Thiết kế hệ scada tích hợp các giao thức truyền thông ứng dụng trong nhà máy xử lý nước thải

ITổng quan về nhà lý nước thải III Phân tích các giải pháp truyền thông cho từng cấp Mô hình phân cấp nhà mấy xử lý nước thải IV Lựa chọn nhà cung cấp thiết bị và phần mền lập trình cho

MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG

NGHIỆP VÀ SCADA

THIẾT KẾ HỆ SCADA TÍCH HỢP CÁC GIAO THỨC TRUYỀN THÔNG ỨNG DỤNG TRONG NHÀ MÁY XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Nhóm 9

Nguyễn Đình Quang Lớp : 19TDHCLC3

Đỗ Đinh Minh Dương Lớp : 19TDHCLC3 Trần Khánh Thiện Lớp : 19TDHCLC3 GVHD :TS.Nguyễn Thị Kim Trúc

ITổng quan về nhà

lý nước thải

III Phân tích các giải pháp truyền thông cho từng cấp

Mô hình phân cấp nhà mấy xử lý nước thải

IV Lựa chọn nhà cung cấp thiết bị và phần mền lập trình cho cấp điều khiển giám sát

Chương I :Tổng quan về nhà máy

xử lý nước thải

I N P U T DIGITAL

1 Nút nhấn khởi động

2 Nút nhấn dừng

3 Phao đo mực nước ở vùng 1

4 Phao đo mực nước cao ở vùng 2

5 Phao đo mực nước thấp ở vùng 2

6 Phao đo mực nước cao ở vùng 3

7 Phao đo mực nước thấp ở vùng 3

8 Cảm biến đo mức bùn cao ở vùng 4

9 Cảm biến đo mức bùn thấp ở vùng 4

10 Phao đo mực nước cao ở vùng 5

11 Phao đo mực nước thấp ở vùng 5

12 Cảm biến đo mức bùn cao ở vùng 6

13 Cảm biến đo mức bùn thấp ở vùng 6

14 Phao đo mực nước cao ở vùng 7

15 Phao đo mực nước thấp ở vùng 7

4 Cuộn dây contactor van ở vùng 1

5 Cuộn dây contactor máy bơm 1 ở vùng 2

6 Cuộn dây contactor máy bơm 2 ở vùng 2

7 Cuộn dây contactor máy sục khí ở vùng 2

8 Cuộn dây contactor van ở vùng 3

9 Cuộn dây contactor van ở bể Bazo

10 Cuộn dây contactor van ở bể Axit

11 Cuộn dây contactor máy khuấy ở vùng 3

12 Cuộn dây contactor máy khuấy ở bể Bazo

13 Cuộn dây contactor máy khuấy ở bể Axit

14 Cuộn dây contactor van ở bể PAC

15 Cuộn dây contactor máy khuấy ở bể PAC

16 Cuộn dây contactor máy khuấy ở vùng 4

17 Cuộn dây contactor máy bơm bùn ở vùng 4

18 Cuộn dây contactor van ở vùng 5

19 Cuộn dây contactor máy sục khí ở vùng 5

20 Cuộn dây contactor máy khuấy ở vùng 5

21 Cuộn dây contactor máy bơm ở vùng 5

22 Cuộn dây contactor máy bơm bùn ở vùng 6

23 Cuộn dây contactor van ở vùng 7

24 Cuộn dây contactor van ở bể Clo

25 Cuộn dây contactor van ở vùng 7

Liệt kê các thiết bị cấp trường

Các thiết bị điều khiển và điều khiển giám sát

Chương II : Giải pháp truyền thông cho nhà máy xử

lý nước thải

2.1 Giải pháp truyền thông cho cấp trường

2.2 Giải pháp truyền thông cho cấp điều khiển và điều khiển giám sát

2.3 Giải pháp truyền thông cho cấp nhà máy

Chương 3 : Phân tích các giải pháp truyền thông cho từng cấp

Mô hình phân cấp nhà mấy xử lý nước thải của quy trình công nghệ nhóm em

mô hình OSI.

