I. Tag Logging
a. Nhiệm vụ của Tag Logging CS
Ta có thể gán tất cả các đặc tính cần thiết để lưu trữ và hiển thị cho dữ liệu bằng Tag Logging CS. Các đặc tính này phải được tạo và chuẩn bị trước khi hệ thống run-time khởi động. Tag Logging CS của WinCC cung cấp một giao diện đặc biệt cho mục đích này.
a. Nhiệm vụ của Tag Logging RT:
Hệ thống Tag Logging RT nhận các giá trị dữ liệu và liên kết chúng với các đặc tính đã ấn định. Các dữ liệu định hình theo kiểu này đều được thực hiện trước để hiển thị và lưu trữ.
a. Thực hiện Tag Logging:
Tag Logging được thực hiện cho các mục đích sau: a. Tối ưu hóa hệ thống.
b. Cung cấp các thủ tục vận hành rõ ràng, dễ hiểu. c. Tăng năng suất.
d. Tăng chất lượng sản phẩm. e. Tối ưu hóa chu kỳ delay. f. Cung cấp tài liệu.
a. Các kiểu dữ liệu:
i. Dữ liệu điều hành: dữ liệu điều hành được xem là cơ sở của việc chuyển trạng thái hiện tại, khối
công việc cần làm, và hướng phát triển của hệ điều hành.
i. Dữ liệu đảm nhận: gồm các thông báo, dữ liệu quá trình và các giá trị đặt cho mỗi công đoạn sản
xuất.
i. Dữ liệu làm việc: bao gồm tất cả các dữ liệu đầu vào.
i. Dữ liệu về máy: cho các phát biểu về trạng thái của máy.
i. Dữ liệu quá trình: cho các phát biểu về phiên bản hiện hành và trước đó của một quá trình liên
tục.
i. Dữ liệu về chất lượng: định ra các phát biểu về đặc tính của một sản phẩm cần được bảo
quản.
Có thể có ột vài dữ liệu xuất hiện trong nhiều lớp cùng lúc hoặc cùng một dữ liệu được gán nhiều kiểu dữ liệu khác nhau.
Tag Logging có thể thu thập và bổ túc dữ liệu quá trình. Nó cũng cung cấp các cơ chế cơ bản để thu thập và bổ túc kiểu dữ liệu nữa.
a. Các phương pháp lưu trữ dữ liệu quá trình:
Dữ liệu quá trình là các giá trị đo lường được thu thập bởi các sensors đặc biệt. Để xử lý chúng trong WinCC, các dữ liệu này phải được gán vào những vùng lưu trữ hay tags.
Việc lưu trữ dữ liệu được điều khiển thông qua sự kết hợp giữa các sự kiện và các chu trình. Người đặt cấu hình cho hệ thống xác định loại dữ liệu nào cần được cất trong mỗi nơi lưu trữ. Ta có thể chọn một trong các phương pháp lưu trữ như sau:
• Việc lưu trữ liên tục tuần hoàn sẽ giám sát các giá trị đo lường/ tags.
• Việc lưu trữ tuần hoàn nhận giá trị hiện thời khi ngắt đã được đặt cấu hình tương ứng xảy ra.
• Việc lưu trữ tuần hoàn có chọn lọc sẽ liên kết điều khiển ngắt với điều khiển việc lưu trữ thông qua các chu trình.
• Việc lưu trữ điều khiển quá trình nhận sự thực thi của hệ thống thông báo.
o Tags:
Tags được tạo trong WinCC và được phân loại bởi quản lý dữ liệu trong suốt hệ thống. Các tags này tượng trưng cho các phép tính toán bên trong, các giá trị giới hạn, kết quả liên kết, hoặc các sự kiện của hệ thống đơn giản như thời gian, sử dụng chuột, bàn phím, hay các giá trị đo lường.
Tag gồm có: tag ngoài, tag nội, tag dạng thông báo.
i. Tags ngoài/nội:
Tags ngoài thu thập các biến của quá trình. Tags nội thu thập các giá trị và các trạng thái của hệ thống bên trong.
• Các tags nhị phân và analog là những thành phần Tag Logging có chứa các đặc tính lưu trữ của các giá trị quá trình (tags ngoài) và tags nội.
