Điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất nước khoáng Mô phỏng trên Win CC

TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁTCHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁTQUAN CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁTCHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC HÌNH ẢNH 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 4

1.1 Tổng quan về hệ thông điều khiển giám sát 5

1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển, giám sát 6

1.3 Phần cứng hệ thông điều khiển, giám sát 8

1.3.1 Trạm chủ/trạm trung tâm (MTU) 8

1.3.2 Thiết bị đầu cuối (RTU) 10

1.3.3 Thiết bị điều khiển trung tâm PLC 17

1.3.4 Giao diện người máy HMI 18

1.3.5 Người vận hành 19

1.3.6 Các thiết bị trường 19

1.4 phần mềm hệ thống điều khiển, giám sát 20

1.5 Giải pháp mạng truyền thông cho hệ thống diều khiển giám sát 22

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 24

2.1 Khảo sát dây chuyền thực tế 24

2.2 Xây dựng sơ đồ công nghệ hệ thống 25

2.3 Lĩnh vực ứng dụng, ưu, nhước điêm 25

2.4 Tính cấp thiết xây dựng hệ thống điều khiển giám sát cho dây chuyền sản xuất nước khoáng 26

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG 28

3.1 Sơ đồ khối hệ thống 28

3.2 Phân tích hoạt động của hệ thống 28

3.3 Các thông số cần điều khiển giám sát 29

3.4 Lựa chọn thiết bị phần cứng mô hình 29

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 36

4.1 Ngõ vào/ ra đấu nối PLC 36

4.2 Lưu đồ thuật toán 37

4.3 Sơ đồ mạch lực và mạch điều khiển 38

4.4 Sơ đồ đấu nối PLC 39

4.5 Cấu trúc chương trình điều khiển 39

CHƯƠNG 5: XẤY DỰNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT HỆ THÔNG 43

5.1 Bảng thông số điều khiển biến giám sát, biến cảnh báo và biến đầu vào/ra 43

5.3 Xây dựng hình ảnh quá trình 44

5.3.1 Hình ảnh quá trình hệ thống 44

5.3.2 Hình ảnh số chai đầu vào 45

5.3.3 Hình ảnh máy rửa chai, bồn chứa nước bẩn 45

5.3.4 Hình ảnh chiết rót nước 46

5.3.5 Hình ảnh dán nhãn và số chai đã sản xuất 46

5.4 Xác định hình ảnh động, hình ảnh tĩnh, đối tượng điều khiển lập trình C 47

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Minh họa cấu trúc cơ bản hệ SCADA 6