-Trong phạm vi lớp vật lý, AS-I đưa ra một phương pháp mã hóa bit

hoàn toàn mới để thích hợp với đường truyền 2 dây đồng tải nguồn vàkhông dựa vào chuẩn truyền dẫn RS-485 thông dụng ở các hệ thống buskhác Bên cạnh qui định về giao diện vật lý của các thành phần mạng,chức năng điều khiển truy nhập bus và bảo toàn dữ liệu cũng được thực hiện ở lớp 1

Cấu trúc bức điện

-Các bức điện của AS-t được xây dựng trên nguyên tắc đơn giản, giảm thiểu các thông tin bổ trợ để tăng hiệu suất sử dụng đường truyền Thựctế, tắt cả các bức điện gửi từ trạm chủ (thuật ngữ AS-I: lời gọi) có chiều dàicố định là 14 bit và tất cả các bức điện đáp ứng từ các trạm tớ (thuật ngữAS-I: trả lời) đều có chiều dài cố định là 7 bit

Mã hoá bit

Mã hoá đường truyền dùng phương pháp APM

3.2 Mạng Profibus Profibus là m t h th ng bus tr ng ộ ệ ố ườ chịu trách

nhiệm trao đổi thông tin giữa các hệ thống điều khiển và các thiết bị cấp trường, vào ra phân tán

PROFIBUS định nghĩa các đặc tính của một hệ thống bus cho phép kết nối nhiều thiết bị khác nhau, từ các các thiết bị trường cho tới vào/ra phân tán, các thiết bị điều khiển và giám sát PROFIBUS định nghĩa ba loại giao thức là PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP và

PROFIBUS-PA FMS là giao thức nguyên bản của PROFIBUS được dùng chủ yếu cho việc giao tiếp giữa các máy tính điều khiển và điều khiển giám sát

Kiến trúc giao thức

PROFIBUS-DP và -PA chỉ thực hiện 2 lớp nhằm tối ưu hóa việc trao đổi dữ liệu quá trình giữa cấp điều khiển với cấp chấp hành

Lớp liên kết dữ liệu ở PROFIBUS có chức năng kiểm soát truy nhập bus, cung cấp các dịch vụ cơ bản (cấp thấp) cho việc trao đổi dữ liệu một cách tin cậy,

không phụ thuộc vào phương pháp truyền dẫn ở lớp vật lý

Lớp vật lý của PROFIBUS qui định về kỹ thuật truyền dẫn tín hiệu, môi trường truyền dẫn, cấu trúc mạng và các giao diện cơ học

Cấu trúc mạng và kĩ thuật truyền dẫn

+ Sử dụng chuẩn RS -485

- Tốc độ truyền thông từ 9,6 kbit/s đến 12 Mbit/s

- Cấu trúc đường thẳng kiểu đường trục/đường nhánh (frunk-Iine/drop-ltne) hoặc datsu-chain, trong đó các tốc độ truyền từ 1,5Mbit/s trở lên yêu cầu cấu trúc daisi-chain

- Cáp truyền được sử dụng là đôi dây xoắn có bảo vệ (STP) Hiệp hội PI khuyến cáo dùng cáp loại A

- Trở kết thúc có dạng tin cậy (ƒail-safe biasing ) với các điện trở lần lượt là 3909-2209-3900

Chiều dài tối đa của một đoạn mạng từ 100 đến 1200m, phụ thuộc vào tốc độ truyền được lựa chọn

-Số lượng tốt đa các trạm trong mỗi đoạn mạng là 32 Có thể dùngtối đa 9 bộ lặp tức 10 đoạn mạng.Tổng số trạm tối đa trong một mạng là 126

- Chế độ truyền tải không đồng bộ và hai chiều không đồng thời

- Phương pháp mã hóa bit NRZ

Truyền dẫn cáp quang

Cáp quang thích hợp đặc biệt trong các lĩnh vực ứng dụng có môi trường làm việc nhiễu mạnh hoặc đòi hỏi phạm

vi phủ mạng lớn Các loại cáp quang có thể sử dụng ở đây là:

- Sợi thủy tinh đa chế độ với khoảng cách truyền tối đa 2-3km và sợi thủy tinh đơn chế độ với khoảng cách

truyền có thể trên 15km

- Sợi chất đẻo với chiều dài tối đa 80m và sợi HCS với chiều dài tối đa 500m

Do đặc điểm liên kết điểm-điểm ở cáp quang, cấu trúc mạng chỉ có thể là hình sao hoặc mạch vòng Trong thực

tế, cáp quang thường được sử dụng hỗn hợp với RS-485 nên cấu trúc mạng phức tạp hơn

Truyền dẫn MPB

Kỹ thuật truyền dẫn MBP thông thường được sử dụng cho một đoạn mạng an toàn riêng (thiết bị

trường trong khu vực dễ cháy nổ) được ghép nối với đoạn RS-485 qua các bộ nói đoạn (segment

coupler) hoặc các liên kết (link) Một segment coupler hoạt động theo nguyên tắc chuyển đổi tín

hiệu ở lớp vật lý, vì vậy có sự hạn chế về tốc độ truyền bên đoạn RS-485 Trong khi đó, một link ánh

xạ toàn bộ các thiết bị trường trong một đoạn MBP thành một trạm tớ duy nhất trong đoạn RS-485, không hạn chế tốc độ truyền bên đoạn RS-485

Với MBP, các cấu trúc mạng có thể sử dụng là đường thẳng (đường trục/đường nhánh), hình sao hoặc cây Cáp truyền thông dụng là đôi dây xoắn STP với trở đầu cuối dạng RC (1009 và 2F) Số lượng trạm tối

đa trong một đoạn là 32, tuy nhiên số lượng thực tế phụ thuộc vào công suất bộ nạp nguồn bus Trong khu vực nguy hiểm, công suất bộ nạp nguồn bị hạn chê, vì thê số lượng thiết bị trường có thể ghép nồi tỏi đa thông thường là 8-10 Số lượng bộ lặp tối đa là 4, tức 5 đoạn mạng Với chiều dài tối đa một đoạn mạng là 1900nà, tổng chiêu dài của mạng sứ dụng kỹ thuật MBP có thể lên tới 9500m

Truy cập Bus

PROFIBUS phân biệt hai loại thiết bị chính là trạm chủ (master)

và trạm tớ (slave) Các trạm chủ có khả năng kiểm soát truyền thông trên bus Một trạm chủ có thể gửi thông tin khi nó giữ quyền truy nhập bus Một trạm chủ còn được gọi là trạm tích cực Các trạm tớ chỉ được truy nhập bus khi có yêu cầu của trạm chủ Một trạm tớ phải thực hiện ít dịch vụ hơn, tức xử lý giao thức đơn giản hơn so với các trạm chủ, vì vậy giá thành thường thấp hơn nhiều Một trạm tớ còn được gọi là trạm thụ động Hai phương pháp truy nhập bus có thể được áp dụng độc lập hoặc kết hợp là TokenPassing và Master/Slave Nếu áp dụng độc lập, Token-Passing thích hợp với các mạng FMS dùng ghép nối các thiết bị điều khiển và máy tính giám sát đẳng quyền, trong khi Master/Slave thích hợp với việc trao đổi dữ liệu giữa một thiết bị điều khiển với các thiết bị trường cấp dưới sử dụng mạng DP hoặc PA Khi sử dụng kết hợp , nhiều trạm tích cực có thể tham gia giữ Token Một trạm tích cực nhận được Token sẽ đóng vai trò là chủ để kiểm soát việc giao tiếp với các trạm tớ nó quản lý, hoặc có thể tự do giao tiếp với các trạm tích cực khác

trong mạng.

