Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA) ppt

Chức năng • Cĩ khả năng chạy chế độ tự động và bằng tay • Hiển thị thời gian của động cơ và valve • Cĩ khả năng nhập các thơng số về thời gian cho các động cơ và valve • Tự đề xuất hướng

Trang 1

Supervisory Control & Data

Acquisition (SCADA)

GV: TS Ngô Thanh Quyền

Trang 2

Xem Đọan Vedio Sau

Quan sát vedio động cơ diesel lai chân vịt tàu thủy như sau:

Các bạn thân mến, hãy quan sát các kỹ sư đang làm gỉ?

Trang 3

Bối Cảnh 1

Các bạn thân mến, hãy quan sát các kỹ sư đang làm gỉ?

• Khởi động và dừng động cơ diesel lai chân vịt máy tàu

thủy

• Kiểm tra các thơng số của động cơ diesel

• Nhiệt độ nước làm mát, dầu bơi trơn, khí xả …

• Tốc độ động diesel…

• Áp suất dầu bơi trơn…

Xử lý khi các thơng số vượt ngịai ngưỡng cho phép

Tuy nhiên các kỹ sư họat động

trong mơi trường khắc nghiệt

Họat động khơng tin cậy

Trang 4

Cơng nghệ tự đống hĩa ngay từ những năm đầu tiên, thì việc giải quyết vần đề trên được giải quyết như sau:

Bảng Điều Khiển Từ Xa

Bối Cảnh 1

Trang 5

Với sự phát triển của cộng nghệ kỹ thuật và thiết bị điều khiển ngày càng được nâng cấp và cải thiện đáng kể.

Bối Cảnh 1

Trang 6

Ngày nay với sự phát triển của vi mạch điều khiển cơng nghệ điều khiển và hiển thị ngày càng phát triển vượt bậc.

được cải thiện đáng kể

Cải thiện cái gì?

Bối Cảnh 1

Trang 7

Tại sao ngươi ta phải làm như vậy? Ưu điểm và nhược điểm gì?

• Ưu điểm

Hệ thống nhỏ gọn

Giảm chí phí về giá thành và cơng lắp đặt hệ thống

Hạn chế rủi ro cho người vận hành

Tăng mức độ tự đống hĩa dẫn đến an tịan cho thiết bị…

• Nhược điểm

Địi hỏi về mặt kỷ thuật cho người vận hành và bảo trì và

thiết kế hệ thống

Bối Cảnh 1

Trang 8

Main Switchboard Field Station Field Station Starter

Log Printer Alarm Printer Gateway Station (option)

Extension VDU (Option)

LCD Operator Station LCD Operator Station

Extension Alarm Panel

DC24V DC24V

DC24V DC24V DC24V DC24V

Field Network

Information Network Network Hub

Communication Port Pulse/Clock Sig Digital Output Digital Output (Option)

Bối Cảnh 1

Trang 9

Trung quốc là một trong những quốc gia co tuyết phủ đường dây, dẫn đến đường dây sụp đỗ, ngắt điện, gây thiệt hại trong quá trình sản xuất.

Bối Cảnh 2

Trang 10

Manual Online De-Icing Artificial auxiliary de-icing High-current hot melt de-icing

Cĩ rất nhiều phương pháp để giải quyết vấn đề trên: Tẩy tuyết bằng tay, ngắn mạch đường dây truyền tải

Bối Cảnh 2

Trang 11

Để đối phĩ với vấn đề đĩ, cần phải thiết kế một thiệt bị cĩ khả năng giải quyết vấn đề trên Đĩ chí là robot tẩy tuyết.

Tuy nhiên do sự phức tạp của mơi trường vì vậy việc điều khiển quá trình tự động các thiết bị là một vấn cần đề cần phải được giải quyết.