Hình 1.2 Minh họa hê thống SCADA hiện đại 7

Hình 1.3 Cấu trúc trạm MTU 9

Hình 1.4 Cấu trúc trạm SUB-MTU 10

Hình 1.5 Cấu trúc RTU 11

Hình 1.7 Hình ảnh một số bộ chọn kênh 13

Hình 1.8 Lấy mẫu tín hiệu 13

Hình 1.9 Mô tả chức năng bộ DAC 14

Hình 1.10 Sơ đồ mạch module đầu vào số 15

Hình 1.11 Chuyển mạch dạng TTL 16

Hình 1.12 Hình ảnh một số thiết bị điều khiển trung tâm 18

Hình 1.13 Cấu trúc chung PLC 18

Hình 1.14 Giao diện người máy 19

Hình 1.15 Biểu thị chức năng IDE 19

Hình 1.16 Kiểu hệ thống SCADA điển hình 21

Hình 1.17 Hệ thống SCADA trao đổi dữ liệu qua mạng Ethernet 23

Hình 2.1 Dây chuyền sản xuất nước khoáng thực tế 24

Hình 2.2 Sơ đồ công nghệ của dây chuyền sản xuất 25

Hình 3.1 Cảm biến tiệm cận 32

Hình 3.2 Tín hiệu ra của cảm biến từ loại 3 dây và 2 dây 33

Hình 3.3 Biểu đô vật liệu và khoảng cách phát hiện vật 34

Hình 3.4 Biểu đô vật liệu và khoảng cách phát hiện vật 34

Hình 3.5 Khoảng cách phát hiện 35

Hình 4.1 Bảng tag ngõ đầu vào/ ra PLC S7 300 36

Hình 5.1 Bảng tag nội 43

Hình 5.2 Bảng tag ngoại 44

Hinh 5.3 Giao diện hệ thông 44

Hình 5.4 Số chai đầu vào 45

Hình 5.5 Máy rửa chai và bồn chứa 45

Hình 5.6 Máy triết rót nước 46

Hình 5.7 Máy dãn nhãn và dập nắp 46

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuậtnói chung và trong lĩnh vực điện -điện tử - tin học nói riêng làm cho bộ mặt xã hộithay đổi từng ngày Trong hoàn cảnh đó, để đáp ứng những điều kiện thực tiễn của sảnxuất đòi hỏi những người kĩ sư Tự Động Hóa tương lai phải được trang bị những kiếnthứ chuyên ngành một cách sâu rộng

Trong quá trình học em nhận đề tài: Điều khiển và giám sát dây chuyền sản xuất nước khoáng

Vai trò tầm quan trọng của nước với cơ thể con người không ai là không biết.Đây là nguồn bổ xung chất khoáng vô cùng quý giá cho cơ thể Nước uống đóng chai

đã có mặt ở hầu hết mọi nơi từ công sở cho đến trường học, gia đình Đât nước pháttriển, nước uống đóng chai sẽ mang lại rất nhiều tiện ích, vậy chúng ta cần phát triểnnhững dây chuyền sản xuất nước đóng chai sạch sẽ đảm bảo sức khỏe

Trong quá trình làm đồ án em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn, chỉ bảo củacác thầy, cô giáo cũng như sự đóng góp xây dựng của bạn bè Đặc biệt là thầy giáoTh.S Đỗ Thị Mai và các thầy cô công tác trong khoa Tự Động Hóa

Em xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên, tháng năm 2019

Sinh viên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT

1.1 Tổng quan về hệ thông điều khiển giám sát

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống điềukhiển, giám sát và thu thập dữ liệu thời gian thực từ các đối tượng nhằm hỗ trợ conngười trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa

Trong thực tế có một số hệ thống vẫn được gọi là hệ thống SCADA mặc dùchúng chỉ thực hiện duy nhất một chức năng thu thập dữ liệu

Hệ thống SCADA hiện nay đang trên đà phát triển và có khuynh hướng pháttriển trong mọi lĩnh vực của công nghiệp

Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ thông tin đã làm tăng mức độ tự độnghóa và phân bố lại chức năng giữa con người và thiết bị, sinh ra vấn đề tương tác giữacon người – quan sát viên vớ hệ thống điều khiển

SCADA được đặt lên hàng đầu tại các nước phương tây những năm 80-x của thế kỷ

XX, tại Việt Nam vào những năm 90-x

1.2 Cấu trúc hệ thống điều khiển, giám sát

Thành phần cấu trúc cơ bản của hệ thống SCADA

Hình 1.1 Minh họa cấu trúc cơ bản hệ SCADA

SCADA= hardware + software + brainware + telecommunication

Chức năng của con người

- Dự kiến các thao tác cần được thực hiện tiếp theo

- Lập trình phầ

n mềm

- Theo dõi kết quả thực hiện tự động hoặc bán tự động của hệ thống

- Can thiệp vào quá trình điều khiển trong những trường hợp có sự việc trầm trọng xảy

ra, khi hệ thống tự động không trả lời, hoặc khi cần thiết phải thay đổi thông số quátrình

- Tích lũy kinh nghiệm từ quá trình làm việc

Cấu trúc hệ thống SCADA hiện đại

Hình 1.2 Minh họa hê thống SCADA hiện đại Các lĩnh vực ứng dụng hệ thống SCADA

- Hệ thống SCADA ứng dụng hiệu quả nhất trong vấn đề tự động hoá điều khiển quátrình liên tục và phân bố