• Các tags lưu trữ nén hỗ trợ việc lưu trữ trong thời gian dài cho tất cả các kiểu tag Tag Logging khác. Ta có thể thêm các chức năng chọn lựa như giá trị cao/thấp hoặc thực thi các hàm user-defined thông qua phần viết chương trình.
i. Các tags dạng thông báo: một hay nhiều điểm đo lường từ quá trình có thể được nhóm vào tag dạng thông báo. Kiểu truyền này được đặc biệt sử dụng khi ghi nhận sự thực thi quá trình nhanh hoặc khi có sự thu thập dữ liệu trong các khối của PLC. Các giá trị nhị phân hay analog nói chung cũng được sử dụng. Một số dạng cũng được đặt cấu hình để thích ứng với việc thiết lập trong quản lý dữ liệu của WinCC. Chúng cũng được thu nhận bởi hệ thống với hình thức các tags dữ liệu thô.
o Các giá trị đo lường:
Các giá trị đo lường là dữ liệu được chuyển từ quá trình thực tế bằng cách liên kết các kênh giao tiếp với hệ thống lưu trữ WinCC. Các giá trị đo lường này đặc trưng cho quá trình thực tế. Chúng bao gồm : nhiệt độ, áp suất, tốc độ, thông báo ngắt, và công tắc giới hạn.
o Các ngắt:
Ngắt có thể xảy ra dưới nhiều hình thức. Có các dạng ngắt sau:
• Các ngắt nhị phân.
• Ngắt giá trị giới hạn.
• Ngắt điều khiển thời gian.
Các ngắt và sự liên kết các ngắt được lập trình trong modul Global Scripts sử dụng các hàm viết chương trình. Chúng có thể được gán với tag thích hợp trong Tag Logging CS với sự trợ giúp của bộ duyệt tìm hàm (browser). Các hàm này sẽ kích hoạt khi chế độ RunTime khởi động.
i. Ngắt nhị phân:
Các ngắt nhị phân có phản ứng với sự thay đổi của tag nhị phân (tag nội và tag ngoài). i. Ngắt giá trị giới hạn:
Các ngắt giá trị giới hạn có phản ứng với hiện tượng trễ sau:
• Vượt mức giá trị giới hạn cao.
• Vượt mức giá trị giới hạn thấp.
• Đạt đến giá trị giới hạn.
i. Ngắt thời gian:
Ngắt thời gian cóphản ứng với:
• Đặt thời gian nghỉ.
• Dịch chuyển sự thay đổi.
• Khoảng thời gian sau khởi động.
o Các chu trình:
Các chu kỳ thời gian khác nhau được tạo lập để thu thập và lưu trữ. Chúng tạo cơ sở để thu thập dữ liệu trong các hệ thống digital. Khi chúng là đầu vào, chúng cũng được cung cấp độ dài thời gian (thời gian giữa hai lần quét). Khoảng thời gian tối thiểu là 500 ms.
Tag Logging có sự khác nhau giữa các chu kỳ thu thập và lưu trữ. Khoảng thời gian của các chu kỳ là một số nguyên gồm nhiều đoạn thời gian của chu kỳ thu thập tương ứng.
i. Chu kỳ thu thập:
Chu kỳ thu thập giúp Tag Logging RT thu thập tag quản lý dữ liệu. Quản lý dữ liệu thực thi ảnh quá trình của nó một cách liên tục. Tag Logging RT thu nhận nội dung dữ liệu tại lúc bắt đầu chu kỳ thu thập.
Khi xác định các chu kỳ thu thập với khoảng thời gian nhỏ, phải đảm bảo rằng khoảng thời gian này lớn hơn hẳn so với khoảng thời gian thu thập phần cứng. Với khoảng thời gian nhỏ, nó càng có khả năng lưu trữ dữ liệu tạm thời trong PLC và gởi đến WinCC bằng một dạng thông báo.
i. Chu kỳ lưu trữ:
Chu kỳ lưu trữ chuyển các tags quản lý dữ liệu đã được thu thập và xử lý đến nơi sẵn sàng lưu trữ chúng. Tại những thời điểm xác định trước, chu kỳ lưu trữ sẽ phát các tags ra một cách đều đặn cho mục đích hiển thị và lưu trữ. Mối quan hệ giữa chu kỳ lưu trữ và chu kỳ thu thập xác định số lượng dữ liệu quá trình được xử lý tại cùng thời điểm. Chu kỳ thu thập sẽ cung cấp các dữ liệu quá trình này.
o Lưu trữ tuần hoàn liên tục:
Việc thu thập dữ liệu bắt đầu khi hệ thống khởi động (chế độ Run Time) và tiếp diễn trong suốt chu kỳ cho đến khi dừng hệ thống.
