Thiết kế hệ thống giám sát và vận hành phối trộn tự động thức ăn chăn nuôi

Nhiệm vụ chính của đề tài là thiết kế phần mềm điều khiển giám sát và vận hành hệ thống phối trộn nguyên liệu.. Để phục vụ cho quá trình xây dựng, thiết kế, kiểm tra và đánh giá phần mềm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Thiết kế hệ thống giám sát và vận hành phối trộn tự động thức ăn chăn nuôi

VŨ TUẤN KIỆT

kiet.vt162268@sis.hust.edu.vn

Ngành Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Chuyên ngành Tự động hóa Công nghiệp

Giảng viên hướng dẫn: TS Đào Quý Thịnh

HÀ NỘI, 5/2021

Chữ ký của GVHD

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Thiết kế hệ thống giám sát và vận hành phối trộn tự động thức ăn chăn nuôi

Giáo viên hướng dẫn

Ký và ghi rõ họ tên

Lời cảm ơn

Em xin trân thành cảm ơn sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của TS Đào Quý Thịnh trong suốt quá trình thực hiện đồ án đã hỗ trợ em đưa ra kế hoạch, nhận xét thiếu sót, định hướng phương án thực hiện, nhờ đó mà em đã hoàn thành đề tài một cách thuận lợi nhất Thời gian được làm đồ án cùng thầy đã giúp cho em học hỏi thêm được rất nhiều kiến thức không chỉ là kiến thức về chuyên ngành mà còn

là sự kết hợp với các bộ môn chuyên ngành khác, đồng thời nâng cao khả năng làm việc nhóm, khả năng phân tích và xử lý bài toán thực tế

Em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến bạn sinh viên Vũ Minh Tuấn (MSSV: 20164427) đã nỗ lực cùng em thực hiện đề tài này

Em xin trân trọng cảm ơn!

Tóm tắt nội dung đồ án Với ý tưởng ứng dụng công nghệ tự động hóa vào sản xuất thức ăn chăn nuôi, em đã lựa chọn đồ án: “Thiết kế hệ thống giám sát và vận hành phối trộn

tự động thức ăn chăn nuôi” Công nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi bao gồm 5 hệ thống gồm: hệ thống nạp nguyên liệu, hệ thống nghiền nguyên liệu, hệ thống phối trộn nguyên liệu, hệ thống ép viên và hệ thống đóng bao Nhiệm vụ chính của đề tài là thiết kế phần mềm điều khiển giám sát và vận hành hệ thống phối trộn nguyên liệu Để phục vụ cho quá trình xây dựng, thiết kế, kiểm tra và đánh giá phần mềm, em đã tiến hành xây dựng phần mềm mô phỏng cân, kết hợp với thiết bị PLC để mô phỏng hoạt động của hệ thống phối trộn nguyên liệu của nhà máy

Các kiến thức cơ sở phục vụ cho đề tài bao gồm các kiến thức về mạng truyền thông công nghiệp, kiến thức về PLC và các ngôn ngữ lập trình bậc cao (C#, SQL) và các kiến thức cơ bản về các thiết bị điện, máy móc công nghiệp Các

kĩ năng cần có để thực hiện đề tài gồm các kĩ năng sử dụng các phần mềm Visual Studio để thiết kế các giao diện vận hành giám sát, phần mềm TIA Portal để lập trình cho PLC, xây dựng cơ sở dữ liệu bằng phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio, các kĩ năng tìm kiếm và đọc tài liệu , …

Hệ thống đã được chạy thử nghiệm trên phòng thí nghiệm và kết quả thu được đã đáp ứng được những yêu cầu đặt ra trước đó Trong thời gian tới chúng

em hy vọng có thể mở rộng và hoàn thiện hệ thống này hơn nữa để áp dụng phục

vụ cho nhà máy sản xuất thức ăn chăn nuôi

Sinh viên thực hiện

Ký và ghi rõ họ tên

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Tổng quan về hệ thống 2

Giới thiệu công nghệ 2

Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu 3

1.3 Mục tiêu, yêu cầu và bố cục đồ án 5

Mục tiêu đồ án 5

Yêu cầu đặt ra 5

Bố cục đồ án 6

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 7

2.1 Cấp giám sát, vận hành 7

2.2 Cấp điều khiển 9

Giới thiệu về PLC 9

Lựa chọn thiết bị cho cấp điều khiển 10

Bản vẽ đấu dây cho cấp điều khiển 12

2.3 Cấp cảm biến chấp hành 12

Phần mềm mô phỏng cân 12

Mô phỏng các tác động cơ cấu chấp hành 13

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CÁC PHẦN MỀM 14

3.1 Phần mềm Visual Studio, ngôn ngữ C# và lập trình Windform 14

Phần mềm Visual Studio 14

Ngôn ngữ lập trình C# (C Sharp) 14

Lập trình Winforms 15

Tạo Project Windows Forms 15

3.2 Cách thức kết nối giữa các phần mềm 18

Kết nối giữa phần mềm mô phỏng cân và phần mềm giám sát 18 Kết nối chương trình C# và PLC S7 1200 19

3.3 Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu 21

Tổng quan về SQL 21

Phần mềm Microsoft SQL Server và SQL Server Management Studio 23 Xây dựng dữ liệu về nguyên liệu 32

Xây dựng dữ liệu về công thức 34

Xây dựng dữ liệu phục vụ mục đích báo cáo thống kê 36

Các dữ liệu phục vụ kiểm soát sai số khi cân 38

Sao lưu và khôi phục dữ liệu 38

3.4 Các giao diện phục vụ vận hành giám sát 39

Tạo giao diện mô phỏng hệ thống phối trộn 39

Kiểm tra kết nối đến các I/O PLC và cân 44

Giao diện vận hành tự động 45

3.5 Lập trình phần mềm mô phỏng cân 48

3.6 Lập trình trên TIA Portal 50

Thêm các thiết bị và cài đặt đầu vào ra cho thiết bị 50

Tạo và sử dụng Watch and force table 53

CHƯƠNG 4 VẬN HÀNH HỆ THỐNG 55

4.1 Giao diện vận hành chính 55

4.2 Thao tác trên các giao diện dữ liệu 56

Cài đặt tên nguyên liệu 56

Thiết lập công thức phối trộn 56

Thống kê báo cáo dữ liệu lịch sử 57

Sao lưu và khôi phục dữ liệu 59

4.3 Thao tác trên các giao diện phục vụ giám sát vận hành hệ thống 60

Kiểm tra kết nối 60

Giao diện cài đặt tổng 61

Giao diện cân và phối trộn tự động 62

4.4 Quan sát giá trị cân và các tín hiệu điều khiển được gửi đến phần mềm mô phỏng cân 65

KẾT LUẬN 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 69

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Công nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi 2

Hình 1.2 Các cấp hệ thống 3

Hình 1.3 Hệ thống phối trộn nguyên liệu 4

Hình 2.1 Cấu trúc xây dựng phần mềm giám sát 7

Hình 2.2 Lưu đồ thuật toán vận hành hệ thống phối trộn tự động 8

Hình 2.3 Chu kì quét của PLC 9

Hình 2.4 Cấu trúc phần cứng PLC 9

Hình 2.5 PLC Siemens S7-1200 CPU 1214 DC/DC/RLY 11

Hình 2.6 SM 1222 modul mở rộng 8 ngõ ra relay 11

Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn giá trị cân theo thời gian 12