Dịch vụ truyền dữ liệu

Các dịch vụ truyền dữ liệu thuộc lớp 2 trong mô hình OSI, hay còn gọi là lớp FDL (Fieldbus Data Link) chung cho cả FMS, DP và PA PROFIBUS chuẩn hóa bón dịch vụ trao đổi

dữ liệu, trong đó ba thuộc phạm trù dịch vụ không tuần hoàn và một thuộc phạm trù dịch vụ tuần hoàn, cụ thể là:

- SDN (Send Data totth No Acknouoledge): Gửi dữ liệu không xác nhận

- SDA (Send Data to(th Acknouoledge): Gửi dữ liệu với xác nhận

- SRD (Send and Request Data toith Replụ): Gửi và yêu cầu dữ liệu

- CSRD (Cucllc Send and Request Datg uotth Replu): Gửi

và yêu cầu dữ liệu tuần hoàn

Cấu trúc bức điện

Profisbus - FMS

Đối chiếu với mô hình OSI, lớp ứng dụng của PROFIBUS-FMS bao gồm hai lớp con là FMS và LLI (Louer Lauer Interface) Bời các lớp từ 3 đến 6 không xuất hiện ở đây lớp LLI có vai trò thích ứng, chuyển dịch các dịch vụ giữa lớp FMS và lớp FDL (lớp 2) Giao diện giữa FMS với các quá trình ứng dụng được thực hiện bởi lớp ALI (Application Lauer Interƒace)

Kiến trúc giao thức

Lớp liên kết đữ liệu được chia thành 2 lớp con là lớp LLC (Logtcal Link Control) và MAC (Medtum Access Control) Như vậy, phạm vi của EthernetIEEE 802.3 chỉ bao gồm lớp vật lý và lớp MAC

Cấu trúc mạng và kĩ thuật truyền dẫn

Cấu trúc bức điện

Preamble (7 byfe): là phần đầu dùng đề thiết lập sự đồng bộ nó là dãy bịt luân phiên 1 và

0, kết thúc là 0

SED (Start Frame Delimirer): là dãy bịt 10101011, để chỉ sự bắt đầu thực sự của khung truyền

SA, DA : 2 byte hoặc 6 byte: địa chỉ trạm nguồn và trạm đích, có thể lựa chọn thống nhất địa chỉ là 16bit hoặc 48bit.Length (2 byte): chỉ độ dài của phần LLC data

LLC data: đơn vị dữ liệu của LLC

ĐAD: phần dữ liệu thêm vào với mục đích là phát hiện xung đột

FCS (Frame Check Seqrenee): Mã kiểm tra lỗi CRC 32bit cho tắt cả các vùng trừ Preamble, SED và FCS

CÁP TRUYỀN DẪN

Chương IV : Lựa chọn nhà cung cấp thiết bị và phần mền lập trình cho cấp điều khiển giám sát

SIMATIC S7-1200 CPU 1217C

1.Có sẵn: CPU 1217 DC/DC/DC

2.Bộ nhớ: 150 KB work memory và 4 MB Load memory

3.6 bộ đếm xung tốc độ cao với tối đa

1MHz

4.Tích hợp 2 cổng Ethernet

5.Tích hợp I/O: 14 DI, 10 DQ , 2 AI và 2 AQ

6.Khả năng mở rộng: 1 signal board (SB) 8 signal modules (SM) 3 communication modules (CM)

Phần mềm lâp trình TIA Portal

TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản

lý tự động hóa, vận hành điện của hệ thống Có thể hiểu, TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung 1 môi trường/ nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống

Module chuyển đổi giao thức

Thông số kỹ thuật:

 Cổng: 1x PROFIBUS; 1xEtherNet/IP

 Tốc độ dữ liệu PROFIBUS: Lên đến 6Mbps

 Tốc độ dữ liệu Ethernet: Tự động cảm biến 10/100 T

Base- Đầu nối PROFIBUS: D-SUB9 Nữ

 Đầu nối Ethernet: RJ45

 Nguồn điện: 8 24VAC; 12 35VDC

Giám sát và điều khiển SCADA

Máy in

CẢM ƠN CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ LẮNG NGHE NHÓM !