Ta có thể định chu kỳ thu thập và chu kỳ lưu trữ độc lập với nhau trong hệ thống lưu trữ của WinCC. Một chu kỳ có thể được định từ 1 giây đến 1 năm. Về mặt cấu hình, các chu kỳ thời gian được tạo cho mỗi giá trị đo lường/ tag hay cho một nhóm các giá trị này và do vậy chúng là hard-coded tĩnh trong modul run time. Với mỗi chức năng lưu trữ, ta có thể chọn để lưu trữ các giá trị trung bình, min, max hay giá trị thực.
o Lưu trữ tuần hoàn có chọn lọc:
Việc lưu trữ bắt đầu khi ngắt xảy ra và được thực hiện với chu kỳ thời gian không đổi cho đến khi một ngắt thứ hai xảy ra. Khi có tín hiệu dừng, giá trị thu thập mới nhất sẽ được lưu trữ.
Sau đây là các ví dụ về các ngắt khởi động và dừng:
• Trạng thái chuyển đổi giá trị đo lường/ tag logic.
• Đạt đến giá trị giới hạn của giá trị đo lường/ tag.
• Ngày, giờ.
• Sử dụng chuột hay nhấn phím trong WinCC.
• Ra lệnh từ các hệ thống cấp cao hơn bằng quản lý dữ liệu hay ứng dụng ngoài.
• Kết hợp các ý trên.
Các ngắt được xử lý với sự trợ giúp của việc lập trình thao tác.
Về mặt lập trình, việc ấn định các ngắt, các chu kỳ lưu trữ và thu thập được xác định cho mỗi tag hoặc nhóm tag.
o Lưu trữ tuần hoàn:
Trong lưu trữ tuần hoàn, một giá trị đo lường/ tag nhị phân hay analog chỉ được lưu trữ một lần khi có ngắt xảy ra.
Các ví dụ về các ngắt khởi động và dừng:
• Trạng thái chuyển đổi giá trị đo lường/ tag (kích bằng cạnh).
• Đạt đến giá trị giới hạn của giá trị đo lường/ tag analog.
• Các ngắt được tạo ra tuỳ thuộc vào ngày, giờ.
• Các dạng thông báo.
o Lưu trữ điều khiển quá trình:
Các giá trị quá trình lưu trữ được nhóm vào các khối trong PLC và được gởi dưới dạng các tags dữ liệu thô đến Tag Logging bằng quản lý dữ liệu. Sau đó các dữ liệu sẽ được chuẩn bị sẵn trong Tag Logging sử dụng chương trình quy định, dạng DLL, và được cất vào nơi lưu trữ. Dạng DLL này là một kênh phụ thuộc, do đó nó phải tuân thủ theo nhà sản xuất về kênh hay về PLC.
o Ghi nhận:
Mỗi vị trí đo lường có thể được ghi bởi Tag Logging bằng 3 cách khác nhau:
• Bộ đệm vòng của vùng nhớ chính.
• Bộ đệm vòng trong đĩa cứng.
• Lưu trữ tuần tự trong đĩa cứng.
1. Cấu trúc của Tag Logging CS.
Tag LoggingCS có các phần chính sau:
• Timers: tạo các chu kỳ thu thập và lưu trữ.
• Archives: tạo các vùng lưu trữ và các tags.
• Trend Window Templates: hiển thị giá trị đo lường bằng đường cong.
• Table Window Templates: hiển thị giá trị đo lường theo dạng bảng.
a. Timers:
Tag Logging phân biệt 2 hệ thống thời gian khác nhau: thời gian thu thập và thời gian lưu trữ.
i. Thời gian thu thập: là những khoảng thời gian mà các giá trị trong đó được copy từ ảnh quá trình
của quản lý dữ liệu bởi Tag Logging.
i. Thời gian lưu trữ: là những khoảng thời gian mà dữ liệu trong đó được nạp vào vùng lưu trữ. Thời
gian lưu trữ luôn là một số nguyên gồm nhiều khoảng thời gian thu thập. Giá trị mới nhất được nạp vào vùng lưu trữ.
i. Thời gian nén: được sử dụng để tạo tầm thời gian giới hạn trong đó dữ liệu được nén.
a. Arcives:
Ta có thể lưu trữ bằng 1 trong 3 cách:
i. Lưu trữ giá trị quá trình: nhận nội dung của các tags quản lý dữ liệu.
i. Lưu trữ nén: nén dữ liệu và liên kết các giá trị rất hiệu quả. Bằng cách này, các giá trị đo lường
được bổ túc trực tiếp và ghi nhận ngay lập tức.