1

3

Bối Cảnh 2

Trang 12

Mộ số cánh tay robot tẩy tuyết được đề xuất

Bối Cảnh 2

Trang 13

Giải pháp điều khiển cánh tay robot tẩy tuyết được đề xuất

Bối Cảnh 2

Trang 14

Đối với hệ thống lạnh nhỏ thị việc vệ sinh hệ thống rất đơn gian, nhưng đối với hệ thống lơn thì việc giải quyết rất khĩ khăn.

Bối Cảnh 3

Trang 15

Cơng nhân Thiết bị cầm tay Máy mĩc

Cĩ rất nhiều phương pháp để giải quyết vấn đề trên: Tẩy tuyết bằng tay, ngắn mạch đường dây truyền tải

Bối Cảnh 3

Trang 16

Để giải quyết vấn đề trên, Mộ số

cánh tay robot tự động thực hiện

được đề xuất.

Bối Cảnh 3

Trang 17

Giải pháp điều khiển cánh tay robot tẩy tuyết được đề xuất

I DC

IDC

I DC

Bối Cảnh 3

Trang 19

Kết Luận

Và thu thâp dữ liệu

từ xa (And Data Acquicision)

Đối Tượng

Điều Khiển

Giám Sát từ xa (Supervisory)

Điêu khiển từ xa

(Control)

Có Thể

Trang 20

Xem Đọan Vedio Sau

Trang 21

Sau khi hoàn tất học phần sinh viên có khả năng

• Các khái niệm, tính năng và các thành phần cơ bản trong

hệ thống SCADA

• Phương pháp truyền thông giữa các thiết bị trường và

phân tích thiết kệ hệ thống điều khiển giám sát và thu

thập dữ liệu cho hệ thống

Mục Tiêu Môn Học

I

Trang 22

Giáo trình chính

1 Giáo trình Scada, Khoa Điện, ĐH Công Nghiệp TP.HCM

Tài liệu tham khảo

1 Tự động hóa quá trình sản xuất, nhà xuất bản khoa học và

kỹ thuật.

2 David Bailey Beng, Bailey Associates, Perth, “Practical SCADA for Industry”, Ustralia, 2003.

3 Pocket Guide on Industrial automation, Srinivas Medida.

Tài Liệu Tham Khảo

II

Trang 23

Các môn học tiên quyết:

PLC, Thủy lực khí nén, Vi điều khiển, Tự động hóa quá trình công nghệ …

Trang 25

Chức năng

• Cĩ khả năng chạy chế độ tự động, nữa đêm và bằng tay

• Hiển thị thời gian của các đèn

• Cĩ khả năng nhập các thơng số về thời gian của các đèn

• Tự đề xuất hướng mới cho đèn giao thơng…

Tiểu Luận 2

Trang 26

Động Cơ 3

Két C

Van B Két A

Động Cơ 4

Trang 27

Chức năng

• Cĩ khả năng chạy chế độ tự động và bằng tay

• Hiển thị thời gian của động cơ và valve

• Cĩ khả năng nhập các thơng số về thời gian cho các

động cơ và valve

• Tự đề xuất hướng mới cho nâng cấp hệ thống trên …

Tiểu Luận 2

Trang 28

Tiểu Luận 3

Thiết kế hệ thống SCADA cho hệ thống tự động kiểm tra cho động cơ diesel máy phát với các thơng số sau:

- Nhiệt độ nước làm mát cao

- Nhiệt độ dầu bơi trơn cao

- Nhiệt độ khí xả cao

- Áp suất nước làm mát thấp

- Áp suất dầu bơi trơn thấp

- …

Trang 29

Chức năng

• Tự động báo động khi thơng số vượt ngồi ngưỡng cho

phép (chuơng kêu đèn nhấp nháy), khi chấp nhận sự sốthí đèn ngửng nhấp nháy, và khi thơng số trở về trạng thái ban đầu thì đèn tắt

• Cĩ khả năng nhập ngưỡng báo động các thơng số và

kiểm tra đèn cịn tốt hay xấu

• Cĩ khả năng tự động bảo vệ máy phát khi các thơng số

vượt ngưỡng báo động sau một thời gian khơng xử lý

Tiểu Luận 3

Trang 30

Tiểu Luận 4

Thiết kế hệ thống SCADA cho hệ thống tự động xử lý nước:

Trang 31

Chức năng

• Hiển thị thời gian của động cơ và valve

• Cĩ khả năng nhập các thơng số về thời gian cho các

động cơ và valve

Tiểu Luận 4

Trang 32

Tiểu Luận 5

Thiết kế hệ thống SCADA cho hệ thống phân lọai sản phẩm tự động:

Trang 33

Chức năng

• Hiển thị trọng lượng của sản phẩm

• Cĩ khả năng nhập trọng lượng của sản phẩm cần phân

lọai

Tiểu Luận 5

Trang 34

Tiểu Luận 6

Thiết kế hệ thống SCADA cho hệ thống như sau:

http://www.youtube.com/watch?v=9OGKZbDwYqc

Thơng số két như sau:

• Hình trụ trịn xoay, bán kinh=50mm, chiều cao 100mm

• Hiển thị số lít nước chứa trong két

• Hiển thị đặc tính thay đổi số lit trong két

Trang 35

Tiểu Luận 7

Thiết kế hệ thống SCADA cho hệ thống cấp nước cho nhà cao tầng

Trang 36

Chương 1 Giới Thiệu Về SCADA

Trang 37

Chương 1: Ciới Thiệu Về SCADA

1.1 Giới Thiệu

thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu dựa trên nền tảng

• Hơn nữa, SCADA chuyển từ độc quyền sang tiêu

• Từ mô hình đơn lẻ, điều hành phân tán

• Sau đó đến kiến trúc mạng truyền thông nhanh, linh động,

chính xác và khỏang cách xa,

Giảm Chi Phí

Vân Hành

Bảo Trì

Nâng Cấp Hệ Thống

Trang 38

1.2 Lịch sử phát triển SCADA

Hệ thống SCADA đã được phát triển từ đầu thập niên 1960 Sự

ra đời của thế hệ máy tính nhỏ (minicomputer)

Tiến trình của Programmable Logic Controlers (PLC) cũng diễn

ra song song

Lúc đầu, hệ thống điều khiển chỉ hạn chế ở từng thiết bị cụ thể

Trang 39

Lúc đầu, hệ thống điều khiển chỉ hạn chế ở từng thiết bị cụ thể

Trang 40

Ví dụ mịnh họa

Central Monitoring Station

Comunication Network

Instrumentation

Remote Station

Trang 41

1.3 Định Nghĩa Hệ Thống SCADA

Dưới đây là 2 định nghĩa tiêu biểu của một hệ thống SCADA:

SCADA là công nghệ mà nó cho phép người sử dụng thu thập dữliệu từ một hoặc nhiều hơn hai hệ thống từ xa và/hoặc gửi giới hạn lệnh điều khiển đến các hệ thống này

“SCADA is the technology that enables a user to collect data

from one or more distant facilities and/or send limited control instructions to those facilities.”

SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition

Tác giả Stuart A Boyer, ISA The Instrumentation, Systems, and Automation Society; 3rd edition

Trang 42

1.3 Định Nghĩa Hệ Thống SCADA

Dưới đây là 2 định nghĩa tiêu biểu của một hệ thống SCADA:

Một hệ thống hoạt động với tín hiệu đã được mã hoá qua các

kênh truyền thông nhằm cung cấp sự điều khiển thiết bị là đơn

vị đầu cuối từ xa (RTU-Remote Terminal Unit)

“A system operating with coded signals over communication

channels so as to provide control of RTU (Remote Terminal Unit) equipment.”

