ĐỒ án SCADA GIÁM sát điều KHIỂN mực nước bồn CHỨA

ĐỒ ÁN MÔN HỌC SCADA VỀ GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN MỰC NƯỚC TRONG BỒN CHỨA BẰNG PHẦN MỀM WINCC SỬ DỤNG 1 MÁY BƠM, ĐIỀU KHIỂN VÀO RA MỰC NƯỚC. CÓ KÈM FILE PLC, WINCC,VIDEO CHẠY MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM. Trong các ngành công nghiệp sản xuất chất lỏng như hóa chất, nước uống đóng chai, sữa, nước mắm, dầu ăn, dầu khí, … vấn đề cần điều khiển mức lưu lượng dòng chảy cần đáp ứng với độ chính xác cao để phục vụ quá trình sản xuất đạt hiệu quả tốt hơn, đảm bảo quá trình sản xuất các chất lỏng không bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị, người vận hành không cần phải trực tiếp kiểm tra trong các bồn chứa hoặc đóng mở bơm liên tục, vấn đề bị cạn hay tràn trong bồn chứa chất lỏng hoàn toàn được khắc phục.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA - VŨNG TÀU

KHOA CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT – NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO

Trần Minh Trung Tín (18033457)

Vũ Minh Trung (18033627) Lớp: DH18TD

Vũng Tàu, ngày 21 tháng 07 năm 2021

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Vũng Tàu, ngày tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn

(ký ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 3 1.1 Lí do thực hiện đề tài 3 1.2 Phương pháp thực hiện _3 1.3 Cơ sở lý thuyết và thực tế _3 1.4 Bố cục đề tài 4 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SCADA _5 2.1 Các thành phần của hệ thống 5 2.2 Chức năng của hệ thống Scada: 6 2.3 Cơ chế thu thập dữ liệu _6 2.4 Cách xử lí dữ liệu _7 2.5 Một số ưu điểm của hệ thống SCADA _7 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 9 3.1 Khái quát về đề tài 9 3.2 Phần mềm và chương trình STEP 7-300 _9 3.3 Phần mềm và chương trình WINCC _16 3.4 Nguyên lí hoạt động đề tài _18 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN _20 4.1 Đánh giá kết quả _20 4.2 Phương hướng phát triển của đề tài _20

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Lí do thực hiện đề tài

Như chúng ta đã biết, nước ta hiện nay đang trong qua trình công nghiệphoá hiện đại hoá đất nước Và Tự động hoá đóng vai trò hết sức quan trọng trongcông nghiệp, tự động hoá giúp tiết kiệm sức người đồng thời gia tăng năng suất

và chất lượng sản phẩm Các thiết bị tự động và hệ thống giám sát đặc biệt làgiám sát từ xa đang ngày một phổ biến Chính vì thế nhu cầu ngày càng caonhằm đáp ứng nhu cầu đó của xã hội cũng phải cần có những đội ngũ chuyênnghiệp Chúng em được học tập rất bài bản, luyện tập và có nhiều trải nghiệmthực tế

Sau quá trình học tập, tìm hiểu và trải nghiệm Dưới sự cho phép và hướng

dẫn tận tình của giảng viên Ths.Phạm Văn Tâm – Trường Đại học Bà Rịa

1.3 Cơ sở lý thuyết và thực tế

Trên cơ sở lý thuyết và các giáo trình SCADA và các kiến thức chúng emđược thầy truyển đạt trong thời gian học tập và kinh nghiệm có được trên đờisống Chúng em sẽ dùng phần mềm để mô phỏng

1.4 Bố cục đề tài

Với đề tài: “Điều khiển giám sát mực nước bồn chứa” Nội dung, chúng

em trình bày làm 4 chương:

 Chương 1: Tổng quan đề tài

 Chương 2: Giới thiệu SCADA

 Chương 3: Nội dung đề tài

 Chương 4: Kết luận đánh giá và hướng phát triển

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ SCADA

Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu dựa trên nền tảng máy tính(SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition) đã được phát triển hơn 40năm, từ mô hình đơn lẻ, điều hành phân tán đến kiến trúc mạng giúp truyền thôngnhanh, linh động, chính xác và khoảng cách xa Hơn nữa, SCADA đã chuyển từđộc quyền sang tiêu chuẩn hóa về phần cứng và phần mềm, sự thay đổi này giảmchi phí nâng cấp, vận hành và bảo trì cũng như cung cấp quản lý với thông tinthời gian thực hổ trợ cho việc lập kế hoạch, giám sát và ra quyết định

SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống điềukhiển giám sát và thu thập dữ liệu Nhằm hỗ trợ con người trong quá trình giámsát và điều khiển từ xa

2.1 Các thành phần của hệ thống

Một hệ thống SCADA có các thành phần cơ bản sau :

 Trạm điều khiển giám sát trung tâm: một hay nhiều máy chủ trungtâm (central host computer server)

 Trạm thu thập dữ liệu trung gian: các khối thiết bị vào ra đầu cuối từ

xa RTU (Remote Terminal Units) hoặc là các khối điều khiển logickhả trình PLC (Programmable Logic Controllers) có chức năng giaotiếp với các thiết bị chấp hành (cảm biến cấp trường, các hộp điềukhiển đóng cắt và các van chấp hành…)

 Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp,các thiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chứcnăng truyền dữ liệu cấp trường đến các khối điều khiển và máy chủ

 Giao diện người - máy HMI (Human - Machine Interface): các thiết

bị hiển thị quá trình xử lý dữ liệu để người vận hành điều khiển cácquá trình hoạt động của hệ thống

2.2 Chức năng của hệ thống Scada:

Bộ điều khiển (PLC): có chức năng đọc tín hiệu từ cảm biến và điều khiểncác quá trình công nghệ

Phần mềm điều khiển và giám sát sản xuất (Scada soft ware): có chức năngđiều khiển, giám sát, cảnh báo, lưu trữ dữ liệu, báo cáo, khắc phục sự cố các quátrình công nghệ

Mạng truyền thông công nghiệp: Giúp cho việc điều khiển hệ thống sản xuấtthuận tiện hơn, có thể ngồi trong văn phòng hoặc ở nhà, , cũng có thể điềukhiển và giám sát được quá trình sản xuất

2.3 Cơ chế thu thập dữ liệu

Trong hệ SCADA, quá trình thu thập dữ liệu được thực hiện trước tiên ở quátrình các RTU quét thông tin có được từ các thiết bị chấp hành nối với chúng.Thời gian để thực thi nhiệm vụ này được gọi là thời gian quét bên trong Các máychủ quét các RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập dữ liệu từ các RTU này

Để điều khiển, các máy chủ sẽ gửi tín hiệu yêu cầu xuống các RTU, từ đó chophép các RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống các thiết bị chấp hành thựcthi nhiệm vụ.

2.4 Cách xử lí dữ liệu

Dữ liệu truyền tải trong hệ SCADA có thể là dạng liên tục (analog), dạng số(digital) hay dạng xung (pulse)

Dữ liệu truyền tải trong hệ SCADA thể hiện chỉ dưới dạng số gọi là trường

Dữ liệu (data field) Dữ liệu dạng số này được hình thành từ các dạng tín hiệulogic (on/off), tín hiệu analog dòng/áp, tín hiệu xung tốc độ cao,

Giao diện cơ sở để vận hành tại các thiết bị đầu cuối là một màn hình giaodiện đồ họa GUI (Graphical User Interface) dùng để hiển thị toàn bộ hệ thốngđiều khiển giám sát hoặc các thiết bị trong hệ thống Tại một thời điểm, dữ liệuđược hiện thị dưới dạng hình ảnh tĩnh, khi dữ liệu thay đổi thì hình ảnh này cũngthay đổi theo

2.5 Một số ưu điểm của hệ thống SCADA

Có khả năng xử lý lỗi rất thành công khi hệ thống xảy ra sự cố Khi có sự cố

hệ thống SCADA có thể lựa chọn một trong các cách xử lý sau:

˗ Sử dụng dữ liệu cất giữ trong các RTU: trong các hệ thốn SCADA cócác RTU có dung lượng bộ nhớ lớn, khi hệ thống hoạt động ổn định dữliệu sẽ được sao lưu vào trong bộ nhớ của RTU Do đó, khi hệ thốngxảy ra lỗi thì các RTU sẽ sử dụng tạm dữ liệu này cho đến khi hệ thốnghoạt động trở lại bình thường

˗ Sử dụng các phần cứng dự phòng của hệ thống: hầu hết các hệ thốngSCADA đều được thiết kế thêm các bộ phận dự phòng, ví dụ như hệthống truyền thông hai đường truyền, các RTU đôi hoặc hai máy chủ…

do vậy, các bộ phận dự phòng này sẽ được đưa vào sử dụng khi hệ

SCADA có sự cố hoặc hoạt động offline (có thể cho mục đích bảodưỡng, sửa chữa, kiểm tra…).

