TỔNG QUAN VỀ SCADA VÀ PHẦN MỀM WINCC
SCADA
1.2 Chức năng và vai trò
1.3 Các lĩnh vực ứng dụng
Các thành phần của một hệ thống Scada
Sự khác nhau giữa PLC, DCS và SCADA
Phần mềm WinCC
5.1 Các đặc điểm chính của
Thực hành
2.3 Tốc độ truyền tải và chiều dài dây dẫn
2.6 Lắp đặt truyền thông RS485
3 Bài 3: Kết nối Wincc với PLC
2.1 Viết chương trình điều khiển trên PLC S7-200
2.2 Tạo biến dùng PC Access
2.3 Thiết kế giao diện Wincc
2.6 Tạo thuộc tính cho ảnh
4 Bài 4: Kết nối Wincc với PLC
2.1 Viết chương trình điều khiển trên PLC S7-300
2.2 Thiết kế giao diện Wincc
2.5 Tạo thuộc tính cho ảnh
5 Bài 5: Kết nối Wincc với PLC
2.4 Tạo kết nối ethernet giữa
2.5 Khai báo biến PLC và
2.6 Thiết kế màn hình điều khiển trên WINCC
2.9 Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi
2.10 Download code cho PLC thực tế
2.11 Vận hành kiểm tra hoạt động với bảng điều khiển và
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ SCADA VÀ PHẦN MỀM WINCC
Mã bài: MĐ 27-01 Giới thiệu:
Trong lĩnh vực tự động hóa, việc xây dựng các hệ thống tự động hóa cao là rất quan trọng Những hệ thống này cần có khả năng tự động thực hiện các chức năng cơ bản, trong đó điều khiển (Control) là một yếu tố then chốt.
In ấn, thông báo (Report)
Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System) là một giải pháp quan trọng cho việc điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Để xây dựng hệ thống này, cần sử dụng các phần mềm chuyên dụng, trong đó Việt Nam hiện đang sử dụng một số phần mềm như WinCC, Fix-Intellution, Wonderware, Scitect và Plantscape (HoneyWell) Đặc biệt, WinCC của Siemens được đánh giá cao nhất và trở thành phần mềm phổ biến nhất trong lĩnh vực này.
- Hiểu được SCADA là gì
- Trình bày được các thành phần của hệ thống SCADA
- Trình bày được các phương pháp kết nối SCADA bằng phần mềm ứng dụng
- Thực hiện được một số kết nối hệ thống SCADA bằng phần mềm cụ thể
- Xử lý sự cố và lỗi trong WinCC
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu, tập trung vào việc điều khiển từ xa Khác với hệ thống DCS, SCADA hoạt động trên mạng tập trung, nơi mọi thao tác đều được kiểm soát bởi trung tâm, trong khi DCS là hệ thống điều khiển phân tán cho phép các phần tử cấp dưới tự quản lý.
1.2 Chức năng và vai trò
Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp được tổ chức theo nhiều cấp quản lý, với mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập và giám sát riêng Do đó, hệ thống SCADA trong sản xuất công nghiệp cũng được phân chia thành các cấp khác nhau, tùy thuộc vào quy mô và yêu cầu cụ thể của từng cấp Mỗi cấp SCADA cần thực hiện những dịch vụ thiết yếu để đảm bảo hoạt động hiệu quả của toàn bộ hệ thống.
Thu thập số liệu từ xa qua đường truyền số liệu về sản xuất và tổ chức lưu trữ trong nhiều loại cơ sở dữ liệu, bao gồm thông tin lịch sử sản xuất, sự kiện thao tác và báo động Hệ thống được điều khiển và giám sát dựa trên các dữ liệu đã thu thập Đồng thời, thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ngoài hệ thống, bao gồm đọc/viết số liệu PLC/RTU và trả lời các bản tin yêu cầu từ cấp trên về số liệu và thao tác hệ thống.
SCADA là hệ thống kết hợp phần cứng và phần mềm, sử dụng phương thức truyền thông để tự động hóa việc giám sát và điều khiển các đối tượng trong ngành công nghiệp.
