiển thị và phân tích thông tin chẩn đoán và thông lỗi thiết bị. Các sản phẩm này tự động thu thập thông tin về tình trạng của thiết bị từ một lượng lớn dữ liệu, sử dụng nó để cải thiện: yếu tố có sẵn, bảo trì dự phòng, dự đoán lỗi …
Hình 4.22 Giao diện dự phòng bảo dưỡng
4.3.2 Các công cụ có trong MC Works64
4.3.2.1 GraphWorX64
GraphWorX64 là một công cụ của MC Works64 bạn dùng nó để tạo đồ họa giao diện người và máy (HMIs). GraphWorX64 có hàng chục công cụ với hàng trăm thông
Hình 4.23 Cửa Sổ làm việc của MC Works64
Khung làm việc của MC Works64 có 5 khu vực chính:
Số 1: là khu vực cây thư mục cho các đối tượng được sử dụng trong đồ họa. Ngoài ra còn là khu vực để lựa chọn các đối tượng trong thư viện hay các công cụ được hỗ trợ của mitsubishi cung cấp.
Số 2 : là khu vực gồm các công cụ cơ bản được hỗ trợ như vẽ khối, tạo layer, hiệu ứng khối và chữ. Dynamics là công cụ cho các tác động cơ bản như pick, Size, Move, Rotation, Button, Data Entry, Time data…
Số 3 : là khu vực làm việc chính nơi hiển trị các đối tượng được thiết kế.
Số 4 : là khu vực thể hiện các thuộc tính hay tính chất của các đối tượng được thiết kế.
Số 5 : là khu vực dành cho Scripts.Net . MC Works64 hỗ trợ Script để thiết kế chuyên sâu và đẹp hơn. Ngoài ra còn được hỗ trợ Window Form.
Cách tạo vậy thể chuyển động trên đồ họa 3D.
B1 : Tạo của sổ làm việc với đồ họa 3D. Tại khu vực làm việc số 1, dụng công cụ 3D view để tạo của sổ đồ họa 3D. Sau đó click và của sổ làm việc để thực hiện.
Hình 4.24 Cửa sổ 3D View
B2 : Trên thanh Ribbon, chọn Primitive với đồ họa dạng khối cần tạo. Các khối cơ bản gồm có : Khối lập phương, khối cầu, mặt phẳng, donut…
Hình 4.25 Tạo khối
B3 : Sau khi tạo khối, có thể tùy chỉnh kích thước (E), vị trí (W), góc xoay (R), hoặc biên tập vật liệu cho khối.
Hình 4.26 Tùy chỉnh khối
B4 : Tạo hiệu ứng chuyển động cho khối. Hiệu ứng chuyển động được hỗ trợ các công cụ Dynamic gồm Xoay, Di chuyển, Kích thước. để sử dụng chọn vào khối cần chuyển động, chọn hiệu ứng chuyển động. Sau khi chọn hiệu ứng chuyển động trên 3D View sẻ hiển thị đồ họa gồm quỷ đạo di chuyển vị trí, góc xoay, hay kích thước cần được chuyển động. Khu vực làm việc số 4 thể hiện thuộc tính của chuyển động.
Hình 4.27 Tạo hiệu ứng chuyển động cho khối.
B5 : Chọn thuộc tính để vật thể chuyển động theo ý muốn. Tại khu vự thuộc tính chuyển động chọn Data Source để mở ra của sổ Data Brower gán Tag chuyển động.
B6 : Gán Tag chuyển động cho vật thể. Tại cửa sổ Data Brower gồm có các thuộc tính Tag của OPC UA, Tag mô phỏng nội bộ, Tính toán các Tag dựa vào hàm toán học.
Hình 4.28 Cửa sổ Data Brower
4.3.2.2 AlarmWorX64
AlarmWorX64 là công cụ dùng để giám sát báo động, lưu trữ và báo cáo có trong MC Works64.
Hình 4.29 Cửa sổ Alarm
AlarmWor64 bao gồm:
AlarmWorX64 Viewer : là công cụ dùng để cấu hình báo động thời gian thực , gắng các nguồn báo động vào chúng. Hiển thị thông báo báo động, dễ dàn cài đặt và sử dụng và có thể xem lại lịch sử.