Tiêu chuẩn: IEEE C37.1-1994, Definition, Specification, and

Analysis of Systems

Trang 43

1.4 Tính năng của hệ thống SCADA

1.4.1 Kiểm sóat truy cập

Người dùng được chỉ định vào các nhóm, mỗi nhóm điều được định nghĩa các quyền truy cập đọc/ghi (read/write) các thông sốcủa quá trình điều khiển trong hệ thống

Biểu thị dữ liệu cho người vận hành và cho phép nhập lệnh điều khiển qua nhiều dạng: Hình ảnh, sơ đồ, cửa sổ, menu, màn hình cảm ứng, …

Trang 44

1.4.4 Điều khiển báo động (Alarm Handling)

Báo động được dựa trên kiểm tra giới hạn và trạng thái và được thực hiện trên các máy server

1.4.5 Ghi sự kiện và lưu trữ (Logging/Archiving)

Sự kiện có thể được ghi theo một tần số đặt trước, hoặc khởi tạo khi có sự thay đổi, hoặc một sự kiện được chỉ định trước xảy ra

1.4.6 Xuất báo cáo (Report Generation)

Báo cáo có thể xuất dưới dạng truy vấn SQL cho lưu trữ file, bảng ghi sự kiện dạng text, file sự kiện dạng html, … Báo cáo

có thể được xuất, in và lưu trữ tự động

Trang 45

1.4.7 Tự Động hóa (Automation)

Tính năng quan trọng nhất của SCADA là cho phép các hành động được kích hoạt tự động bởi các sự kiện Một ngôn ngữ

hành động được định nghĩa trước Ví dụ như hiện một cửa sổ

cụ thể, gửi một E-mail, chạy một ứng dụng hoặc đoạn mã hoặc ghi vào cơ sở dữ liệu

Trang 46

1.5 Ứng dụng của hệ thống SCADA

Ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải

Trang 47

Ứng dụng trong lĩnh vực phân phối gas

Trang 48

Ứng dụng trong lĩnh vực dầu khí

Trang 49

Ứng dụng trong hệ thống điều khiển chiếu sáng

Trang 50

Ứng dụng trong hệ thống điều khiển điện năng

Trang 51

Hết Chương 1

Trang 52

Tóm Tắt Chương 1

Câu 1: SCADA là gì?

Câu 2: Các chức năng chính trong hệ thống SCADA

Câu 3: Nếu một số ứng dụng chính có liên quan đến hệ

thống SCADA

Trang 53

Chương 2: Cấu Trúc Hệ Thống SCADA

2.1 Phần Cứng (Hardware)

Một mạng SCADA về bản chất là sự kết hợp của các máy chủ, máy tớ và các thiết bị trường được kết nối bởi mạng truyền thông

Thông tin sử dụng bởi các máy chủ được thu thập bởi các bộ điều khiển/cảm biến Các máy tớ là các giao tiếp được sử dụng bởi người vận hành để tương tác với hệ thống

Các máy chủ thông thường được đặt ở nhà máy chính/trạm chính Chúng truyền thông với các bộ điều khiển cục bộ hoặc

ở các vị trí xa

Trang 54

Cấu trúc của một hệ thống SCADA đơn giản

Trang 55

Trang 56

2.1 Phần Cứng ( Ví dụ minh họa )

Cấu hình và bảo trì

Đo lưu

lượng

Cơ cấu thực hiện

Các đối tượng

Realtime DB

SCADA Trạm SCADATrạm

VB, C++

Applications

Web Server Modules of factoryresource management Relation DB

Tự động hóa điều khiển

Quản lý kinh doanh

Giám sát

Quản lý các thiết bị trường

Đo áp suất

IN/Out liên tục IN/Out Số

Mức III

Mức II

Mức I

Trang 57

Trang 58

Trang 59

Trang 60

3 Đơn vị đầu cuối trung tâm (MTU)

5 Đơn vị đầu cuối từ xa (RTU)

HMI (Human Machine Interface) Giao tiếp người vận hành

Trạm điều khiển trung tâm MTU (Master Terminal Unit)

Môi trường truyền thông giữa MTU và RTU: Internet Vô tuyến, mạng điện thọai công

cộng….