Hình 2.8 Mô hình tính toán của phần mềm mô phỏng cân 13

Hình 3.1 Cửa sổ New Project của phần mềm Visual Studio 16

Hình 3.2 Mở cửa sổ Add New Item cho Solution 16

Hình 3.3 Thêm Windows Form cho Solution 17

Hình 3.4 Các Windows Form được tạo trong Solution “Phần mềm giám sát” 17

Hình 3.5 Giao tiếp giữa phần mềm giám sát và phần mềm mô phỏng cân 18

Hình 3.6 Mở của sổ Solution của Project 19

Hình 3.7 Mở cửa sổ Reference Manager 20

Hình 3.8 Thêm thư viện S7.net cho Project 20

Hình 3.9 Mở file cài SQL Server 24

Hình 3.10 Chọn phiên bản cài đặt 24

Hình 3.11 Microsoft SQL Server License Terms 24

Hình 3.12 Cài đặt SQL Server 25

Hình 3.13 Tải SQL Server Management Studio 25

Hình 3.14 Cài đặt Microsoft SQL Server Management Studio 25

Hình 3.15 Ứng dụng Microsoft SQL Server Management Studio 26

Hình 3.16 Kết nối đến SQL Server 26

Hình 3.17 Tạo cơ sở dữ liệu mới 26

Hình 3.18 Cửa sổ New Database 27

Hình 3.19 Tạo 1 bảng dữ liệu trong cơ sở dữ liệu 27

Hình 3.20 Tạo cột và kiểu dữ liệu cho cột 27

Hình 3.21 Đặt tên cho bảng dữ liệu 27

Hình 3.22 Các thao tác với bảng dữ liệu 28

Hình 3.23 Mở giao diện Server Explorer 28

Hình 3.24 Mở cửa sổ kết nối đến SQL Server 28

Hình 3.25 Server name của SQL Server 29

Hình 3.26 Kết nối đến cơ sở dữ liệu của SQL Server 29

Hình 3.27 Mở các thuộc tính của Database đã kết nối 31

Hình 3.28 Chuỗi kết nối đến Database 31

Hình 3.29 Thiết kế bảng Nguyên liệu 32

Hình 3.30 Bảng nguyên liệu 33

Hình 3.31 Lưu đồ thuật toán frm_nguyenlieu 33

Hình 3.32 Thiết kế bảng các công thức phối trộn 34

Hình 3.33 Bảng các công thức phối trộn 34

Hình 3.34 Thông số của các bảng công thức 34

Hình 3.35 Công thức T1 35

Hình 3.36 Thông số của bảng “baocao1” 36

Hình 3.37 Ví dụ về các thông số ghi trên bảng “baocao1” 36

Hình 3.38 DataSet và Datatable 37

Hình 3.39 Cửa sổ thiết kế báo cáo bằng Crystal Report 37

Hình 3.40 Bảng dữ liệu phục vụ kiểm soát sai số cân 38

Hình 3.41 Giao diện sao lưu và khôi phục dữ liệu 39

Hình 3.42 Thêm Resource File cho Project 40

Hình 3.43 Bổ sung tài nguyên cho thư mục Resource 40

Hình 3.44 Cửa sổ Add existing file to resource 40

Hình 3.45 Các hình ảnh được lưu trong thư mục Resource 41

Hình 3.46 Tạo 1 Thư mục chứa các User Control 41

Hình 3.47 Thêm User Control trong thư mục 41

Hình 3.48 Đặt tên cho User Control 42

Hình 3.49 Các thông số của User Control “Led” 42

Hình 3.50 Rebuild Project 43

Hình 3.51 Thiết kế giao diện Silo 43

Hình 3.52 Thiết kế giao diện Test I/O 44

Hình 3.53 Giao diện cân tự động 45

Hình 3.54 Dạng tín hiệu mở Silo khi điều kiện “tắc bọp” được thỏa mãn 46

Hình 3.55 Lưu đồ thuật toán Timer phục vụ quá trình trộn 47

Hình 3.56 Giao diện phần mềm mô phỏng cân 48

Hình 3.57 Rời rạc hóa giá trị cân theo thời gian 49

Hình 3.58 Lưu đồ thuật toán lập trình phần mềm mô phỏng cân 49

Hình 3.59 Thêm PLC cho Project 50

Hình 3.60 Cửa sổ Device Configuration 50

Hình 3.61 Thêm các Module mở rộng 51

Hình 3.62 Định lại địa chỉ cho module mở rộng 51

Hình 3.63 Cách mở cửa sổ quản lý PLC tags 52

Hình 3.64 Bảng tên các đầu vào ra PLC 52

Hình 3.65 Mở cửa sổ Watch and force tables 53

Hình 3.66 Bảng các giá trị cần theo dõi và tác động 53

Hình 3.67 Tác động lên các giá trị vào ra của PLC 54

Hình 4.1 Giao diện vận hành chính 55

Hình 4.2 Giao diện cài đặt tên nguyên liệu 56

Hình 4.3 Giao diện thiết lập công thức 56

Hình 4.4 Giao diện Thêm mới hoặc chỉnh sửa công thức 57

Hình 4.5 Giao diện thống kê báo cáo dữ liệu 58

Hình 4.6 Các lựa chọn loại báo cáo 58

Hình 4.7 Báo cáo theo công thức và mẻ 59

Hình 4.8 Giao diện Sao lưu và khôi phục 59

Hình 4.9 Cửa sổ chọn thư mục 60

Hình 4.10 Thư mục chứa các tệp dữ liệu sau khi sao lưu 60

Hình 4.11 So sánh giá trị cân hiển thị trên phần mềm mô phỏng cân và trên giao diện Test I/O 61

Hình 4.12 Quan sát sự tác động lên đầu ra của PLC khi thao tác các nút bấm trên giao diện Test I/O 61

Hình 4.13 Giao diện cài đặt tổng cho quá trình cân và phối trộn 62

Hình 4.14 Hệ thống bắt đầu cân từ Silo có thứ tự cân là 1 62

Hình 4.15 Thao tác trên Force Table 62

Hình 4.16 Lần lượt cân các Silo theo thứ tự cân 63

Hình 4.17 Tiến hành trộn mẻ vừa cân xong 63

Hình 4.18 Hoàn thành việc cân tự động khi số mẻ đã đủ 63

Hình 4.19 Các dữ liệu về quá trình cân được ghi lại 64

Hình 4.20 Giao diện “Thêm bớt mẻ” 64

Hình 4.21 Giao diện phần mềm mô phỏng cân sau khi cân xong 1 mẻ và tiến hành cân mẻ tiếp theo 65

Hình 4.22 Giao diện phần mềm mô phỏng cân sau khi cân đủ số mẻ và thực hiện thêm mẻ 66

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Bảng tín hiệu điều khiển 10

Bảng 2.2 Thiết bị cấp điều khiển 10

Bảng 2.3 Các thông số cơ bản của PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/RLY 11