- Công nghệ dầu khí

- Điều khiển sản xuất, chuyển tải và phân phối năng lượng điện

- Cung cấp nước, làm sạch nước và phân phối nước

- Điều khiển những đối tượng vũ trụ;

- Điều khiển trong giao thông (tất cả các dạng giao thông: hàng không, đường sắt,đường bộ, đường thuỷ, tàu điện ngầm)

- Viễn thông

- Quân sự

Bảng 1.1 Một số hệ thống SCADA tiêu biểu

Vijeo Look Schneider Electric France

Citect Ci Technologies Australia

1.3 Phần cứng hệ thông điều khiển, giám sát

Cơ cấu cơ bản của hệ thống SCADA như sau:

Cơ cấu cơ bản của hệ thống SCADA như sau:

- Trạm thu thập dữ liệu trung gian: là khối thiết bị vào/a đầu cuối từ xa RTU hoặc cáckhối (bộ) vi điều khiển logic lập trình PLC có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấphành (cảm biến cấp trường, cơ cấu chấp hành )

- Trạm điều khiển giám sát trung tâm: là một hay nhiều máy chủ trung tâm (Centerhost computer server)

- Giao diện người – máy (Human – Machine Interface): là các bộ hiển thị quá trìnhhoạt động của hệ thống

- Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, các thiết bịviễn thông và các thiết bị chuyển đổi dòng kênh có chức năng truyền dữ liệu cấptrường đến các khối điều khiển và máy chủ

Một hệ thống SCADA (điều khiển, giám sát và thu thập các dữ liệu) là một hệ thốngbao gồm các thiết bị đầu cuối (hay RTU) thu thập các dữ liệu của hệ thống sau đó liênkết trở về trạm chủ thông qua hệ thống giao tiếp Trạm chủ hiển thị dữ liệu thu thậpđược và cho phép người vận hành thực hiện các tác vụ điều khiển từ xa

Đối với một hệ thống SCADA phức tạp cần thiết phải có 5 cấp:

- Các thiết bị cấp trường và cấp điều khiển

- Các thiết bị đầu cuối RTU

- Hệ thống giao tiếp

- Các trạm chủ (MTU)

- Bộ phận xử lý dữ liệu

1.3.1 Trạm chủ/trạm trung tâm (MTU)

Là tổ hợp của một hay một số trạm vận hành kết nối với nhau thông qua mạngnội bộ và kết nối với hệ thống giao tiếp thông tin gồm moderm giao tiếp và bộ thu pháttín hiệu radio

MTU tương đương với một đơn vị chủ trong cấu trúc chủ/tớ (Master/Slave) MTUhiển thị dữ liệu cho người vận hành thông qua giao diện HMI, thu thập dữ liệu vàtruyền tín hiệu với các thiết bị điều khiển và nhà máy từ xa

Kết nối qua mạng điện thoại cũng là một lựa chọn thay thế cho giao tiếp không dây.Khi đó moderm sẽ kết nối trực tiếp vào mạng lưới điện thoại Thông thường không cómodule nào kết nối trực tiếp với trung tâm điều khiển mà thường phải qua các RTUđặt tại những điểm gần nhất có thể so với trung tâm Chỉ có trường hợp một vài RTUđược lắp đặt cạnh phòng điều khiển chính.