Lưu trữ nén cho phép lưu trữ trong thời gian dài cho tất cả các kiểu tags khác trong Tag Logging.
i. Lưu trữ theo người dùng: một số tags user-defined được nạp vào vùng lưu trữ cho người sử
dụng. Vùng lưu trữ này dùng để thu thập dữ liệu quan trọng, ấn định tham số sản xuất, điều khiển dữ liệu liệt kê.
Giao tiếp giữa PLC và WinCC được thực hiện bởi các dạng thông báo tuân thủ theo các quy ước đặc biệt về cấu trúc.
...
PHẦN 3
ỨNG DỤNG HỆ SCADA VÀO HỆ THỐNG PHA TRỘN HÓA CHẤT Chương 1: Hệ Thống SCADA
I. GIỚI THIỆU HỆ SCADA.
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition = hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu) là hệ thống cho phép người điều hành giám sát và điều khiển các quá trình mà chúng được phân bố trong các nơi ở xa.
Có nhiều quá trình sử dụng hệ thống SCADA như: thủy điện, các khâu xử lý và phân phối nước , khí tự nhiên, v.v…Các hệ thống SCADA cho phép các nơi xa liên lạc với phương tiện điều khiển và cung cấp dữ liệu điều khiển cần thiết cho các quá trình điều khiển. Khi khoảng cách đến các nơi xa tăng thì càng khó truy cập hơn, khi đó SCADA trở thành sự chọn tốt nhất cho người điều hành để điều chỉnh và quan sát. Khoảng cách và sự ở xa là hai yếu tố chính để cài đặt các hệ thống SCADA .
Các hệ thống SCADA hiện đại có nhiều đặc tính tiên tiến như: kiến trúc phân bố, cơ sở dữ liệu phân bố, giao tiếp đồ họa với người sử dụng (GUI = Graphic User Interface), các đơn vị đo lường từ xa thông minh v.v…
Hệ SCADA thường được dùng để chỉ tất cả các hệ thống máy tính được thiết kế để thực hiện các chức năng sau:
· Thu thập dữ liệu từ các thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến/ chuyển đổi năng lượng.
· Xử lý và thực hiện các phép tính trên dữ liệu thu thập được. · Hiển thị dữ liệu thu thập và dữ liệu được suy ra.
· Nhận lệnh từ người điều hành và thực hiện gởi các lệnh điều khiển đến các thiết bị của nhà máy.
· Xử lý các lệnh điều khiển tự động hoặc bằng tay đúng lúc và tin cậy.
Các hệ thống như vậy có thể được gọi bằng các tên khác trong các tình huống và các kỹ nghệ khác, như: DAC (Data Acquition and Control = Điều khiển và thu thập dữ liệu), DCS (Distributed Control Systems = Các hệ thống điều khiển phân bố), v.v…Tất cả các hệ thống này về cơ bản thực hiện cùng các chức năng. Xuất phát từ các công việc ứng dụng cụ thể mà có sự khác biệt giữa chúng ở các đặc điểm sau:
· Vị trí và sự phân bố các nguồn dữ liệu công nghiệp (các thiết bị nhà máy). · Lượng dữ liệu được thu thập.
· Tốc độ thu thập dữ liệu.
· Các lệnh điều khiển có thể được tạo ra một cách tự động bởi các hệ thống này ở mức độ nào.
hiện.
Hệ thống SCADA có 4 phần tử chính: người điều hành (operator), phần tử thiết bị đầu cuối chính MTU (Master Terminal Unit), truyền thông liên lạc và phần tử thiết bị đầu cuối ở xa RTU (Remote Terminal Unit). Người điều hành thực hiện điều khiển qua thông tin được mô tả trong khối hiển thị hình ảnh VDU (Video Display Unit). Phần nhập của hệ thông thường xuất phát từ người điều hành qua bàn phím của MTU. Thông tin từ các nơi ở xa được MTU giám sát và hiển thị các thông tin này cho người điều hành . Quan hệ giữa MTU và RTU tương tự như giữa chủ và tớ.
v MTU (Master Terminal Unit)
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ Thiết Kế Hệ SCADA Dùng WinCC, thuyết minh ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐIỆN TỬ SCADA, bộ điều khiển lập trình SCADA, Ngôn ngữ lập trình SCADA, Thực thi chương trình , LẬP TRÌNH