Bảng 3.1 Các lớp được sử dụng 18

Bảng 3.2 Câu lệnh thường dùng của SQL 22

Bảng 3.3 Kiểu dữ liệu của SQL 22

Bảng 3.4 Các Class hay được sử dụng 30

Bảng 3.5 Hàm tạo kết nối 31

Bảng 3.6 Phương pháp thực thi lệnh 31

Bảng 3.7 Hàm thực thi lệnh 32

Bảng 3.8 Bảng các trường được dùng trong User Control Silo 44

1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN 1.1 Giới thiệu chung

Ngành chăn nuôi ở Việt Nam là một bộ phận quan trọng cấu thành của nông nghiệp Việt Nam cũng như là một nhân tố quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam Sản phẩm chăn nuôi không chỉ phục vụ trực tiếp nhu cầu hàng ngày của con người

về thịt, trứng, sữa mà còn có thể xuất khẩu, đem lại nguồn thu lớn

Trong chăn nuôi, thức ăn đóng vai trò rất quan trọng, chi phí cho thức ăn chiếm tới 65-75% giá thành của sản phẩm Theo các chuyên gia, nếu dùng thức ăn công nghiệp có thể tiết kiệm được 40-48% chi phí thức ăn cần thiết để có được 1

kg sản phẩm chăn nuôi

Năm 2020, ngành chăn nuôi đối mặt với nhiều thử thách do đại dịch

Covid-19 gây ra Tuy vậy, về lâu dài, đây vẫn là lĩnh vực có tiềm năng tăng trưởng mạnh Đây cũng chính là động lực thúc đẩy ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi phát triển Theo thống kê trong 10 năm qua (2008-2018), ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi tăng 2,4 lần, từ 8,5 triệu tấn lên 20,2 triệu tấn Nhiều chuyên gia cũng nhận định, thị trường sản xuất thức ăn chăn nuôi sẽ có mức tăng trưởng trung bình trên 10%/năm trong những năm tới Trong khi đó, hiện Việt Nam mỗi năm vẫn phải chi 3 tỉ USD/năm để nhập khẩu thức ăn chăn nuôi và nguyên liệu để sản xuất

Để góp phần giúp giảm bớt sự phụ thuộc vào việc nhập thức ăn chăn nuôi từ nước ngoài, chủ động được nguồn cung thức ăn chăn nuôi trong nước cần đến những giải pháp nâng cao năng suất và chất lượng cho ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi, giảm giá thành thức ăn gia súc Có nhiều giải pháp có thể áp dụng, trong đó cần đặc biệt quan tâm đến áp dụng công nghệ tự động hoá Việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tự động hoá trong các dây chuyền chế biến thức ăn gia súc đã được thực hiện ở các nước công nghiệp phát triển đã đạt đến trình độ cao và ngày một hoàn thiện; tất cả các công đoạn, các khâu trong dây chuyền sản xuất đều được điều khiển tự động, hoạt động sản xuất của nhà máy cũng được quản lý, giám sát tại trung tâm điều khiển, giúp cho năng suất và chất lượng sản phẩm thức ăn chăn nuôi tăng cao không chỉ giúp thúc đẩy ngành chăn nuôi mà còn thu lại nguồn lợi lớn từ xuất khẩu thức ăn chăn nuôi

Tại Việt Nam việc áp dụng công nghệ tự động hóa vào sản xuất thức ăn chăn nuôi cũng đang dần trở nên phổ biến Vì những lý do trên cùng mong muốn góp phần vào việc nghiên cứu, áp dụng các giải pháp tự động hóa tiên tiến vào ngành công nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi tại Việt Nam, em quyết định thực hiện đề tài: “Thiết kế hệ thống giám sát và vận hành phối trộn tự động thức ăn chăn nuôi”

2

1.2 Tổng quan về hệ thống

Giới thiệu công nghệ

Hình 1.1 Công nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi

3

Công nghệ dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi có công suất

5-7 tấn/giờ Các hoạt động của dây chuyền có thể được điều khiển hoàn toàn tự động

và được giám sát tại trung tâm điều khiển Công nghệ dây chuyền tự động gồm 5

hệ thống lần lượt như sau:

1 Hệ thống Nạp nguyên liệu: Nguyên liệu được công nhân nạp, được phân loại theo kích cỡ xem có cần nghiền hay không Nguyên liệu cần được nghiền sẽ được đưa sang hệ thống nghiền liệu, nếu kích cỡ đủ nhỏ sẽ được đưa thẳng sang hệ thống phối trộn nguyên liệu

2 Hệ thống Nghiền nguyên liệu: Nguyên liệu sẽ được nghiền nhỏ tại đây sau

đó sẽ được chuyển đến hệ thống phối trộn nguyên liệu

3 Hệ thống Phối trộn nguyên liệu: Nguyên liệu sau khi đạt kích cỡ yêu cầu sẽ được đưa vào các Silo chứa đã được quy định, đánh số trước Tùy vào công thức yêu cầu mà mỗi Silo sẽ chứa 1 loại nguyên liệu và có 1 thứ tự định trước Hệ thống sẽ cân lần lượt và sau đó trộn các nguyên liệu đó

4 Hệ thống Ép viên: Các nguyên liệu sau khi được trộn lẫn vào nhau được đưa qua dây chuyền ép viên hoặc đưa thẳng đến hệ thống đóng bao tùy vào yêu cầu đơn hàng

5 Hệ thống đóng bao: Các viên nguyên liệu hoặc nguyên liệu sau phối trộn sẽ được chuyển đến hệ thống đóng bao, kết thúc dây chuyền tại đây

Trong 5 hệ thống trên, hệ thống số 1, 2, 4, 5 có cấu trúc và cách thức vận hành đơn giản, sử dụng các loại máy tự động chuyên dụng; hệ thống số 3 là hệ thống có quá trình hoạt động phức tạp so với các hệ thống còn lại, đòi hỏi phải điều khiển phối hợp hoạt động giữa nhiều thiết bị, cách thức điều khiển các thiết

bị cũng không theo trình tự và thời gian cố định mà tùy vào công thức Ngoài ra

hệ thống số 3 cũng là hệ thống quan trọng nhất trong dây chuyền tự động chế biến thức ăn chăn nuôi do đó hệ thống này cần được vận hành ổn định và chính xác, được giám sát chặt chẽ trong quá trình hoạt động đồng thời cũng đảm bảo tính linh hoạt của hệ thống khi chuyển đổi sang phối trộn những công thức khác nhau

Cấu trúc hệ thống phối trộn nguyên liệu

Cấu trúc phân cấp hệ thống

Hình 1.2 Các cấp hệ thống

4

Hệ thống được chia làm 3 cấp:

- Cấp vận hành giám sát vận hành: Phần mềm giám sát sẽ được cài đặt trên máy tính, PLC và Cân điện tử sẽ được kết nối đến máy tính này Phần mềm giám sát với các giao diện vận hành khác nhau giúp người vận hành dễ dàng kiểm soát quá trình cân, cài đặt các tham số, cài đặt

và thao tác với các công thức cân, nguyên liệu,ghi lại các dữ liệu của quá trình cân

- Cấp điều khiển: Thu thập dữ liệu và thực hiện điều khiển thông qua các I/O của PLC giúp xử lý nhanh theo thời gian thực để đáp ứng công nghệ

- Cấp cảm biến chấp hành: Bao gồm các Silo, máy trộn, biến tần, cân,…được kết nối với cấp điều khiển thông qua tủ điện hệ thống, nhận

sự điều khiển từ cấp điều khiển cũng như đưa về các tín hiệu cho hai cấp nêu trên

Thành phần hệ thống

Hình 1.3 Hệ thống phối trộn nguyên liệu

5

Hệ thống phối trộn nguyên liệu bao gồm:

1 Các ống dẫn nguyên liệu từ hệ thống nghiền và nạp liệu

2 16 Silo chứa nguyên liệu

3 Cân nguyên liệu

4 Nơi đổ nguyên liệu thêm tay

5 Máy trộn nguyên liệu

Hệ thống có thể trộn tối đá 1,5 tấn trên 1 mẻ trộn Chu trình phối trộn diễn ra như sau:

Nguyên liệu được đưa vào các silo, mỗi silo chỉ chứa 1 loại nguyên liệu đã được xác định trước tùy theo công thức được chọn từ trước Lần lượt các Silo sẽ đươc mở theo thứ tự trong công thức để nguyên liệu chảy xuống Cân Hệ thống sẽ cân tự động các nguyên liệu chảy xuống và ghi lại các giá trị cân được đó cho đến khi đủ số nguyên liệu cân thì kết thúc 1 mẻ, nguyên liệu trong cân sẽ được đưa xuống bình trộn để trộn rồi xả và đưa sang hệ thống tiếp theo, cứ thế lặp lại chu trình cho đủ số mẻ đã đặt trước thì kết thúc Thời gian trộn và xả sẽ được đặt trước khi hết thời gian đó bình trộn sẽ xả ra và nguyên liệu sau trộn sẽ được đưa sang hệ thống ép viên hoặc đóng bao

1.3 Mục tiêu, yêu cầu và bố cục đồ án

tủ điện hệ thống và các cơ cấu chấp hành hiện tại của nhà máy Tuy nhiên để phục

vụ cho mục đích vận hành thử nghiệm ta cần xây dựng phần mềm mô phỏng hoạt động của cân; sử dụng phần mềm TIA Portal để mô phỏng những tác động của các

cơ cấu chấp hành lên cấp điều khiển và ngược lại

Yêu cầu đặt ra

Đối với cấp giám sát vận hành

Ta cần xây dựng được phần mềm giúp giám sát vận hành hệ thống phối trộn giúp kiểm soát vận hành hệ thống dễ dàng, đảm bảo hệ thống được vận hành trơn tru một cách tự động Phần mềm vận hành giám sát cho hệ thống phối trộn nguyên liệu cần đáp ứng được các yêu cầu sau đây:

1 Xây dựng được các dữ liệu về nguyên liệu được sử dụng phối trộn, các công thức được sử dụng phối trộn, tốc độ chảy của từng loại nguyên liệu từ silo đến cân

2 Cập nhật được các dữ liệu mới về công thức, nguyên liệu và tốc độ chảy của nguyên liệu

3 Lưu trữ các dữ liệu trong suốt quá trình cân để phục vụ cho việc thống kê, tính toán và sao lưu khôi phục

4 Kết nối được đến cân và cấp điều khiển ổn định

6

5 Kiểm soát việc đóng mở các Silo sao cho khối lượng nguyên liệu được chảy xuống cân có sai số nhỏ so với yêu cầu

6 Hệ thống vận hành chính xác theo đúng chu trình đã nêu; linh hoạt,

dễ hiểu, thuận tiện cho người vận hành

Đối với cấp điều khiển Cấp điều khiển cần chọn lựa thiết bị PLC phù hợp, có khả năng nhận dữ liệu

từ phần mềm giám sát thông qua Ethernet; số lượng các I/O vào ra cũng cần phải được chọn lựa dựa trên nhu cầu nhận tín hiệu và điều khiển các thiết bị được sử dụng trong hệ thống

Đối với cấp cảm biến, chấp hành Tại cấp này có 2 yêu cầu chính như sau:

1 Xây dựng được phần mềm mô phỏng cân Phần mềm mô phỏng cân

sẽ mô phỏng quá trình thay đổi giá trị khối lượng hiển thị trên cân trong các trường hợp: mở si lô cho nguyên liệu chảy xuống cân, đóng Silô này và mở Silô khác, xả nguyên liệu khỏi cân đồng thời truyền các tín hiệu về giá trị cân liên tục về phần mềm giám sát

2 Mô phỏng các tác động của các tín hiệu điều khiển vận hành đến các đầu vào PLC rồi theo dõi sự thay đổi của các tín hiệu đầu ra điều khiển sẽ tác động điều khiển lên các thiết bị chấp hành tương ứng trong hệ thống

- Chương 2: Phương án thực hiện

Trình bày về phương án thực hiện đồ án trong từng cấp để phục vụ vận hành

mô phỏng hệ thống

- Chương 3: Xây dựng phần mềm

Chương này sẽ trình bày cách thức xây dựng phần mềm dựa theo những yêu cầu đã đặt ra ở CHƯƠNG 1 Đồng thời giới thiệu các phần mềm được sử dụng hỗ trợ cho việc tạo dựng phần mềm giám sát, phần mềm mô phỏng cân và việc lập trình cho PLC sử dụng phần mềm TIA portal

- Chương 4: Vận hành hệ thống

Trình bày kết quả các phần mềm xây dựng, vận hành mô phỏng hệ thống và cách thức sử dụng phần mềm giám sát

Hình 2.1 Cấu trúc xây dựng phần mềm giám sát

Trong đồ án này em lựa chọn sử dụng phần mềm Visual Studio, lập trình Winform để lập trình phần mềm giám sát vận hành cho hệ thống giúp dễ dàng trong việc xây dựng, thu thập, lưu trữ và quản lý các dữ liệu của hệ thống Quy trình cân và phối trộn tự động phức tạp thay đổi tùy vào công thức và yêu cầu, có nhiều biến, dữ liệu và thao tác cần phải quản lý việc chọn lựa cách làm này giúp cho hệ thống phối trộn linh hoạt trong việc vận hành và giám sát đồng thời việc chọn lựa hay thay đổi PLC khi PLC gặp sự cố hay khi cần nâng cấp hệ thống ta chỉ việc thay đổi cách thức giao tiếp giữa phần mềm và PLC mà không cần phải viết lại chương trình mới khi sử dụng thiết bị PLC mới thay thế

Việc xây dựng cơ sở dữ liệu cho phần mềm sẽ được thực hiện bằng phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio nhằm tạo ra các dữ liệu về công thức và nguyên liệu phối trộn, thu thập các dữ liệu về quá trình cân và phối trộn, sao lưu cơ sở dữ liệu của hệ thống để khôi phục khi cần thiết

Dưới đây là lưu đồ thuật toán tổng quát điều khiển cân và phối trộn tự động Chi tiết hơn về lập trình cho hệ thống sẽ được đề cập ở mục 3.4

8

Hình 2.2 Lưu đồ thuật toán vận hành hệ thống phối trộn tự động

PLC được thiết kế để thay thế các hệ thống điều khiển logic cồng kềnh sử dụng rơ le trong sản xuất tự động dựa trên nguyên lý làm việc theo chu kì quét, giúp dễ dàng hơn cho việc lập trình, vận hành, bảo trì

Hình 2.3 Chu kì quét của PLC

Cấu trúc phần cứng của PLC bao gồm các phần sau: Nguồn (Power Supply),

bộ xử lý trung tâm (CPU), các đầu vào/ra (I/O), bộ nhớ (Memory) và khối truyền thông (Communication)