Cấu trúc trạm chính MTU được thể hiện như hình dươi:

Hình 1.3 Cấu trúc trạm MTU

Đặc điểm trạm chính:

- Hiển thị trạng thái các RTU và chức năng điều khiển dùng để cho phép hoặc khôngcho phép RTU hoạt động

- Truy xuất và ghi nhận dữ liệu từ RTU

- Báo hiệu dữ liệu từ RTU

Như vậy MTU có các chức năng chính:

- Thiết lập truyền thông, bao gồm thiết lập mỗi RTU, khởi tạo RTU với các thông sốvào/ra, cũng như tải chương trình điều khiển và thu thập dữ liệu xuống các RTU

- Vận hành các kết nối truyền thông, bao gồm hỏi vòng RTU dữ liệu và chuyển dữ liệuxuống RTU theo vòng chủ/tớ, ghi báo động và sự kiện vào ổ cứng, liên kết các ngõvào/ra ở các RTU khác nhau một cách tự động

- Chuẩn đoán chính xác thông tin lỗi của RTU và các vấn đề có thể, chuẩn đoán cácvấn đề tiềm tàng như tràn dữ liệu

Trạm chính cấp dưới (trạm chủ phụ Sub-Master Station) được thiết lập với mục đích

điều khiển một phần xác định của hệ thống

Chúng có chức năng sau:

- Thu thập dữ liệu từ các RTU trong bộ phận quản lý

- Ghi nhận và hiển thị các dữ liệu nhận được trên trạm vận hành địa phương

- Chuyển dữ liệu về trạm chính MTU

- Chuyển lệnh điều khiển từ trạm chính MTU đến các RTU trong phạm vi quản lý

Hình 1.4 Cấu trúc trạm SUB-MTU

1.3.2 Thiết bị đầu cuối (RTU)

RTU là thiết bị thu thập thông tin từ các IEDs do nó quản lý, lưu vào cơ sở dữliệu và gửi thông tin tới trạm chủ hoặc cấp quản lý cao hơn qua các đường truyền tin

Thông thường RTU là thiết bị xử lý thông minh có thể giám sát và điều khiểncác thiết bị đặt ở xa trung tâm điều khiển và truyền các tín hiệu thu thập được đếntrung tâm điều khiển

Một RTU được phân chia:

- RTU loại nhỏ: có ít hơn 20 tín hiệu số và tương tự

- RTU loại trung bình: có 100 tín hiệu số và 30 – 40 tín hiệu tương tự

- RTU loại lớn: có số lượng đầu vào/ra số và tương tự nhiều hơn nữa

Cấu trúc cơ bản của 1 RTU:

- Bộ xử lý trung tâm CPU (Central Processing Unit);

- Các đầu vào tương tự AI/AO (Analog Input/ Analog Output);

- Các đầu vào/ra số DI/DO (Digital Input/ Digital Output);

- Các đầu vào bộ đếm;

- Giao diện truyền thông;

- Nguồn cấp

Hình 1.5 Cấu trúc RTU

a, Bộ xử lý trung tâm (CPU)

Thông thường dùng họ vi xử lý 16 bit hoặc 32 bit (như 68302 hay 80386) Tổngdung lượng bộ nhớ 256 kByte (có thể mở rộng lên 4 Mbytes)

Các CPU của RTU thường có thêm một bộ xử lý toán học để thực hiện cáccông việc tính toán phức tạp

Cổng truyền thông cho CPU thường có 2 hoặc 3 cổng RS232/422 hoặc

RS-485 dùng cho các công việc sau:

- Giao thiếp với các thiết bị đầu cuối phục vụ chuẩn đoán

- Giao tiếp với các trạm vận hành

- Kết nối truyền thông với trung tâm điều khiển

CPU được thiết kế một hệ thống đèn LED để báo lỗi, sự cố của CPU và cácthiết bị vào/ra

Mỗi CPU có một bộ định thời cung cấp thời gian thực giúp cho việc thông báocác sự kiện theo thời gian được chính xác tuyệt đối

Watchdog kiểm tra sự thực thi chương trình một cách chính xác

b, Module đầu vào tương tự (AI)

Module đầu vào tương tự có 5 thành phần chính:

- Bộ đa cổng đầu vào (the input multiplexer);

- Bộ khuếch đại tín hiệu đầu vào (the input signal amplifier);

- Mạch lấy mẫu và giữ tín hiệu (Sample and hold Circuit);

- Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số A/D (Analog/Digital);