Môi trường truyền thông ở đơn vị từ xa

Đơn vị thu thập dữ liệu và điều khiển RTU (Remote Terminal Unit)

Các đơn vị dữ liệu trường: valve, bơm, động cơ,

Trang 61

2.1.1 Người vận hành

Người vận hành là người giám sát hệ thống SCADA và thực hiện các chức năng giám sát điều khiển cho sự hoạt động của các thiết bị, nhà máy từ xa

2.1.2 Human Machine Interface (HMI)

Biểu thị dữ liệu cho người vận hành và cho phép nhập lệnh điều khiển qua nhiều dạng: Hình ảnh, sơ đồ, cửa sổ, menu, màn hình cảm ứng, …

HMI có thể là màn hình GOT(Graphic Operation Terminal) của Mitsubishi, màn hình NT của Omron, hoặc một PC chạy phần mềm SoftGOT của Mitsubishi, …

Trang 62

2.1.2 Human Machine Interface (HMI)

HMI có thể là màn hình GOT(Graphic Operation Terminal) của Mitsubishi, màn hình NT của Omron, hoặc một PC chạy phần mềm SoftGOT của Mitsubishi, …

Trang 63

2.1.3 Đơn vị đầu cuối từ xa (RTU-Remote Terminal Unit)

RTU là một đơn vị thu thập dữ liệu và điều khiển đứng độc lập, thông thường dựa trên vi xử lý

RTU giám sát và điều khiển một vị trí từ xa

Nhiệm vụ chính của RTU là điều khiển và thu thập dữ liệu từcác thiết bị tiến trình (như cảm biến, bơm, ) ở vị trí cục bộ vàchuyển dữ liệu này về một trạm trung tâm (MTU hoặc Sub-MTU)

Trang 64

Cấu hình tiêu biểu của một RTU như sau:

Trang 65

Thông thường sử dụng vi xử lý hệ 16 hoặc 32 bít (như

68302, 80386), 2 hay 3 cổng truyền thông 422/RS-485) dùng để:

(RS-232/RS-• Đơn vị điều khiển trung tâm (CPU - Central Control Unit)

Giao tiếp với các thiết bị đầu cuối phục vụ cho chuẩn đoán.Giao tiếp với trạm vận hành

Giao tiếp với trạm trung tâm

Trang 66

Có 5 thành phần tạo nên một khối vào tương tự:

• Bộ ghép kênh vào (Input Multiplexer)

• Khuếch đại tín hiệu vào (Input Amplifier)

• Mạch lấy mẫu và giữ (Sample and Hold Circuit)

• Bộ chuyển đổi A/D

• Và bus giao tiếp và hệ thống định thời (Bus Interface)

• Khối vào tương tự (Analog Input Modules)

Trang 67

- Bộ chọn kênh là thiết bị lấy mẫu nhiều ngõ vào tương

tư một cách tuần tự và chuyển từng tín hiệu ngõ ra

- Ngõ ra sẽ đến bộ chuyển đổi Analog/Digital (A/D)

Trang 68

Một số loại chọn kênh như sau:

Bộ chọn kênh 2 sang 1 Bộ chọn kênh 4 sang 1

Trang 69

• Khuếch đại tín hiệu vào (Input Amplifier)

- Khi tín hiệu cần số hóa quá nhỏ thì chùng cần phải được khuếch đại để phù hợp với tín hiệu đầu vào của

bộ chuyển đổ A/D

- Nếu tín hiệu quá nhỏ mà được đưa trực tiếp vào bộchuyển đổi thì sẽ mất chính xác

Trang 70

• Mạch lấy mẫu và giữ (Sample and Hold Circuit)

Trong xử lý tín hiệu, lấy mẫu là chuyển đổi một tín hiệu liên tục thành một tín hiệu rời rạc

Tín hiệu tương tự

Tín hiệu rời rạc V(A)

Tiêu đề	Supervisory Control & Data Acquisition (SCADA)
Tác giả	Nhóm tác giả
Người hướng dẫn	TS. Ngơ Thanh Quyền
Trường học	Đại học Công nghiệp TP.HCM
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	Báo cáo
Năm xuất bản	N/A
Thành phố	Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	159
Dung lượng	8,42 MB