Hình 2.4 Cấu trúc phần cứng PLC

10

PLC có rất nhiều ưu điểm như: chi phí vận hành hiệu quả, linh hoạt, nhỏ gọn, cho phép điều khiển các tác vụ phức tạp nhờ khả năng tính toán đa dạng, lập trình đơn giản, đáng tin cậy cho việc điều khiển vận hành máy móc Do đó hiện nay PLC được ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực điện tự động hóa, phục

vụ cho nhiều nghành, nhiều loại máy móc như: cấp nước, xử lý nước thải, giám sát năng lượng, giám sát hệ thống điện, máy đóng gói, máy chế biến thực phẩm, dây chuyền băng tải…vv

Lựa chọn thiết bị cho cấp điều khiển

Trong đồ án này em lựa chọn sử dụng dòng PLC S7-1200 của hãng Siemems PLC S7-1200 được hãng Siemens cho ra đời năm 2009 nhằm thay thế S7-200, bộ điều khiển PLC S7-1200, được sử dụng với sự linh động và khả năng mở rộng phù hợp đối với hệ thống tự động hóa nhỏ và vừa tương ứng với người dung cần Thiết

kế nhỏ gọn, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh đã làm cho PLC

S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều khiển, chọn lựa phù hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau

Ta có bảng tổng hợp tín hiệu điều khiển cho hệ thống như sau:

Bảng 2.1 Bảng tín hiệu điều khiển

Tín hiệu đầu vào (5 đầu vào)

Tín hiệu đầu ra (20 tín hiệu ra) Tín hiệu đóng cửa xả trộn 16 đầu ra điều khiển đóng

mở 16 Silo Tín hiệu mở cửa trộn Xả cân Tín hiệu đóng cửa xả cân Xả trộn Tín hiệu mở cửa xả cân Biến tần Tín hiệu xác nhận trộn Báo đang trộn

Dựa vào yêu cầu công nghệ và các tín hiệu điều khiển vừa tổng hợp ta lựa chọn thiết bị cho cấp điều khiển như sau:

Bảng 2.2 Thiết bị cấp điều khiển

6ES7222-1HF30-0XB0

11

Hình 2.5 PLC Siemens S7-1200 CPU 1214 DC/DC/RLY

Bảng 2.3 Các thông số cơ bản của PLC S7-1200 CPU 1214 DC/DC/RLY

Supply Voltage (Nguồn cấp)

24 VDC

Đầu vào (Input) Tích hợp 14 đầu vào số

24VDC Đầu ra (Output) Tích hợp 10 đầu ra rơ le Kiểu kết nối Ethernet RJ 45

Giao thức (Protocol) TCP/IP

Bộ nhớ làm việc (Work memory)

50 kbyte

Bộ nhớ lưu trữ (Load memory)

2 Mbyte tích hợp sẵn Tối đa 24 Mbyte với thẻ nhớ SIMATIC

Hình 2.6 SM 1222 modul mở rộng 8 ngõ ra relay

12

Bản vẽ đấu dây cho cấp điều khiển

Các bản vẽ đấu dây cho cấp điều khiển được để ở phần Phụ lục A3

2.3 Cấp cảm biến chấp hành

Phần mềm mô phỏng cân

Phục vụ cho mục đích vận hành thử nghiệm ta xây dựng phần mềm mô phỏng hoạt động của cân Phần mềm mô phỏng cân sẽ được xây dựng bằng phần mềm Visual Studio, sử dụng ngôn ngữ lập trình C# để xây dựng giao diện mô phỏng cân, kết nối đến Phần mềm giám sát và PLC Phần mềm này sẽ đọc tín hiệu điều khiển từ đầu ra của PLC (Các tín hiệu đóng mở các Silô và xả cân) và hiển thị rồi gửi các tín hiệu về khối lượng cân về phần mềm giám sát

Công thức tính toán khối lượng nguyên liệu chảy xuống theo lưu lượng như sau:

Ngoài ra ta còn phải tính đến thời gian trễ từ lúc có tín hiệu mở silo đến lúc nguyên liệu xuống đến cân và từ lúc đóng silo đến lúc số nguyên liệu ở trong đường dẫn chảy xuống hết Ta vẽ được đồ thị giá trị cân theo thời gian đối như sau:

Hình 2.7 Đồ thị biểu diễn giá trị cân theo thời gian

Trong đó:

 ω1, ω2 là lưu lượng khối lượng với 2 loại nguyên liệu khác nhau chảy đến cân (ω2 > ω >0)

 ωxả là lưu lượng khối lượng nguyên liệu xả cân (ωxả < 0)

 t1, t2 là thời gian trễ do nguyên liệu chảy trong đường dẫn từ Silo đến cân của 2 loại nguyên liệu

 Tín hiệu Enx: tín hiệu khi có bất kì Silo nào mở

13

Hệ thống phối trộn bao gồm 16 Silo đựng các loại nguyên liệu khác nhau, điều khiển đóng mở lần lượt từng Silo để nguyên liệu chảy xuống cân Ta có mô hình tính toán của cân trong hệ thống như sau:

Hình 2.8 Mô hình tính toán của phần mềm mô phỏng cân

Trong đó:

 Đầu vào bao gồm ωx, tx, Enx (với x = 1, 2, 3, … 16) lần lượt là lưu lượng khối lượng, trễ do chảy trong ống dẫn của các nguyên liệu trong Silo và tín hiệu mở Silo; ωx, Enxả là lưu lượng xả và tín hiệu xả cân

 Khối lượng nguyên liệu cân được của các Silo:Mx (với x = 1, 2, 3, … 16), Khối lượng nguyên liệu xả: Mxả

 Đầu ra là tổng khối lượng nguyên liệu chảy xuống cân: M𝛴.

Mô phỏng các tác động cơ cấu chấp hành

Sử dụng phần mềm TIA Portal của Siemens để mô phỏng các tác động đến đầu vào của PLC và quan sát sự tác động của phần mềm giám sát đến các đầu ra của PLC bằng Watch and Force Table của phần mềm

Việc tạo và sử dụng Watch and Force Table sẽ được nói đến cụ thể ở mục 3.6.2 Tạo và sử dụng Watch and force table

14

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG CÁC PHẦN MỀM 3.1 Phần mềm Visual Studio, ngôn ngữ C# và lập trình Windform

Visual Studio hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau và cho phép trình biên tập mã và gỡ lỗi để hỗ trợ (mức độ khác nhau) hầu như mọi ngôn ngữ lập trình Các ngôn ngữ tích hợp gồm có C,[4] C++ và C++/CLI (thông qua Visual C++), VB.NET (thông qua Visual Basic.NET), C# (thông qua Visual C#) và F# (như của Visual Studio 2010) Hỗ trợ cho các ngôn ngữ khác như J++/J#, Python và Ruby thông qua dịch vụ cài đặt riêng rẽ Nó cũng hỗ trợ XML/XSLT, HTML/XHTML, JavaScript và CSS

Ngôn ngữ lập trình C# (C Sharp)

C# (hay C sharp) là một ngôn ngữ lập trình đơn giản, được phát triển bởi đội ngũ kỹ sư của Microsoft vào năm 2000, trong đó người dẫn đầu là Anders Hejlsberg và Scott Wiltamuth

C# là ngôn ngữ lập trình hiện đại, hướng đối tượng và nó được xây dựng trên nền tảng của hai ngôn ngữ mạnh nhất là C++ và Java

C# được thiết kế cho Common Language Infrastructure (CLI), mà gồm Executable Code và Runtime Environment, cho phép chúng ta sử dụng các ngôn ngữ high-level đa dạng trên các nền tảng và cấu trúc máy tính khác nhau