- Giao diện truyền dữ liệu (Bus interface) và hệ thống định thời (Timing system)

Sơ đồ khối của module ngõ vào tương tự:

Hình 1.6 Sơ đồ khối module ngõ vào tương tự (AI)

- Bộ chọn kênh ngõ vào: là thiết bị lấy mẫu nhiều (thường là 16) ngõ vào tínhiệu tương tự một cách tuần tự và chuyển từng tín hiệu ra ngõ ra Ngõ ra thông thường

sẽ đi đến bộ chuyển đổi A/D

Một số loại chọn kênh như sau:

+ Một số bo mạch có cung cấp sẵn bộ khuếch đại, một số khác có chứa PGA(Programmable Gain Aplifier) – bộ khuếch đại có độ lợi lập trình được) cho phép lựachọn độ lợi từ phần mềm

+ Trôi điểm 0 là một đặc điểm khác phụ thuộc vào thời gian và nhiệt độ Nếu

bộ chuyển đổi được cân chỉnh để ngõ ra bằng 0 khi ngõ vào bằng 0 ở một nhiệt độnhất định, ngõ ra sẽ thay đổi nếu nhiệt độ thay đổi (ngõ vào vấn bằng 0)

- Mạch lấy mẫu và chốt

Nhiệm vụ: Lấy mẫu tín hiệu ngõ ra của bộ chọn kênh hoặc bộ khuếch đại độ lợirất nhanh và giữ cho tín hiệu không đổi trong khoảng thời gian chuyển đổi của bộA/D Nếu trong khoảng thời gian này tín hiệu ngõ vào thay đổi thì bộ chuyển đổi cóthể cho ra kết quả không chính xác

Hình 1.8 Lấy mẫu tín hiệu

- Bộ chuyển đôi A/D: là trái tim của module AI

Chức năng: đo tín hiệu điện áp tương tự ngõ vào, cho ra giá trị số tuownguwngsvới điện áp ngõ vào Đặc điểm của bộ chuyển đổi A/D:

+ Dải biến đổi điện áp tương tự đầu vào: là khoảng điện áp mà ADC có thể thựchiện chuyển đổi được Khoảng điện áp này có thể từ 0 đến 1 giá trị dương/âm, cũng cóthể là điện áp 2 chực tính ±UAM

+ Độ chính xác của ADC: tham số đặc trưng cho đô chính xác của moduleADC là độ phân giải (Resolution) Tín hiệu đầu ra của ADC là các giá trị số được sắpxếp theo quy luật

Một bộ biến đổi AD có số bit đầu ra n=12 bit thì phân biệt được 212 = 2096 mứctrong dải biến đổi điện áp đầu vào của nó (UAM) Mỗi mức ADC phân biệt được ở đầuvào là UAM/2096 (V) Thực tế người ta dùng số bit N đặc trưng cho độ chính xác củaADC khi dải biến đổi điện áp đầu vào là không đổi

c, Module đầu ra tương tự AO

Để điều khiển các thiết bị với tín hiệu điều khiển tương tự, CPU cần đưa ra tínhiệu điều khiển cho tín hiệu tương ứng Tín hiệu này cần qua bộ biến đổi số - tương tự(DAC) sau đó khuếch đại công suất để điều khiển thiết bị được chọn

Đặc điểm:

- 8 đầu ra tương tự

- Hoạt động ở chế độ 8 hoặc 12 bit;

- Tốc độ chuyển đổi dữ liệu từ 10ms đến 30 ms

- Dải dầu ra thường là: 4-20 mA, ±10V, 0 đến 10V

Nguyên tắc hoạt động của bộ DAC:

Mục đích: biến đổi tín hiệu nhị phân n bit thành dòng hay điện áp tương ứng.Dòng hay áp tại lối ra là hàm biến thiên phù hợp với mã tại lối vào

Hình 1.9 Mô tả chức năng bộ DAC

Một bộ DAC hoàn chỉnh bao gồm 3 phần tử cơ bản:

- Điện áp quy chiếu ổn định bên ngoài

- DAC cơ sở

- Khuếch đại thuật toán

=>Điện áp ngõ ra phụ thuộc vào mã nhị phân:

V0 = Vref (B0.20 + B1.21+ + Bn.2n)

Trong đó:

+ B0: bit có trọng số thấp nhất

+ B1: bit có trọng số cao nhất

+ Vref: điện áp quy chiếu

DAC cơ sở được cấu tạo từ những chuyển mạch tương tự được điều khiển bởi

mã số đầu vảo và các điện trở cính xác Các chuyển mạch tương tự điều chỉnh dòngđiện hay điện áp trích ra từ điện áp quy chiếu và tạo nên dòng điện hay điện áp ở đầuvào tương ứng với mã số đầu vào

Mạch khuếch đại thuật toán dùng để chuyển đổi dòng thành áp, đồng thời cóchức năng tầng đệm

Bộ biến đổi DAC có đặc điểm là đại lượng đầu ra không liên tục, độ rời rạc củatín hiệu đầu ra phụ thuộc vào số bit của bộ biến đổi Những DAC có số bit đầu vàocàng lớn thì tổng nấc điện áp ra càng lớn và khoảng cách giữa các nấc càng nhỏ Khi

đó điện thế ra (dòng điện ra) có dạng liên tục càng giống với thực tế

d, Module đầu vào số DI

Các tín hiệu đầu vào số được dùng để chỉ ra các thông số như trạng thái và cảnhbáo Hầu hết các mạch đầu vào số thường có 8, 16 hoặc 32 đầu Khi cần sử dụng nhiềutín hiệu đầu vào thì nhiều mạch (module) đầu vào sẽ được lắp ghép lại với nhau

Hình 1.10 Sơ đồ mạch module đầu vào số

Các ngõ vào số chỉ nhận tín hiệu mức cao (110 VAC, 220 VAC) hoặc mức thấp(24 VDC, 48 VDC, 12 VDC)

Các thiết bị giao tiếp với ngõ vào số bao gồm:

- Điện áp đầu ra số thường là 240 V AC hoặc 24 V DC

- Có hệ thống đèn hiển thị LeD để hiển thị trạng thái của từng tín hiệu

g, Module truyền thông

Các RTU hiện đại được thiết kế linh hoạt, đủ để xử lý các phương tiện truyềnthông nhiều như:

- RS232/RS-422/RS-485;

- Ethernet

- Kết nối quay số (Dial-Up)/Đường truyền riêng (Lease Line)

- Vô tuyến (Wireless)

Đối với các tham số quan trọng được gửi về bộ xử lý trung tâm:

- Cần đọc liên tục trạng thái của pin

- Báo động khi điện áp của pin nằm ngoài giới hạn

1.3.3 Thiết bị điều khiển trung tâm PLC

PLC được bổ sung vào trong hệ thống SCADA với vai trò như một thiết bị đầucuối RTU khi chúng cung cấp một giải pháp phần cứng tiêu chuẩn mang tính kinh tếcao

Ưu điểm của PLC so với các thiết bị RTU khác là do PLC có thể được dùng vớichức năng tổng quát và có thể dễ dàng được thiết lập cho các chức năng khác nhau

RTU là một thiết bị điện được bộ vi xử lý kiểm soát, đóng vai trò giao diện cho

hệ thống điều khiển phân tán và hệ thống SCADA bằng cách truyền dữ liệu đo được từ

xa đến hệ thống và/hoặc thay thế trạng thái của đối tượng được kết nối dựa trên nhữngthông báo nhận được từ hệ thống Còn PLC cơ bản là một máy tính kỹ thuật số đượcdùng cho tự động hóa quá trình cơ điện RTU được dùng nhiều hơn cho việc đo lường

từ xa trên một khoảng địa lý rộng trong khi PLC phù hợp nhất với điều khiển khu vựcđịa phương