1.3 Các lĩnh vực ứng dụng SCADA
Hệ thống SCADA ứng dụng hiệu quả nhất trong vấn đề tự động hoá điều khiển quá trình liên tục và phân bố.
Công nghệ dầu khí. Điều khiển sản xuất, chuyển tải và phân phối năng lượng điện.
Cung cấp và phân phối nước, cũng như làm sạch nước, là những yếu tố quan trọng trong quản lý tài nguyên Bên cạnh đó, việc điều khiển các đối tượng vũ trụ và quản lý giao thông, bao gồm hàng không, đường sắt, đường bộ, đường thủy và tàu điện ngầm, đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống giao thông.
Các hệ thống SCADA dùng RTU ngày càng được thay thế bởi PLC, việc xây dựng các hệ thống SCADA dùng PLC sẽ đem lại các lợi thế sau:
Kinh phí sẽ thấp hơn nhiều.
Các hệ điều khiển truyền thống thường cồng kềnh với nhiều tủ, bảng, khóa và nút ấn, chiếm nhiều diện tích và gây khó khăn trong lắp đặt, kiểm định, vận hành, giám sát và bảo dưỡng Sử dụng hệ thống SCADA kết hợp với PLC sẽ đơn giản hóa những công việc này, mang lại hiệu quả cao hơn.
Kỹ sư Việt Nam có khả năng tiếp cận công nghệ PLC một cách dễ dàng, điều này giúp họ nâng cao kỹ năng thiết kế, nâng cấp và làm chủ công nghệ một cách hiệu quả hơn.
Mua thiết bị dễ dàng hơn.
Hệ thống SCADA giúp dễ dàng bảo trì và thay thế các thiết bị, đồng thời cho phép thu thập, lưu trữ, báo cáo, thống kê và phân tích dữ liệu một cách hiệu quả.
Trong tương lai, các hệ thống SCADA sẽ trở nên đơn giản và phổ biến hơn do sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị trong lĩnh vực tự động hóa.
2 Các thành phần của một hệ thống Scada
Kết cấu của một hệ SCADA
Hệ thống SCADA bao gồm ba thành phần chính: máy tính tại phòng điều khiển trung tâm, các RTU (đơn vị điều khiển từ xa) hoặc PLC (bộ điều khiển logic lập trình) tại các trạm xa, và thiết bị thông tin để kết nối hai phần này với nhau.
Kết cấu phần mềm của PC trong phòng điều khiển trung tâm được thể hiện rõ trong Hình 1 Các chức năng của PC trong hệ thống SCADA tương tự như phần HMI của hệ thống DCS, bao gồm hiển thị thông tin, điều khiển từ xa, thu thập dữ liệu, quản lý số liệu, quản lý báo động và lập báo cáo.
Các hệ thống SCADA cũ chạy trên môi trường DOS, VMS hay UNIX Các hệ thống mới hơn chạy trên nền của Windows, Linux.
Hình 1.1: Kiến trúc phần mềm Client/Server của hệ SCADA
Máy chủ SCADA (SCADA Server) là trung tâm của hệ thống SCADA, kết nối với các RTU và PLC Chức năng của máy chủ này bao gồm thu thập và chia sẻ dữ liệu với các máy Client qua mạng Ethernet, đồng thời gửi lệnh từ Client đến các bộ điều khiển Do đó, máy chủ thường được sử dụng để cài đặt phần mềm phát triển và thiết lập cấu hình truyền thông kết nối với thiết bị hiện trường.
SCADA Client là các máy tính công nghiệp kết nối với máy Server qua mạng Ethernet, được cài đặt phần mềm giao diện người máy (HMI) để truy cập và điều khiển dữ liệu từ Server Những máy Client này thu thập trạng thái và điều khiển các bộ controller một cách gián tiếp thông qua Server Mối quan hệ giữa Client và Server được thiết lập bởi các kỹ sư lập trình, phụ thuộc vào phần mềm công nghiệp sử dụng trong hệ thống SCADA.
TRUYỀN THÔNG
RS-232
RS-485
2.3 Tốc độ truyền tải và chiều dài dây dẫn
2.6 Lắp đặt truyền thông RS485
Thực hành
3 Bài 3: Kết nối Wincc với PLC
2.1 Viết chương trình điều khiển trên PLC S7-200
2.2 Tạo biến dùng PC Access
2.3 Thiết kế giao diện Wincc
2.6 Tạo thuộc tính cho ảnh
4 Bài 4: Kết nối Wincc với PLC
2.1 Viết chương trình điều khiển trên PLC S7-300
2.2 Thiết kế giao diện Wincc
2.5 Tạo thuộc tính cho ảnh
5 Bài 5: Kết nối Wincc với PLC
2.4 Tạo kết nối ethernet giữa
2.5 Khai báo biến PLC và
2.6 Thiết kế màn hình điều khiển trên WINCC
2.9 Kết nối PLC với thiết bị ngoại vi
2.10 Download code cho PLC thực tế
2.11 Vận hành kiểm tra hoạt động với bảng điều khiển và
BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ SCADA VÀ PHẦN MỀM WINCC
Mã bài: MĐ 27-01 Giới thiệu:
Trong lĩnh vực tự động hóa, việc xây dựng các hệ thống tự động cao là rất quan trọng, cho phép thực hiện các chức năng cơ bản như điều khiển một cách tự động.
In ấn, thông báo (Report)
Hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition System) là một giải pháp quan trọng trong việc điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Để xây dựng hệ thống này, cần sử dụng các phần mềm chuyên dụng Tại Việt Nam, một số phần mềm phổ biến bao gồm WinCC, Fix-Intellution, Wonderware, Scitect và Plantscape (HoneyWell) Trong số đó, WinCC của Siemens được đánh giá cao nhất và được sử dụng rộng rãi nhất.
- Hiểu được SCADA là gì
- Trình bày được các thành phần của hệ thống SCADA
- Trình bày được các phương pháp kết nối SCADA bằng phần mềm ứng dụng
- Thực hiện được một số kết nối hệ thống SCADA bằng phần mềm cụ thể
- Xử lý sự cố và lỗi trong WinCC
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
Hệ thống SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là công cụ giám sát và thu thập dữ liệu, khác biệt với các hệ thống DCS (Distributed Control System) bởi SCADA tập trung vào việc giám sát và quản lý dữ liệu từ xa Trong khi DCS cho phép điều khiển phân tán qua mạng rộng, SCADA giữ vai trò chủ đạo trong việc điều khiển và quản lý mọi thao tác từ một trung tâm duy nhất.
1.2 Chức năng và vai trò
Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp được tổ chức theo nhiều cấp quản lý, với mỗi cấp đảm nhiệm nhiệm vụ đo lường, thu thập và giám sát các đối tượng cụ thể Do đó, việc triển khai SCADA trong hệ thống sản xuất cũng được phân chia thành các cấp độ khác nhau, tùy thuộc vào quy mô và yêu cầu riêng biệt của từng cấp Tuy nhiên, mỗi cấp SCADA đều cần thực hiện những dịch vụ cơ bản để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Thu thập dữ liệu từ xa qua đường truyền số liệu về sản xuất và tổ chức lưu trữ trong các cơ sở dữ liệu đa dạng, bao gồm thông tin lịch sử sản xuất, sự kiện thao tác và báo động Dựa trên dữ liệu đã thu thập, tiến hành điều khiển và giám sát hệ thống sản xuất Thực hiện truyền thông số liệu trong và ngoài hệ thống, bao gồm đọc/viết dữ liệu từ PLC/RTU và phản hồi các yêu cầu thông tin từ cấp trên về số liệu và thao tác của hệ thống.
SCADA là hệ thống kết hợp giữa phần cứng và phần mềm, sử dụng các phương thức truyền thông để tự động hóa quản lý, giám sát và điều khiển trong các ngành công nghiệp.
1.3 Các lĩnh vực ứng dụng SCADA
Hệ thống SCADA ứng dụng hiệu quả nhất trong vấn đề tự động hoá điều khiển quá trình liên tục và phân bố.
Công nghệ dầu khí. Điều khiển sản xuất, chuyển tải và phân phối năng lượng điện.
Cung cấp, làm sạch và phân phối nước là những yếu tố quan trọng trong quản lý tài nguyên nước Đồng thời, việc điều khiển các đối tượng vũ trụ và quản lý giao thông, bao gồm hàng không, đường sắt, đường bộ, đường thủy và tàu điện ngầm, đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo an toàn và hiệu quả cho hệ thống giao thông.
Các hệ thống SCADA dùng RTU ngày càng được thay thế bởi PLC, việc xây dựng các hệ thống SCADA dùng PLC sẽ đem lại các lợi thế sau:
Kinh phí sẽ thấp hơn nhiều.
Các hệ điều khiển cũ thường rất cồng kềnh với nhiều tủ, bảng, khóa và nút ấn, chiếm nhiều diện tích và gây khó khăn trong việc lắp đặt, kiểm định, vận hành, giám sát và bảo dưỡng Tuy nhiên, việc quản lý và điều khiển sẽ trở nên đơn giản hơn nếu chúng ta áp dụng hệ thống SCADA sử dụng PLC.
Kỹ sư Việt Nam có khả năng tiếp cận công nghệ PLC một cách dễ dàng, từ đó nâng cao khả năng thiết kế, nâng cấp và làm chủ công nghệ này hiệu quả hơn.
Mua thiết bị dễ dàng hơn.
Hệ thống dễ dàng bảo trì và thay thế các thiết bị, đặc biệt là với hệ SCADA, giúp việc thu thập, lưu trữ, báo cáo, thống kê và phân tích dữ liệu trở nên thuận tiện và hiệu quả.
Hệ thống SCADA dự kiến sẽ trở nên đơn giản và phổ biến hơn trong tương lai nhờ vào sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị trong lĩnh vực tự động hóa.
2 Các thành phần của một hệ thống Scada
Kết cấu của một hệ SCADA
Hệ thống SCADA bao gồm ba thành phần chính: máy tính tại phòng điều khiển trung tâm, các đơn vị điều khiển từ xa (RTU) hoặc bộ điều khiển logic lập trình được (PLC) tại các trạm xa, và thiết bị thông tin để kết nối hai phần này với nhau.
Kết cấu phần mềm của PC trong phòng điều khiển trung tâm được trình bày trong Hình 1, cho thấy các chức năng của các PC trong hệ thống SCADA tương tự như phần HMI của hệ thống DCS Các chức năng này bao gồm hiển thị thông tin, điều khiển từ xa, thu thập dữ liệu, quản lý số liệu, quản lý báo động và lập báo cáo.
Các hệ thống SCADA cũ chạy trên môi trường DOS, VMS hay UNIX Các hệ thống mới hơn chạy trên nền của Windows, Linux.
Hình 1.1: Kiến trúc phần mềm Client/Server của hệ SCADA
Máy chủ SCADA Server là trung tâm của hệ thống SCADA, kết nối với các RTU và PLC Nó có nhiệm vụ thu thập và chia sẻ dữ liệu với các máy Client qua mạng Ethernet, đồng thời gửi lệnh từ các Client đến các bộ điều khiển Do đó, máy chủ thường được sử dụng để cài đặt phần mềm phát triển và thiết lập cấu hình truyền thông để kết nối với các thiết bị hiện trường.
SCADA Client bao gồm các máy tính công nghiệp kết nối với máy Server qua mạng Ethernet, với phần mềm giao diện người máy (Human Machine Interface) để hiển thị và điều khiển dữ liệu Các máy Client thu thập trạng thái và điều khiển các bộ controller gián tiếp thông qua Server Mối quan hệ giữa Client và Server được thiết lập bởi các kỹ sư lập trình, tùy thuộc vào phần mềm công nghiệp sử dụng trong hệ thống SCADA.