C# với sự hỗ trợ mạnh mẽ của NET Framework giúp cho việc tạo một ứng dụng Windows Forms hay WPF (Windows Presentation Foundation), trở nên rất dễ dàng

Ngôn ngữ C# có những đặc trưng tiêu biểu sau:

- C# là ngôn ngữ đơn giản, mạnh mẽ: C# được dựng trên nền tảng C++ và Java, ảnh hưởng bởi Delphi, VisualBasic nên ngôn ngữ C# được thừa hưởng các ưu điểm vào loại bỏ các yếu điểm của các ngôn ngữ trên, vì vậy nó khá đơn giản, đồng thời loại bỏ các cú pháp dư thừa và thêm vào đó các cú pháp cải tiến hơn

- C# là ngôn ngữ lâp trình bậc cao, đa nền tảng vì vậy nó dễ dàng tiếp cận và phù hợp cho người mới bắt đầu học, ví dụ câu lệnh kinh điển dành cho người mới băt đầu hoc là in ra dòng chữ "Hello world", với C# ta chỉ cẩn 1 câu lệnh: System.Console.WriteLine("Hello world");

15

- C# là ngôn ngữ đa năng và hiện đại: C# phù hợp cho việc phát triển trong thời đại 4.0, bao gồm việc phát triển web, mobile app, game, học máy và trí tuệ nhân tạo, phát triển đám mây, IoT, blockchain, microservices

- C# là một ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng đồng thời hỗ trợ lâp trình chức năng: C# hỗ trợ mạnh mẽ cho phương pháp lâp trình hướng đối tượng, ngoài ra C# còn hỗ trợ các phương pháp lập trình chức năng thông qua các biểu thức lamba, khớp mẫu, functions, các thuộc tính bất biến

- C# là ngôn ngữ gõ tĩnh, định kiểu mạnh, hỗ trợ gõ động C# được gõ tĩnh nên nó mang đầy đủ các ưu việt của phương pháp gõ tĩnh như bảo đảm an toàn kiểu, tự động phân tích và nhận biết lỗi cú pháp ngay trong quá trình viết mã Ngoài ra khi sử dụng C# kết hợp với IDE Visual Studio, C# được

hỗ trợ gợi ý code bởi Visual Studio IntelliCode sử dụng trí tuệ nhân tạo giúp cho việc viết code trở nên nhanh chóng và dễ dàng hơn

- C# là một ngôn ngữ ít từ khóa: C# có khoảng hơn 80 từ khóa

Lập trình Winforms

Windows Form (thường gọi tắt là winforms) là framework dành cho phát triển ứng dụng desktop cho Windows đầu tiên trên NET Framework, được sử dụng rất rộng rãi và tồn tại cho đến tận ngày nay Windows Forms hoàn toàn đơn giản hóa việc lập trình GUI (giao diện đồ họa), hỗ trợ thiết kế giao diện trực quan (mà không cần tự viết code), đồng thời nhận được sự hỗ trợ rất tốt từ các hãng thứ ba (Devexpress, Syncfusion, Telerik, v.v.) và cộng đồng

Winforms rất dễ học với người mới bắt đầu Mô hình lập trình của Windows Forms đơn giản và dễ nắm bắt Việc thiết kế giao diện rất trực quan, đơn giản Hiện nay vẫn có nhiều công ty tuyển nhân sự về mảng này, chủ yếu để bảo trì

và cải tiến các hệ thống đã xây dựng từ trước Windows Forms cũng vẫn là một công cụ hữu ích cho quá trình học tập Trong quá trình học có thể thường xuyên phải làm project môn học Winforms là một công cụ rất thích hợp

Tạo Project Windows Forms

Cả 2 phần mềm Giám sát và Mô phỏng cân mà ta xây dựng đều sử dụng Windows Forms, ngôn ngữ C# để lập trình Ta sẽ lần lượt khởi tạo 2 project tên

“Phần mềm giám sát” và “Phần mềm mô phỏng cân” Sau đây sẽ là cách khởi tạo

1 project Windows Forms

Đầu tiên mở phần mềm Visual Studio ấn tổ hợp phím Ctrl + Shift + N để tạo một Project mới Cửa sổ New Project hiện ra ta thực hiện các thao tác sau:

16

Hình 3.1 Cửa sổ New Project của phần mềm Visual Studio

1 Chọn ngôn ngữ Visual C#

2 Chọn Windows Deskop

3 Chọn Windows Forms App (.Net Framework)

4 Đặt tên cho Project, Solution, chọn nơi lưu dự án và Framework

5 Chọn OK để hoàn thành việc tạo 1 Windows Forms

Sau khi tạo project Windows Forms, để phần mềm có nhiều giao diện khác nhau ta thêm các Item Winodows Forms vào Solution Cách thức tiến hành như sau:

Hình 3.2 Mở cửa sổ Add New Item cho Solution

Trong cửa sổ Solution Explorer Click chuột phải vào Solution mong muốn chọn Add rồi chọn New item hoặc ấn tổ hợp phím Ctrl+Shift+A Cửa sổ Add New Items hiện ra ta chọn Windows Form, đặt tên rồi ấn Add để hoành thành việc thêm Windows Form cho Solution

17

Hình 3.3 Thêm Windows Form cho Solution

Lần lượt tạo mới các Windows Form cho Solution “Phần mềm giám sát” của Project “Phần mềm giám sát” như hình sau

Hình 3.4 Các Windows Form được tạo trong Solution “Phần mềm giám sát”

Việc lập trình và sử dụng các Windows Form này sẽ được trình bày cụ thể ở phần các mục 3.3 Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu và mục 3.4 Các giao diện phục vụ vận hành giám sát

Bảng 3.1 Các lớp được sử dụng

Class (Lớp) Namespace

(Không gian tên)

vụ mạng TCP

NetworkStream System.Net.Sockets Cung cấp luồng dữ liệu cơ bản để truy cập mạng

Cách thức kết nối phần mềm giám sát và phần mềm mô phỏng cân được thực hiện như sau:

Hình 3.5 Giao tiếp giữa phần mềm giám sát và phần mềm mô phỏng cân

19

Đối với phần mềm giám sát (Server):

1 Tạo một đối tượng System.Net.Sockets.TcpListener để bắt đầu

“lắng nghe” trên một cổng cục bộ

2 Đợi và chấp nhận kết nối từ client với phương thức AccepSocket() Phương thức này trả về một đối tượng dùng để gửi và nhận dữ liệu: System.Net.Sockets.Socket

3 Thực hiện giao tiếp với client

4 Đóng Socket

Thông thường quy trình này sẽ được đặt trong một vòng lặp để chấp nhận nhiều kết nối cùng lúc (sử dụng Thread) hoặc các kết nối lần lượt

Đối với phần phềm mô phỏng cân (Client):