Cấu trúc PLC tiêu biểu:

Hình 1.12 Hình ảnh một số thiết bị điều khiển trung tâm

Tất cả các PLC đều có cấu trúc chung:

Hình 1.13 Cấu trúc chung PLC

1.3.4 Giao diện người máy HMI

Biểu thị dữ lieuj cho người vận hành và cho phép nhập lệnh điều khiển quanhiều dạng khác nhau: hình ảnh, sơ đồ, cửa sổ, menu, màn hình cảm ứng

HMI có thể là màn hình GOT (Graphic Operation Terminal) của Mitshubishi;màn hình NT của Omron, hoặc phần mềm chạy trên nền PC

Hình 1.14 Giao diện người máy

1.3.5 Người vận hành

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

1.3.6 Các thiết bị trường

Thiết bị trường bao gồm cảm biến, cơ cấu chấp hành, các thiết bị khác tiếp xúctrực tiếp với đối tượng điều khiển

Các thiết bị này bao gồm các valve, công tắc, động cơ

Các thiết bị này có thể được khởi động/dừng, đóng/mở, ON/OFF bởi PLC hoặcRTU

IDE (Intelligent device electronic)

Hình 1.15 Biểu thị chức năng IDE

Chức năng của các IDE:

- Bảo vệ tác động khi xảy ra sự cố

- Biểu thị trạng thái của các phần tử cấp dưới hay quá trình kỹ thuật

- Ghi lại sự cố, sự kiện xảy ra trong quá trình hoạt động

- Kiểm tra tình trạng hoạt động của bản thân chúng

- Điều khiển các thiết bị đóng cắt cấp dưới

Các IDE ngày nay được trang bị thêm các cổng truyền tin nối tiếp hoặc cổngthông tin quang sử dụng để giao tiếp với các thiết bị cấp trên

1.4 phần mềm hệ thống điều khiển, giám sát

Phần mềm SCADA có thể chua thành hai loại là bản quyền hoặc mở Nhữngcông ty phát triển phần mềm bản quyền để giao tiếp với phần cứng của họ Các hệthống này được bán giống như cung cấp các giải pháp theo dạng

“ chìa khóa trao tay” Vấn đề chính của hệ thống này là quá phụ thuộc vào nhàcung cấp Hệ thống phần mềm đã trở nên phổ biến vì khả năng tương tác mà chúngmang lại cho hệ thống Khae năng tương tác là khả năng để kết hợp các thiết bị củanhiều nhà sản xuất trên cùng một hệ thống

WINCC là một trong những gói phần mềm mở có trên thị trường hệ thốngSCADA Ngoài ra, một số gói phần mềm SCADA hiện nay được tích hợp luôn việcquản lý năng lương hệ thống nhà máy toàn diện

Hệ thống WinCC bao gồm các hệ thống con:

• Hệ thống đồ họa (Graphics system)

• Ghi nhận cảnh báo (Alarm logging)

• Hệ thống lưu trữ (Archiving System)

• Hệ thống báo cáo (Report system)

• Truyền thông (Communication)

• Quản trị người dùng (user administration)

Hệ thống WinCC gồm có phần mềm cấu hình (Configuration Software) và phần

mềm thực thi (Runtime software)

• Phần mềm cấu hình dùng để tạo ra project

• Phần mềm thực thi dùng để thực thi project trong khi xử lý

Hình 1.16 Kiểu hệ thống SCADA điển hình

Theo hình 1.19, đầu tiên, dựa vào các trình biên tập trong phần mềm cấu hình,

ta tạo ra project Tất cả các trình biên tập đều lưu trữ thông tin của project trong cơ sở

dữ liệu cấu hình (CS database) Khi thực thi, thông tin của project được đọc ra từ CSdatabase bởi phần mềm thực thi và project được thực thi Dữ liệu hiện tại của projectđược lưu tạm tại cơ sở dữ liệu thực thi (RT database)