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 3.1 Khái quát về đề tài

Trong các ngành công nghiệp sản xuất chất lỏng như hóa chất, nướcuống đóng chai, sữa, nước mắm, dầu ăn, dầu khí, … vấn đề cần điều khiển mứclưu lượng dòng chảy cần đáp ứng với độ chính xác cao để phục vụ quá trìnhsản xuất đạt hiệu quả tốt hơn, đảm bảo quá trình sản xuất các chất lỏng không

bị gián đoạn, tăng tuổi thọ thiết bị, người vận hành không cần phải trực tiếpkiểm tra trong các bồn chứa hoặc đóng mở bơm liên tục, vấn đề bị cạn hay tràntrong bồn chứa chất lỏng hoàn toàn được khắc phục

Chính vì vậy chúng em chọn đề tài là: Điều khiển giám sát mực nước

bồn chứa Chúng em sẽ sử dụng hai phần mềm chính để giám sát điều khiển hệ

thống Đó là:

˗ Phần mềm step 7-300: viết code của chương trình điều khiển

˗ Phần mêm WinCC: dùng để giám sát và điều khiển chương trình

˗ Soạn thảo và cài đặt chương trình điều khiển cho một hay nhiều trạm

˗ Quan sát việc thực hiện chương trình điều khiển trong một trạm PLC

và gỡ rối chương trình

˗ Ngoài ra STEP 7-300 còn có cả một thư viện đầy đủ với các hàmchuẩn hữu ích, phần trợ giúp “ONLINE” rất mạnh có khả năng trả lờimọi câu hỏi của người sử dụng về cách sử dụng STEP 7-300, về cúpháp lệnh trong lập trình, về xây dựng cấu hình phần cứng của mộttrạm cũng như một mạng gồm nhiều trạm PLC

 Chương trình hệ thống:

Phần Hardware: khai báo phần cứng

Phần Symbols: khai báo tên

Phần code OB1

Phần code FC1

Phần code fc3

3.3 Phần mềm và chương trình WINCC

Vẽ mô phỏng

Chạy mô phỏng: File clip đính kèm

Code C để giọt nước di chuyển

3.4 Nguyên lí hoạt động đề tài

- Nhấn nút Stop xong nhấn nút Start cho hệ thống bắt đầu hoạt động

- Ở trạng thái bình thường ta có thể đóng, mở van, vào ra, máy bơm tùy theonhu cầu công việc

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT

TRIỂN

4.1 Đánh giá kết quả

 Ưu điểm:

- Hiểu rõ hơn về PLC và phần mêm Win CC

- Hiểu rõ cách và tư duy lập trình

- Mô phỏng trên phần mềm giống như mô hình thực tế

- Thực hiện mô phỏng thành công việc điều khiển trên PLC S7300 so với lý thuyết, cũng như các quá trình mô phỏng trên WinCC

- Mô hình điều khiển tốt

 Nhược điểm

- Hệ thống chỉ mới có 1 bơm Chỉ có thể áp dụng với công trình nhỏ Khôngđảm bảo độ bền của máy bơm

- Chưa tách riêng ra chế độ điều khiển bằng tay

- Một vài trường hợp nút nhấn chưa đổi màu theo mong muốn

4.2 Phương hướng phát triển của đề tài

Với kiến thức còn hạn chế, chúng em đã cố gắng hoàn thành đề tài trong thờigian quy định Và vẫn còn đó rất nhiều thiếu sót, nhưng từ đề tài, em có thể rút ranhững bài học cần thiết cho sau này Em xin kính mong thầy cô, những người đãkhông quản khó nhọc truyền đạt cho em những kiến thức quý báu cho em nhữnglời nhận xét để em có kinh nghiệm và hành trang sau này Một lần nữa em xinchân thành cảm ơn thầy cô rất nhiều!