1 Tạo một đối tượng System.Net.Sockets.TcpClient

2 Kết nối đến server với địa chỉ và port xác định với phương thức TcpClient.Connect()

3 Lấy luồng giao tiếp: TcpClient.GetStream()

4 Thực hiện giao tiếp với server

5 Đóng luồng và socket

Kết nối chương trình C# và PLC S7 1200

Thư viện

Sử dụng thư viện S7.net để kết nối chương trình C# đến PLC S7-1200

- Bước 1: Tải thư viện S7.net

Truy cập đường dẫn ở Phụ lục A2 để tải thư viện S7.net

- Bước 2: Thêm thư viện S7.net vào Project

Mở Project cần thêm thư viện, chọn View rồi chọn Solution Explorer hoặc ấn

tổ hợp phím Ctrll+Alt+L hiện lên cửa sổ Solution

Hình 3.6 Mở của sổ Solution của Project

20

Trong cửa sổ Solution Explorer, Click chuột phải vào Reference rồi chọn Add Reference để thêm thư viện cho Project

Hình 3.7 Mở cửa sổ Reference Manager

Cửa sổ Reference Manager hiện lên như hình dưới; Chọn Browse rồi tìm đến nơi lưu file S7.net vừa tải về, chọn file S7.Net.dll sau đó ấn OK để hoàn thành việc thêm thư viện cho Project

Hình 3.8 Thêm thư viện S7.net cho Project

Viết chương trình C# kết nối với PLC S7-1200

1 Các Namespace (Không gian tên) được sử dụng là: S7.net và S7.net.Types

2 Khai báo PLC kết nối bao gồm: CpuType, địa chỉ IP, số rack, số slot

Ví dụ: plc1 = new Plc(CpuType.S71200, txtPLC_IP.Text, 0, 0);

3 Mở kết nối đến PLC : plc1.Open();

4 Đóng kết nối đến PLC: plc1.Close();

5 Ngoài ra còn các có việc đọc và ghi các biến đến PLC từ chương trình C# mọi người có thể tham khảo trong phần phụ lục A1

21

3.3 Xây dựng và quản lý cơ sở dữ liệu

Tổng quan về SQL

Khái niệm SQL SQL, viết tắt của Structured Query Language (ngôn ngữ hỏi có cấu trúc), là công cụ sử dụng để tổ chức, quản lý và truy xuất dữ liệu đuợc lưu trữ trong các cơ

sở dữ liệu SQL là một hệ thống ngôn ngữ bao gồm tập các câu lệnh sử dụng để tương tác với cơ sở dữ liệu quan hệ

Tên gọi ngôn ngữ hỏi có cấu trúc phần nào làm chúng ta liên tưởng đến một công cụ (ngôn ngữ) dùng để truy xuất dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu Thực sự

mà nói, khả năng của SQL vượt xa so với một công cụ truy xuất dữ liệu, mặc dù đây là mục đích ban đầu khi SQL được xây dựng nên và truy xuất dữ liệu vẫn còn là một trong những chức năng quan trọng của nó SQL được sử dụng để điều khiển tất cả các chức năng mà một hệ quản trị cơ sở dữ liệu cung cấp cho người dùng bao gồm:

- Định nghĩa dữ liệu: SQL cung cấp khả năng định nghĩa các cơ sở

dữ liệu, các cấu trúc lưu trữ và tổ chức dữ liệu cũng như mối quan

hệ giữa các thành phần dữ liệu

- Truy xuất và thao tác dữ liệu: Với SQL, người dùng có thể dễ dàng thực hiện các thao tác truy xuất, bổ sung, cập nhật và loại bỏ dữ liệu trong các cơ sở dữ liệu

- Điều khiển truy cập: SQL có thể được sử dụng để cấp phát và kiểm soát các thao tác của người sử dụng trên dữ liệu, đảm bảo sự an toàn cho cơ sở dữ liệu

- Đảm bảo toàn vẹn dữ liệu: SQL định nghĩa các ràng buộc toàn vẹn trong cơ sở dữ liệu nhờ đó đảm bảo tính hợp lệ và chính xác của dữ liệu trước các thao tác cập nhật cũng như các lỗi của hệ thống Như vậy, có thể nói rằng SQL là một ngôn ngữ hoàn thiện được sử dụng trong các hệ thống cơ sở dữ liệu và là một thành phần không thể thiếu trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu Mặc dù SQL không phải là một ngôn ngữ lập trình như C, C++, Java, song các câu lệnh mà SQL cung cấp có thể được nhúng vào trong các ngôn ngữ lập trình nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với cơ sở dữ liệu

Khác với các ngôn ngữ lập trình quen thuộc như C, C++, Java, SQL là ngôn ngữ có tính khai báo Với SQL, người dùng chỉ cần mô tả các yêu cầu cần phải thực hiện trên cơ sở dữ liệu mà không cần phải chỉ ra cách thức thực hiện các yêu cầu như thế nào Chính vì vậy, SQL là ngôn ngữ dễ tiếp cận và dễ sử dụng

Câu lệnh SQL chuẩn bao gồm khoảng 40 câu lệnh, bảng dưới đây liệt kê các câu lệnh thường được sử dụng nhất của SQL Trong các hệ quản trị cơ sở dữ liệu khác nhau, mặc dù các câu lệnh đều có cùng dạng và cùng mục đích sử dụng song mỗi một hệ quản trị cơ sở dữ liệu có thể có một số thay đổi nào đó Điều này đôi khi dẫn đến

cú pháp chi tiết của các câu lệnh có thể sẽ khác nhau trong các hệ quản trị cơ cơ sở

dữ liệu khác nhau

22

Bảng 3.2 Câu lệnh thường dùng của SQL

Thao tác dữ liệu

Truncate Xóa toàn bộ dữ liệu trong bảng

Định nghĩa dữ liệu

Các câu lệnh của SQL đều được bắt đầu bởi các từ lệnh, là một từ khóa cho biết chức năng của câu lệnh (chẳng hạn SELECT, DELETE) Sau từ lệnh là các mệnh đề của câu lệnh Mỗi một mệnh đề trong câu lệnh cũng được bắt đầu bởi một

từ khóa (chẳng hạn FROM, WHERE, …)

Kiểu dữ liệu Chuẩn ANSI/ISO SQL cung cấp các kiểu dữ liệu khác nhau để sử dụng trong các cơ sở dữ liệu dựa trên SQL và trong ngôn ngữ SQL Dựa trên cơ sở các kiểu

dữ liệu do chuẩn ANSI/ISO SQL cung cấp, các hệ quản trị cơ sở dữ liệu thương mại hiện nay có thể sử dụng các dạng dữ liệu khác nhau trong sản phẩm của mình Bảng dưới đây liệt kê một số kiểu dữ liệu thông dụng được sử dụng trong SQL

Bảng 3.3 Kiểu dữ liệu của SQL

CHAR(n) Kiểu chuỗi với độ dài cố định n

ký tự NCHAR(n) Kiểu chuỗi cố định n kí tự hỗ chợ

Unicode VARCHAR(n) Kiểu chuỗi chính xác n kí tự

NVARCHAR(n) Kiểu chuỗi chính xác n kí tự hỗ

trợ Unicode INTERGER Số nguyên có giá trị từ -231 đến

231 - 1

TINYTINT Số nguyên có giá trị từ 0 – 255

23

SMALLINT Số nguyên có giá trị từ -215 đến

215 – 1 BIGINT Số nguyên có giá trị từ -263 đ4ến

263 – 1 NUMERIC (p, s) Kiểu số với độ chính xác cố định

FLOAT Số thực có giá trị từ -1.97E+308

đến 1.79E+308 REAL Số thực có giá trị từ -3.4E+38

đến 3.4E+38

BIT Kiểu bit (có giá trị 0 hoặc 1)