• Hệ thống đồ họa hiển thị graphic trên màn hình, đồng thời cũng nhận các thiếtlập (input) từ người vận hành như khi người vận hành nhấp nút nhấn hay nhập giá trị

• Việc giao tiếp giữa WinCC và hệ thống tự động được thực hiện bởi drivergiao

tiếp hay còn gọi là các kênh (channels) Các kênh này có nhiệm vụ thu thập các

giá trị quá trình cần thiết cho các thành phần trong WinCC, đọc giá trị các tag từ

hệ thống tự động và ghi các giá trị mới trở lại hệ thống tự động

• Việc trao đổi dữ liệu giữa WinCC và các ứng dụng khác có thể được thực hiệnbằng OPC, OLE hay ODBC

• Hệ thống lưu trữ lưu giá trị của quá trình vào nơi lưu trữ giá trị quá trình Các

giá trị quá trình được lưu trữ được dùng để vẽ đồ thị (trend), đưa ra báo cáo

• Quá trình sẽ được báo cáo bởi hệ thống báo cáo (Report system) theo yêu cầuhoặc theo thời điểm định trước Nơi lưu trữ giá trị quá trình và message được sử

dụng cho mục đích này

1.5 Giải pháp mạng truyền thông cho hệ thống diều khiển giám sát

Mang máy tính cục bộ (LAN — Local Area Networks) là việc chia sẻ thông tin

và tài nguyên hệ thống Để cho phép tất cả các Nút (tNođe) trên mạng SCADA có thểchia sẻ thông tin thì chúng cần phải được kết nổi bới một số giao thức truyền dẫn.Phương pháp để kết nối này được gọi là giáo thức mạng, các nút cần chỉa giao thứctruyền điện này trong một cách nào đó để cho phép tất cả các nút có thể truy cập màkhông mất bất kỹ một nút nào đó đã được thiết lập,

Mạng LAN là một giao thức giao tiếp giữa các may tỉnh, may chủ server, thiết

bị đầu cuối, máy trạm (workstation) và nhiều thiết bị ngoại vị thông mình khác Cácthiết bị này thương được gọi là Device hay Host, Mạng LAN cho phép truy cập để cácthiết bị cụ thể chia sẻ bởi nhiều người dùng, với khả năng kết nối giữa tát cá các trạmtrên cùng mạng với nhau Mạng LAN thường được sở hữu và quản lý bởi cá nhân haytrong hệ thông cục bò

Ethernet được sứ đụng rộng rãi nhất trong hệ thông mạng LAN ngày này vì giáthành rẻ và dễ sữ dụng Việc kết nối hệ thống mạng SCADA qua mạng LAN cho phépbất kỳ ai trong công ty có phần mềm bản quyên và được cho phép truy cập đếu có thểtruy cập vào hệ thống Kế từ khi đữ liệu được xáy dựng trở thành cơ sở dữ liệu, ngườidùng có thế bị hạn chế để đọc các thông tin, Và vấn đề về an toàn (security) rõ rằng làmột mới quan tắm hàng đầu và hệ thống SCADA hiện nay có thể giải quyết văn đểnày

Hình 1.17 Hệ thống SCADA trao đổi dữ liệu qua mạng Ethernet

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT 2.1 Khảo sát dây chuyền thực tế

Vai trò tầm quan trọng của nước với cơ thể con người không ai là không biết Đây là nguồn bổ xung chất khoáng vô cùng quý giá cho cơ thể Nước uống đóng chai đã có mặt ở hầu hết mọi nơi từ công sở cho đến trường học, gia đình Đât nước phát triển, nước uống đóng chai sẽ mang lại rất nhiều tiện ích, vậy chúng ta cần phát triển những dây chuyền sản xuất nước đóng chai sạch sẽ đảm bảo sức khỏe.

Hình 2.1 Dây chuyền sản xuất nước khoáng thực tế

Dây chuyền sản xuất nước khóang đóng chai gồm:

 Khâu rửa chai

 Khâu rót nước