AlarmWorX64 Server : Nhận dữ liệu từ OPC Data Access server để hiển thị báo động và báo cáo.
Cách tạo một AlarmWorX64 :
B1: Tạo một dữ liệu Alarm trên AlarmWorX64 Server. Sử dụng Workbench để tạo dữ liệu Alarm với công cụ AlarmWorX64 Server. Tại đây tạo một Configuration cho một cơ sở dữ liệu đang hoạt động ( Active ). Sau đó tạo một AlarmWorX64 Server Tag.
Hình 4.30 Tạo một dữ liệu Alarm Server
B2 : Cấu hình cho một Tag trong Alarm. Cửa sổ cấu hình cho AlarmWorX64 Server Tag bao gồm các thuộc tính của một Alarm. Thuộc tính cơ bản như tên, OPC Input là dữ liệu cần Alarm. Thuộc tính General gồm Tag cho phép hiển thị báo động, thông tin hiển thị. Thuộc tính Alarms Limit, thuộc tính này chia Tag báo động thành các mức độ khác khau với các lời nhắc nhỡ khác nhau.
B3 : Tạo khu vực cho các báo động, nhóm chúng thành các nhóm khác nhau. Các nhóm này giúp dễ tìm thấy phần tích trong lúc hiển thị ở Alarm Viewer.
Hình 4.32 Tạo khu vực báo động
B4 : Tạo một Alarm Viewer. Alarm Viewer có thể là một project riêng hoặc là một Viewer hiển thị trong công cụ GraphWorX64. Trong một Alarm Viewer ta click đúp hoặc click Open để cài đặt cấu hình cũng như Alarm Tag cần hiển thị.
Hình 4.33 Của sổ Alarm Viewer
B5 : Chọn Alarm Tag cần báo động Sau khi nhấn Open cửa sổ configureation sẻ mở ra. Tại đây chọn các Alarm Tag cần hiển thị bằng cách click và dấu +, khi đó của sổ Data Brower như hình 111 sẽ hiện ra, chọn đến Alarm Tag vừa tạo
ở bước 4. Lưu lý đường dẫn đến Alarm Tag thường là Home/OPC Classic Server/My Server/AlarmWorX64/…
Hình 4.34 Cửa sổ Congiguration của Alarm Viewer.
4.3.2.3 TrendWorX64
TrendWorX64 được dùng để vẻ biểu đồ thời gian thực và ghi lại lịch sử của dữ liệu OPC bằng biểu đồ đồ họa. có thể sử dụng nó với chức năng ghép nhiều biểu đồ và dễ dàng tùy chỉnh độ rộng của thời gian lấy mẫu.
Cách tạo một TrendWorX64 Viewer :
B1 : Tạo một cửa sổ TrendWorX64 Viewer. Cửa sổ TrendWorX có thể được tạo bằng Workbench hoạt được tạo bằng công cụ trên GraphWorX.
Hình 4.36 Cửa sổ TrendWorX64 Viewer
B1 : Cấu hình cho cửa sổ Viewer. Sau khi tạo cửa sổ TrendWorX click chọn Configure Viewer để cấu hình cho cửa sổ. Cửa sổ Configure your Control được mở ra. Click chuột phải vào Chart để tạo các biểu đồ Plot, sau đó tạo các cột trên các biểu đồ. Trên Plot có thể tạo các thuộc tính hiển thị trên biểu đồ và chọn các thuộc tính miêu tả của từng cột Pen. Các thuộc tính của Pen gồm chọn Data Source cho cột và các thuộc tính hiển thị của cột trong biểu đồ.
4.3.2.4 EarthWorX64
Sử dụng EarthWorX kết hợp công nghệ để nhanh chóng xem điều kiện báo động cho bất kỳ vị trí nào trên thế giới, sử dụng bản đồ có sẵn với Microsoft Bing.EarthWorX giúp bạn hình dung các tài sản phân tán theo địa lý (như nhà máy, cơ sở vật chất, hoặc trang web việc làm) và theo dõi các vật thể di động sử dụng GPS tọa độ.
Hình 4.38 Cửa sổ EarthWorX64
4.3.2.5 GridWorX
Hình 4.39 Cửa sổ GridWorX
GridWorX dùng để chỉnh sửa và cập nhật bảng database trong MC Works64. GridWorX Server có thể cài đặt ở Workbench và GridWorX Viewer có thể dùng để hiển thị trên GraphWorX64 để giám sát dữ liệu. Cơ sở sữ liệu của GribWorX hỗ trợ cho các nền tản quản lý cơ sở dữ liệu phổ biến hiện nay như : OLE DB Connection, ODBC Connection, Oracle Connection, SAP Connection, SQL Server Connection.
Cách tạo một GribWorX :
B1 : Tạo một Data Source cho bảng cần hiển thị trong GridWorX. Sử dụng công cụ trên Workbench là GridWorX Server để tạo dữ liệu nguồn được dùng trong GribWorX. Cơ sỡ dữ liệu được dùng là SQL Server , với database Northwind, tại database này click chọn để tạo nguồn cở sở dữ liệu. Sau khi tạo cơ sở dữ liệu, Có thể
viết lệnh Query trên khung Command, hoặc dùng công cụ được khoanh đỏ để tạo câu lệnh Query chọn các cột của bảng muốn hiển thị.
Hình 4.40 Cửa sổ GribWorX Server
B2 : Tạo cửa sổ GribWorX Viewer trên Workbench hoặc GraphWorX. Sau khi tạo cửa sổ GribWorX như hình 121, Click chọn Edit để cấu hình cho cửa sổ Viewer, tại cửa sổ Configure cài đặt các cấu hình hiển thị và chọn nguồn cơ sở dữ liệu vừa tạo ở bước 1 trên cửa sổ Data Brower.
Hình 4.41 Cửa sổ Configure GribWorX Viewer
4.4 Công Cụ OLE for Process Control
OLE for Process Control ( OPC ) là tiêu chuẩn cơ bản để tiếp cận giao tiếp với nguồn dữ liệu ( như PLCs,controllers, I/O device, database… ). Nó tăng cường giao diện giữa các ứng dụng máy khách và máy chủ bằng cách cung cấp cơ chế được hỗ trợ và là tài liệu tốt để phổ biến dữ liệu từ nguồn dữ liệu tới bất kỳ ứng dụng khách. Trong đó không chỉ là hướng dẫn chi tiết về cách chuyển dữ liệu mà còn thông tin cụ thể về các thuộc tính khác để bổ sung cho những dữ liệu đó, chẳng hạn như thông tin phạm vi, loại dữ liệu, cờ chất lượng, và thông tin ngày và giờ. Hình dưới đây trình bày về một Kiến trúc OPC, được giới thiệu bởi OPC Foundation. Bằng cách theo các kiến trúc OPC, một thiết bị chỉ cần một trình điều khiển tiêu chuẩn, đó là một máy chủ OPCcompliant. Tất cả các ứng dụng khách hàng tuân thủ OPC sau đó có thể được kết nối với thiết bị đó, trên mạng cục bộ hoặc qua mạng. Hơn nữa, kết nối có thể được thực hiện cho nhiều hơn một máy chủ OPC cùng một lúc.
Hình 4.42 Cấu trúc OPC
4.4.1.1 Công Cụ OPC Unified Architecture
Hiện nay các phần mềm SCADA kết nối với PLC thông qua 3 cách phổ biến:
Thông qua Driver trực tiếp, SCADA sử dụng các hàm đọc / ghi cấu hình trong file driver (DLL) để truy cập đến PLC.
Thông qua DDE (Dynamic Data Exchange) server, SCADA đóng vái trò là DDE client.
Thông qua OPC Server, SCADA đóng vai trò là OPC Client.
Thực tế người dùng hay dùng driver trực tiếp để kết nối với PLC. Khi không có driver trực tiếp, người dùng mới sử dụng OPC DA bởi một số điểm hạn chế của OPC DA sẽ được phần tích sau đây :
Tốc độ truy cập SCADA đến PLC bị giảm bởi phải truy cập qua một phần mềm trung gian.
Việc truy cập mạng LAN khó thực hiện, Khi SCADA chạy trên một máy tính khác. Để làm được truy cập máy tính khác phải đăng nhập đúng User và Password, phải dùng Dcom config để cấu hình hàng loạt các thông số không tường minh.