DATETIME Kiểu ngày giờ (chính xác đến tíc

tắc) SMALLDATETIME Kiểu ngày giờ (chính xác đến

phút) BINARY Dữ liệu nhị phân với độ dài cố

định (tối đa 8000 bytes) VARBINARY Dự liệu nhị phân với độ dài chính

xác (tối đa 8000 bytes) IMAGE Dữ liệu nhị phân với độ dài chính

xác (tối đa 2,147,483,674 bytes) TEXT Dữ liệu kiểu chuỗi với độ dài lớn

(tối đa 2,147,486,674 ký tự) NTEXT Dữ liệu kiểu chuỗi với độ dài lớn

và hỗ trợ Unicode (tối đa 1,073,741,823 ký tự)

Phần mềm Microsoft SQL Server và SQL Server Management Studio

Microsoft SQL Server là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ được phát triển bởi Microsoft Là một máy chủ cơ sở dữ liệu, nó là một sản phẩm phần mềm có chức năng chính là lưu trữ và truy xuất dữ liệu theo yêu cầu của các ứng dụng phần mềm khác

Microsoft SQL Server Management Studio (SSMS) là một ứng dụng phần mềm thiết kế bởi Microsoft, ra mắt lần đầu năm 2005 Ứng dụng này cho phép lập trình viên cấu hình, quản lý và quản trị bộ máy cơ sở dữ liệu (database engine) SQL Server trên giao diện đồ họa thay vì phải dùng đến dòng lệnh

Cài đặt phần mềm Microsoft SQL Server và Microsoft SQL Server Management Studio

- Bước 1: Tải phiên bản Microsoft SQL Server phù hợp

Truy cập vào đường dẫn ở Phụ lục A2 để tải phiên bản phù hơp

24

- Bước 2: Mở File vừa tải về và chọn “Yes”

Hình 3.9 Mở file cài SQL Server

- Bước 3: Chọn cài bản Basic

Hình 3.10 Chọn phiên bản cài đặt

- Bước 4: Chọn Accept

Hình 3.11 Microsoft SQL Server License Terms

- Bước 5: Chọn Install để cài đặt SQL Server

25

Hình 3.12 Cài đặt SQL Server

- Bước 6: Chờ cài đặt xong SQL Server, hiện lên cửa sổ cài SQL Server Management Studio (SSMS)

Hình 3.13 Tải SQL Server Management Studio

- Bước 7: Tiếp theo, người dùng sẽ được dẫn đến đường link download SSMS, chọn phiên bản phù hợp và tải về

- Bước 8: Sau khi tải xong, mở file và chọn Install để cài đặt

Hình 3.14 Cài đặt Microsoft SQL Server Management Studio

26

Sử dụng phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio

- Bước 1: Mở phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio ấn Connect để kết nối đến SQL Server

Hình 3.15 Ứng dụng Microsoft SQL Server Management Studio

Hình 3.16 Kết nối đến SQL Server

- Bước 2: Click chuột phải và Database rồi chọn New Database

Hình 3.17 Tạo cơ sở dữ liệu mới

- Bước 3: Cửa sổ New Database hiện lên, đặt tên cho Database rồi ấn OK

Ở đây ta sẽ tạo 1 Database cho hệ thống tên là HeThongPhoiTron

27

Hình 3.18 Cửa sổ New Database

- Bước 4: Chọn Database vừa tạo, click chuột phải chọn New rồi chọn Table để thêm bảng vào cơ sở dữ liệu

Hình 3.19 Tạo 1 bảng dữ liệu trong cơ sở dữ liệu

- Bước 5: Tạo các cột cho bảng và kiểu dữ liệu của cột đó

Hình 3.20 Tạo cột và kiểu dữ liệu cho cột

- Bước 6: Ấn Ctrl + S để lưu bảng, cửa sổ đặt tên bảng hiện lên, người dùng đặt tên cho bảng rồi ấn OK để hoàn thành tạo bảng

Hình 3.21 Đặt tên cho bảng dữ liệu

28

- Bước 7: Click chuột phải vào tên bảng, người dùng có thể lựa chọn các thao tác với bảng ví dụ như: chọn Design để chỉnh sửa cột cho bảng, chọn Edit Top 200 Rows để điền các dữ liệu vào bảng

Hình 3.22 Các thao tác với bảng dữ liệu

Ở các mục 3.3.3, 3.3.4, 3.3.5, 3.3.6, 3.3.7 ta sẽ sử dụng luôn Database

“HeThongPhoiTron” đã tạo ở bước 3 và thực hiện các thao tác từ bước 4 đến bước 7 để tạo các bảng dữ liệu cho từng mục

Kết nối Database của SQL Server đến Visual Studio

- Bước 1: Mở Project C# muốn kết nối cơ sở dữ liệu SQL

- Bước 2: Chọn View rồi chọn Server Explorer hoặc ấn Ctrl+Alt+S

Hình 3.23 Mở giao diện Server Explorer

- Bước 3: Trong cửa sổ Server Explorer, click chuột phải vào Data Connections, chọn Add Connection để mở cửa sổ kết nối đến SQL Server

Hình 3.24 Mở cửa sổ kết nối đến SQL Server

29

- Bước 4: Mở phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio, copy Server name

Hình 3.25 Server name của SQL Server

- Bước 5: Quay về với cửa sổ Add Connection rồi thực hiện các thao tác sau

Hình 3.26 Kết nối đến cơ sở dữ liệu của SQL Server

1 Điền Server name của SQL Server

2 Chọn hoặc điền tên cơ sở dữ liệu

3 Kiểm tra kết nối đến cơ sơ dữ liệu

4 Nhấn OK để hoàn thành kết nối Đọc và ghi dữ liệu từ chương trình C# đến cơ sở dữ liệu của SQL Server

Để viết chương trình thao tác giữa chương trình C# và cơ sở dữ liệu của SQL Server ta sử dụng Không gian tên(NameSpace) là: System.Data.SqlClient;

30

Các Lớp (Class) được sử dụng trong đồ án:

Bảng 3.4 Các Class hay được sử dụng

Tên Class (Lớp)

Mô tả

SqlConnection Kết nối đến cơ

sở dữ liệu SqlCommand Thực hiện lệnh

đến cơ sơ dữ liệu

Nếu SqlConnection vượt ra ngoài phạm vi, nó sẽ không bị đóng Do

đó, bạn phải đóng kết nối một cách rõ ràng bằng cách gọi Close() hoặc Dispose() Để đảm bảo rằng các kết nối luôn được đóng, có thể tham khảo cách mở kết nối bên trong một khối “using” như ví dụ dưới đây

Ta xét ví dụ sau:

private static void CreateCommand(string queryString, string connectionString)

{ using (SqlConnection connection = new SqlConnection(

connectionString)) {

SqlCommand command = new SqlCommand(queryString, connection);

command.Connection.Open();

command.ExecuteNonQuery();

} }

Ví dụ trên SqlCommand và SqlConnection được tạo SqlConnection được mở và đặt làm Kết nối cho SqlCommand Sau đó, ví dụ này gọi ExecuteNonQuery (sẽ được nói đến ở lớp SqlCommand) Để thực hiện điều này, ExecuteNonQuery được chuyển một chuỗi kết nối và một chuỗi truy vấn là câu lệnh Transact-SQL INSERT Kết nối sẽ tự động đóng khi mã thoát khỏi khối đang “using”

Ta có các hàm tạo kết nối sau: