Tieu Luan Scada Khang

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠ KHÍ

LÔØI NOÙI ÑAÀU

ời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn đến các Thầy Cô khoa Cơ khí

và đặc biệt gửi đến Thầy ThS. Lê Long Hồ người đã giảng dạy và giúp đỡ tôi

trong suốt môn học để tôi hoàn thành tốt bài tiểu luận Scada này.

LVới sự phát triển nhanh nền kinh tế, các hệ thống thu thập, giám sát, xử lý dữ

liệu và điều khiển các quá trình công nghiệp Scada (Supervisory Control And Data

Acquision) đã xuất hiện ngày càng nhiều trong các lãnh vực như công - nông

nghiệp, khoa học vũ trụ, hàng không, công nghệ sinh học, y học, môi trường và

nhiều lĩnh vực khác nữa.

SCADA là một phần rất quan trọng trong công nghiệp hiện đại ngày nay. Hệ thống SCADA giúp cho việc sản xuất được diễn ra một cách tự động, chính xác, linh hoạt và hiệu quả kinh tế cao. Việc tìm hiểu và nắm bắt được SCADA là điều cần thiết đối với một kỹ sư trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp. Bài tiểu luận này được xây dựng dựa trên những hiểu biết về SCADA của tôi. Trong khuôn khổ một bài tiểu luận, tôi sẽ đi sâu vào phần lí thuyết, bên cạnh đó chỉ đưa ra một ví dụ ứng dụng SCADA điển hình: Đó là “THIẾT KẾ GIAO DIỆN NGƯỜI-MÁY HMISỬ DỤNG PHẦN MỀM INTOUCH CỦA WONDERWARE”.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn thầy Lê Long Hồ, giảng viên bộ môn

SCADA khoa Điện trường ĐH Công nghiệp Tp Hồ Chí Minh đã cung cấp những

tư liệu cũng như kiến thức quan trọng để hoàn thành đề tài này.

Quá trình thực hiện bài làm còn nhiều thiếu sót do hạn chế kiến thức người

viết mong nhận được sự thông cảm.

GVHD :Th S. LEÂ LONG HOÀ 1 SVTH: Châu Bình Khang


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................

.............................................................................................



MỤC LỤC

Bìa ..............................................................................................................1

Lời cảm ơn.................................................................................................2

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn..........................................................3

Nhận xét của giáo viên phản biện............................................................4

Dẫn nhập....................................................................................................7

Chương I ...................................................................................................7

I.1 Đặt vấn đề....................................................................................7

I.2 Tầm quan trọng và Lý do chọn đề tài.......................................7

I.3 Giới hạn đề tài.............................................................................8

I.4 Mục đích nghiên cứu ..................................................................8

I.5 Nội dung và đối tượng nghiên cứu.............................................8

Tổng quan về Scada..................................................................................9

Chương II: Tổng quan chung về Scada........................................10

I .Tổng quan chung về Scada.........................................................10

II. Kết cấu của một hệ SCADA.....................................................13

III. Nhận xét sơ bộ..........................................................................17

IV. Truyền tin trong hệ Scada.......................................................18

Chương III. Tổng quan về Intouch...............................................21

I . Giới thiệu.....................................................................................21

II. Các tính năng của Intouch........................................................23

a.Tính mạnh mẽ dể sử dụng...........................................................23

b. Tính năng đột phá......................................................................25

c.Thư Viện.......................................................................................26

d. Tính đa dụng và mở rộng..........................................................27

e. Môi trường phát triển.................................................................29

f.Tiêu chuẩn hóa,tổ chức, chỉnh sữa.............................................30

III. Các biến thực thi trong Intouch..............................................31



1. Sơ lược.........................................................................................31

2. Các thộc tính hiển thị.................................................................33

IV. Cài đăt Intouch 10....................................................................35

A. Hướng dẫn cài đặt và sử dụng..................................................35

B. Hướng dẫn Crack Intouch........................................................40

C. Lập trình giao diện....................................................................42

V. Cài đăt KeepServerEX-OPC link.............................................45

a.Keepware......................................................................................45

b.Crack keepware...........................................................................47

c. Viết chương trình điều khiển.....................................................50

d. Tổng quan về keepware 4.0 – OPC link8.0..............................52

e. phương thưc liên kết OPC.........................................................56

f. Cài OPC link................................................................................59

g.Cài đăt Active Factory.................................................................60

VI. ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIÁM SÁT HỆ THỐNG.........................................................65

1. Nguyên lý hoạt động...................................................................65

2.Mô hình kết nối Intouch trong hệ thống....................................66

3.Tạo giao diện form.......................................................................66

4. lưu đồ giải thuật..........................................................................67

5 Tạo giao diện intouch..................................................................68

6. Mô phỏng hoạt động của hệ thống............................................72

VII.Xuất dữ liệu ra Word và Exel.................................................76

1.xuất dữ liệu ra word....................................................................78

2. xuất dữ liệu ra exel.....................................................................81

Kết luận...........................................................................................83

Tài liệu tham khảo..........................................................................84



DẪN NHẬP CHƯƠNG I:

I.1 Đặt Vấn Đề :

Ngày nay, trong sản xuất công nghiệp cũng như những ứng dụng trong các

lĩnh vực công cộng, tự động hóa đóng vai trò rất quan trọng. Những hệ thống

tự động này có thể điều khiển quá trình sản xuất với độ tin cậy cao, ổn định mà

không cần hoặc rất ít sự can thiệp của con người. Một hệ thống như vậy được

gọi là hệ thống điều khiển, một hệ thống điều khiển có thể thực hiện được các

nhiệm vụ sau :

●Hệ thống có khả năng điều khiển và giám sát tại trung tâm hoặc từ xa.

●Có khả năng báo động và cảnh báo các sự cố xảy ra.

●Ghi nhận và báo cáo các quá trình hoạt động của hệ thống.

Để giải quyết yêu cầu trên một trong những bộ điều khiển có thể thực hiện

được là Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) và hệ

thống giám sát, thu thập dữ liệu được xây dựng trên phần mềm chuyên dùng

INTOUCH (của hãng Wonderware ). Sự kết hợp giữa hai phần này làm cho

quá trình sản xuất trong công nghiệp được tự động hóa. Chính vì vậy việc

nghiên cứu và tìm hiểu hệ thống điều khiển và giám sát là cần thiết.

I.2 Tầm Quan Trọng Và Lý Do Chọn Đề Tài:

1.2.1 Tầm quan trọng của đề tài:

● Đề tài là một thí dụ điển hình của việc ứng dụng lý thuyết điều khiển, giám sát vào thực tế. ● Đề tài góp phần vào việc tự động điều khiển và giám sát các hệ thống sản xuất thực tế trong công nghiệp. ● Có thể ứng dụng đề tài vào các lĩnh vực trong công nghiệp và công nghiệp.. ● Đề tài là một tài liệu rất hữu ích cho những ai quan tâm đến lĩnh vực điều khiển giám sát.



I.2.2 Lý do chọn đề tài:

● Có thể vận dụng các kiến thức đã học ớ nhà trường vào thực tiễn.

● Đây là cơ hội để người thực hiện tự nghiên cứu và giải quyết các vấn

đề đặt ra, đồng thời cũng cố và mở rộng thêm kiến thức.

● Làm tiền đề để nghiên cứu và ứng dụng hệ thống điều khiển và giám

sát vào hệ thống sản xuất góp phần tăng năng suất lao động. Ứng dụng đươc

vào thực tế trong công nghiệp và đời sống.

I.3 Giới Hạn Đề Tài :

Trong phạm vi đề tài này do chỉ là Mô phỏng nên các mô hình ứng dụng

được lập trình bằng bộ điều khiển lập trình PLC và được mô phỏng trên phần

mềm intouch .Vì vậy các vấn đề được nghiên cứu trong đề tài này là:

●Lý thuyết về PLC.

● Giới thiệu PLC họ FX của hãng Mitsubishi

● Giao tiếp người và máy (HMI)

● Giới thiệu về phần mêm Intouch_Wonderware.

● Xây dựng các hệ thống điều khiển sản xuất.

I.4 Mục Đích Nghiên Cứu :

● Tìm hiểu cấu trúc hệ thống điều khiển và giám sát .

● Tìm hiểu đặc tính kỹ thuật của PLC của hãng Mitsubishi

● Ngoài ra quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài là cơ hội để người

thực hiện tự kiểm tra lại những lý thuyết đã học ở trường, đồng thời phát huy

tính sáng tạo, khả năng giải quyết vấn đề đặt ra.

I.5 Nội Dung Và Đối Tượng Nghiên Cứu :

Nội dung nghiên cứu của đề tài về lý thuyết điều khiển giám sát và ứng

dụng chúng vào điều khiển, nên hiện tập trung vào nghiên cứu lý thuyết điều

khiển giám sát, PLC của hãng Mishubishi để điều khiển, phần mềm INTOUCH

để thiết kế giao diện điều khiển cho các hệ thống. Vì chỉ thực hiện mô phỏng

nên tìm hiểu về các phần mềm hỗ trợ liên quan.



Đối tượng nghiên cứu là tìm hiểu :

● Tài liệu liên quan đến lý thuyết điều khiển giám sát.

● Các hệ thống điều khiển trong công nghiệp.

● Phần mềm Intouch.

● Tài liệu hướng dẫn lập trình PLC họ FX của hãng Mitsubishi



CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ SCADA

I. Tổng quan chung về SCADA:

a. Giới thiệu chung :

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 từ

hơn 40 năm nay, từ mô hình đơn lẻ, điều hành phân tán đến kiến trúc mạng có

khả năng truyền thông nhanh, linh động, chính xác và đáp ứng được cho cả

những khoảng cách xa. Theo thời gian phát triển của mình, ngành khoa học tự

động hóa mà cụ thể là xây dựng hệ thống SCADA đang ngày càng vươn tới

những khả năng đáp ứng cao hơn.

SCADA không xuất hiện với dải chức năng đầy đủ ngay từ đầu, mà nó

phát triển nhờ kết hợp nhiều công nghệ tách biệt nhằm đáp ứng cho những nhu

cầu riêng. Ngày nay, hệ thống SCADA và điều khiển quá trình đang được ứng

dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Hệ thống SCADA ban

đầu được thiết kế mà không dựa trên tiêu chuẩn nào, do đó xuất hiện nhiều hệ

thống độc quyền. Phương thức liên lạc tới các hệ thống từ xa sử dụng các

đường truyền vật lý, với các giao thức độc quyền là phát kiến riêng của từng

hãng khác nhau. Nhiều hệ thống trong số đó được phát triển lên và vẫn còn

được ứng dụng cho tới ngày nay.

Thông qua ứng dụng thực tiễn và với những tính năng ưu việt đáp ứng

trong thực tế sản xuất, hệ thống SCADA đang ngày càng khẳng định vai trò

quan trọng trong ứng dụng tại các ngành công nghiệp. Cùng với những tiến bộ

khoa học kỹ thuật hiện đại, kéo theo đó là sự đi lên trong ngành công nghiệp

phần mềm với ngày càng nhiều phần mềm thiết kế SCADA tối ưu ra đời. Để

đáp ứng cho những yêu cầu khắt khe về độ chính xác, tiết kiệm nhân lực, chi

phí và đảm bảo các tiêu chuẩn trong sản xuất thì ứng dụng SCADA dường như

là một sự lựa chọn hợp lý và hoàn toàn thuyết phục.



Ví dụ tại Việt Nam, cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật, từ năm

1994 hệ thống điện được kết nối thành một hệ thống nhất bằng đường dây

500KV, trung tâm điều độ hệ thống điện quốc gia ra đời với phần trung tâm

của nó là hệ thống giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu, cũng được ứng

dụng SCADA.

b. Định nghĩa: Hệ thống SCADA – Supervisory Conrol And Data Acquisition

là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu. Điều khiển ở đây là

điều khiển một cách giám sát, nói một cách khác là một hệ thống hỗ trợ con

người trong việc giám sát và điều khiển từ xa, ở cấp cao hơn so với một hệ

thống điều khiển tự động thông thường. Để có thể điều khiển và giám sát từ xa

thì một hệ thống SCADA phải có hệ thống truy cập, truyền tải dữ liệu cũng như

hệ thống giao diện tương tác người – máy (HMI – Human Machine Interface).

Trong hệ thống điều khiển giám sát thì HMI là một thành phần quan

trọng không chỉ ở cấp điều khiển giám sát mà ở các cấp thấp hơn người ta cũng

cần giao diện người – máy để phục vụ cho việc quan sát và tiến hành các thao

tác vận hành ở phạm vi điều khiển cục bộ. Với những ưu thế về giá thành, đặc

tính kỹ thuật nên các màn hình vận hành (OP – Operator Panel), màn hình

cảm ứng (TP – Touch Panel), Multi Panel … và các thiết bị chuyên dùng được

sử dụng nhiều và chiếm vai trò ngày càng quan trọng.

Nếu nhìn nhận SCADA theo quan điểm truyền thống thì nó là một hệ

thống mạng và thiết bị có nhiệm vụ thuần tuý là thu thập dữ liệu từ các trạm ở

xa và truyền tải về khu trung tâm điều hành để xử lý. Trong các hệ thống như

vậy thì hệ truyền thông và phần cứng được đặt lên hàng đầu và cần sự quan

tâm hơn cả. Trong những năm gần đây sự tiến bộ vượt bậc của công nghệ

truyền thông công nghiệp và công nghệ phần mềm trong công nghiệp, đã đem

lại nhiều khả năng và những giải pháp mới nên trọng tâm của công việc thiết

kế xây dựng hệ thống SCADA là: lựa chọn công cụ phần mềm thiết kế giao

diện và các giải pháp tích hợp hệ thống tương ứng sao cho phù hợp với yêu cầu

của từng dự án thiết kế.



c. Chức năng và vai trò: Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ

chức theo nhiều cấp quản lý. Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập và điều

khiển giám sát riêng lên từng đối tượng cụ thể của hệ thống. chính vì thế

SCADA cho một hệ thống cho một hệ thống sản xuất công nghiệp cũng phân

ra từng cấp SCADA cụ thể, tùy vào quy mô từng cấp mà có những yêu cầu cụ

thể khác nhau song nói chung mỗi cấp SCADA là phải thực hiện những dịch vụ

sau:

- thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu ) các số liệu về sản xuất và tổ

chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ sở số liệu (số liệu về lịch sử sản xuất,về

sự kiện thao tác, về báo động…)

- điều khiển và giám sát hệ sản xuất trên cơ sở các dữ liệu đã thu thập được.

- thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ngoài (đọc/viết số liệu

PLC/RTU trả lời các bản tin yêu cầ từ cấp trên về số liệu về thao tác hệ)

Nhìn chung SCADA là một sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo một

phương thức truyền thông nào đó về việc tự động hóa việc quản lý giám sát,

điều khiển cho một đối tượng công nghiệp. Và ta nhận thấy rằng xu thế tự

động hóa là một xu thế không thể tránh khỏi do vậy việc áp dụng bài toán

SCADA là một việc làm tất yếu nếu chúng ta không muốn tụt hậu trong sản

xuất. Vai trò của nó rất rõ ràng, SCADA giúp chúng ta thu thập chính xác về hệ

thống từ đó đưa ra quyết định đúng đắn về hệ , từ đó cũng dễ dàng trong công

tác điều khiển và ra quyết định việc này sẽ giúp giảm đáng kể việc chi phí về

vấn đề nhân lực, về vận hành điều này góp phần đáng kể trong việc giảm giá

thành sản xuất,tăng tính cạnh tranh.

Các ứng dụng vào thực tế và so sánh với thế hệ cũ :



Các hệ thống SCADA được dùng cho hệ thống điện, hệ thống xe lửa, nhà máy

nước sạch,trạm xử lý nước sạch,hàng hải….

Việc xây dựng các hệ thống SACDA dùng PLC sẽ đem lại các lợi thế sau :

- kinh phí thấp hơn nhiều.

- các hệ điều khiển cũ có nhiều tủ,bảng , khóa , nút nhấn…Do đó chúng rất công

kềnh, chiếm nhều diện tích. ngoài ra chúng rất khó khăn cho việc lắp đặt ,kiểm

định , vận hành,giám sát,bảo dưỡng. Tuy nhiên công việc này sẽ rất đơn giản

nếu chúng ta sử dụng hệ SCADA dùng PLC.

- các kỹ sư việt nam dễ tiếp cận với PLC hơn do đó khả năng thiết kế nâng cấp,

làm chủ công nghệ ngày càng dễ hơn.

- Mua thiết bị dễ dang hơn.

- Dễ bão dưỡng và thay thế các thiết bị.

- Đặc biệt với hệ SCADA thì việc thu thập lưu trữ ,báo cáo , thống kê, phân tích

hệ thống rất dễ dàng.

- Các hệ thông SCADA trở nên đơn giản hơn và phổ biến hơn trong tương lai

bởi lẽ các thiết bị trong lĩnh vực tự động hóa ngày càng phát triển mạnh.

II. Kết cấu của một hệ SCADA :

Gồm 3 phần chính:

a. Phần cứng (Hardware): gồm máy tính, các RTU (Remote terminal units) –

Các thiết bị đầu cuối, các thiết bị giao diện tương tác với người sử dụng, các

thiết bị truyền thông.



Kiến trúc phần cứng của một hệ SCADA

+ Máy tính: có vai trò là bộ xử lý chính trong một hệ thống SCADA, thực

hiện tác vụ quản lý dữ liệu thông tin, từ đó xuất ra các dạng hiển thị theo một

tín hiệu đã được định nghĩa trước, giúp giám sát viên dễ dàng nắm bắt quá

trình vận hành và kịp thời phát hiện khi xảy ra sự cố.

+ SCADA server

SCADA server chính là máy server của hệ thống SCADA ở trung tâm được

nối với RTU hay PLC. Trong cấu truc phần mềm máy chủ server đó có chức

năng thu thập, chia sẻ dữ liệ với máy Client thông qua mạng internet và gửi

mệnh lệnh từ các Client trực tiếp đến các bộ điều khiển, Vì vậy trên máy server

thường được dùng để cài đặt phần mềm phát triển (Development), thiết lập cấu

hình truyền thông để kết nối với thiết bị hiện trường.

+ SCADA Client

SCADA Client gồm các máy tính công nghiệp được nối với server bằng mạng

internet .các máy tính này sẽ được cài các phần mềm giao diện người-máy

(Human Machine Interface ) kết nối với các dữ liệu của máy server để hiển thị



hoặc điều khiển.Tứ là các máy client này sẽ thu thập các trạng thái và điều

khiển các bộ controller gián tiếp thông qua máy server.Mối quan hệ giữa các

client và server do các kỹ sư lập trình thiết lập,tùy thuộc vào phần mềm công

nghiệp sử dụng trong hệ SCADA.

+ RTU (Remote Terminal Units): các thiết bị điều khiển đầu cuối, đặt

trực tiếp tại các hệ thống hoặc dây chuyền sản xuất. Số lượng và dung lượng

các RTU tùy thuộc vào quy mô của hệ thống, thông tin cần thu thập và tùy

thuộc vào yêu cầu lắp đặt. Các RTU bao gồm:

Các thiết bị đo lường, các khối xuất nhập I/O

Rơle ngắt

Modem

Nguồn phụ, ắc quy

RTU có vai trò quét nhận dữ liệu đầu vào trong một chu kỳ lệnh từ các

tín hiệu đo lường, chỉ thị trạng thái… của thiết bị đã được khai báo và biến đổi

dữ liệu đầu ra để đưa về trạm chủ. Các RTU chịu sự điều khiển trực tiếp từ

trạm chủ.

+ Các thiết bị giao diện tương tác với người sử dụng:

Có thể được thiết lập trực tiếp ngay trên màn hình máy tính điều khiển

hoặc thông qua các màn hình hiển thị chuyên dùng. Có vai trò chính trong

việc:

Xử lý các tín hiệu và dữ kiện

Biểu thị xu hướng tác động, duy trì và thực thi thao tác

Các hiển thị hỗ trợ trong giám sát, điều khiển tương tác trên màn hình

+ Các thiết bị truyền thông:

Bao gồm các thiết bị thông tin, các Server hỗ trợ trong việc kết nối và

liên lạc nhiều cổng, các Modem, cáp quang… có chức năng hỗ trợ trong việc



truy cập vào các RTU đặt tại các hệ thống, các dây chuyền sản xuất; đóng vai

trò kết nối các thiết bị thu nhận thông tin và truyền tải tín hiệu tới các màn hình

hiển thị.

b. Phần mềm (Software):

Thông thường một hệ thống SCADA yêu cầu được vận hành bởi một

phần mềm chuyên dụng, có chức năng xây dựng các chương trình hoạt động

dựa trên giao diện tương tác điều khiển (Human Machine Interface), cũng như

phục vụ cho việc xử lý và lưu trữ những dữ liệu được tạo ra từ quá trình vận

hành và điều khiển hệ thống.

Kiến trúc phần mềm Client/Server của hệ SCADA



Chương trình giám sát điều khiển và thu thập dữ liệu được xây dựng dựa trên

cơ sở các dữ liệu thời gian thực. Chương trình ở đây là hạt nhân để thực hiện

các chức năng cơ bản của hệ thống SCADA. Các chức năng của chương trình

bao gồm việc thu thập, lưu trữ, quản lý, phân tích, sắp xếp… các thông tin dữ

liệu, quản lý tác vụ xử lý, xây dựng đồ thị hệ thống và tổng hợp báo cáo.

Hiện nay có nhiều phần mềm SCADA trên thị trường như: WinCC

(Windows Control Center) của Siemens, CX-Supervisor của OMRON,

Cimplicity của GE-Fanuc, Intouch Wonderware…Trong đề tài này sẽ đề cập

đến việc ứng dụng phần mềm chuyên dụng trong lĩnh vực SCADA của hãng

Wonderware.

c. Phần phụ trợ:

Bao gồm các thiết bị phụ trợ có chức năng hỗ trợ riêng biệt cho giám sát

viên nhằm tối ưu điều kiện tương tác trong công việc như: bàn phím, con trỏ,

các Console điều khiển, thiết bị in báo cáo, các chương trình tính toán…

III. Nhận xét sơ bộ:

Qua tìm hiểu cơ sở lý thuyết về SCADA, nhận định ban đầu về việc xây

dựng một hệ thống SCADA nói chung cần đáp ứng các yêu cầu sau:

Cần xác định rõ từng thành phần trong hệ thống, với các thiết bị phần

cứng có được trước tiên tiến hành xây dựng mô hình thực tế. Mô hình thực tế

là cơ sở mà từ đó dữ liệu thực tế được xuất ra dưới dạng các tín hiệu, các tín

hiệu này liên kết với mô hình mô phỏng thông qua các biến được tạo bởi phần

mềm chuyên dụng.


Mô hình thực tế Tín hiệu thực tế Biến tác động Mô phỏng

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý khi tiến hành xây dựng một hệ thống SCADA


Cần xây dựng được sơ đồ giải thuật phù hợp, tiến hành hiện thực hóa ý

tưởng bằng việc lập mô hình mô phỏng trên màn hình giám sát. Kết hợp việc

chọn biến và lập trình tương ứng với tín hiệu tác động từ mô hình thực tế để

đồng nhất mô hình mô phỏng với quá trình vận hành của mô hình thực tế.

IV. Truyền tin trong hệ SCADA

a. Các dạng truyền tin trong hệ SCADA

Ngoài việc sử dụng các máy tinh công nghiệp,các server,các thiết bị mạng…ở

phòng theo dõi trung tâm.Một bộ phận không thể thiếu được trong hệ thống

SCADA la hệ thống truyền tin.Nó liên quan đến tính ổn định và sự chính xác

cúa hệ thống.Vì vậy một hệ thống truyền tin được là một hệ SCADA phải

thỏa mãn các tiêu chuẩn như:giải tốc độ truyền,giao thức truyền thông,truyền

đồng bộ hay dị bộ,khoảng cách địa lý…Hệ thống truyền tin được chọn phải

tương thích với thiết bị trương và máy chủ Server.Một số thiết bị có thề sử

dụng để truyền dữ liệu trong hệ SCADA như sau:Modem RDT (Radio Data

Technology)của Anh quốc có các loại truyền sóng radio,vô tuyến;các thiết bi

thu phát sóng của Motorola,các bộ RTU,GPS.Tùy theo mô hình,phạm vi của

từng hệ SCADA mà ta áp dụng từng loại thiết bị trến sẽ phát huy hết tính năng

tác dụng của nó.

Hệ thống SCADA cấp quốc gia và miền dùng các RTU được thiết kế đặc biệt

cho ngành điện(theo tiêu chuẩn IEEE và IEC,có khả năng chịu được nhiễu điện

từ…)Các thiết bị RTU thông minh với các trung tâm điều độ qua thủ tục truyền

tin IEC-870-5-101.Ngoài ra,với nhiều hệ SCADA dùng PLC dúng thủ tục

truyen tin là Profibus.



b. Truyền tin số

c. Truyền tin hiện trường

1.6 Những yêu cầu chung về một hệ SACDA

a.Những yêu cầu chung về phần cứng:

-Máy tính PC dùng để thu thập và điều khiển phải mang tính phổ thông và có

khả năng giao tiếp tốt với các hãng thiết bị phần cứng khác nhau.

-Có hệ điều hành đa nhiệm có khả năng mở rộng và giao tiếp dễ dàng với các

phần mềm va phần cứng khác.

b. Những yêu cầu chung về phần mềm:

-Có khả năng tương thích với các giao thức(Protocol)thông dụng.



-Dễ dàng thiết kế và nâng cấp khi cần thiết.

c. Về dịch vụ SCADA:

-Có khả năng thu thập,lưu trữ và sử dụng số liệu được ít nhất trong 1 năm.

-Cung cấp sự giao tiếp và giao diện dễ dàng cho người sử dụng và vận hành.Dễ

dàng cho người dùng hiển thị sơ đồ và đồ thị trong giám sát cũng như in báo

cáo.

-Giúp thao tác điều khiển từ xa dễ dàng,tuy nhiên vẫn phải bảo đảm theo tác

điều khiển bằng tay.

d.Yêu cầu về giá thành lắp đặt phải rẻ và hợp lý.



CHƯƠNG III:

TỔNG QUAN VỀ INTOUCH

I.Giới thiệu :

Intouch là phần mềm SCADA dùng để tạo các giao diện người ứng dụng cho

các hệ điều hành từ window 95 trở lên, Inouch được trong các lĩnh vực như xử

lý thực phẩm, vật liệu bán dẫn,dầu khí,hóa học,gas….

Phần mềm Intouch 10.0 được sử dụng cho màn hình với công nghệ đột phá,

tính năng đồ họa ưu việt, chức năng hoàn hảo, dễ sử dụng của Wonderware.

Tính năng đồ họa ưu việt tạo ra sức mạnh và độ linh hoạt cao cho thiết kế ứng

dụng với kết nối nhiều hệ thống trong công nghiệp

Phần mềm Intouch được biết tới như một phần mềm chuyên dụng trong lĩnh

vực thiết kế và điều khiển trên nền tảng SCADA. Trên thực tế, Intouch hiện

đang được sử dụng trong 1/3 các nhà máy công nghiệp trên thế giới, và được

biết tới hầu như ở tất cả các nước và các ngành công nghiệp. Có được sự ứng

dụng rộng rãi như trên là do Intouch có những đặc điểm và tính năng ưu việt

sau:

Khả năng đồ họa với độ phân giải cao.

Môi trường phát triển ứng dụng có xu hướng tạo điều kiện cho nhiều

người sử dụng, góp phần nâng cao năng suất cũng như kỹ thuật cộng tác trong

công việc.

Các ký hiệu đồ họa mang tính độc lập mạnh mẽ với việc viết code và

kết nối phần cứng được tích hợp, có chức năng trong việc duy trì hoạt động kỹ

thuật thông qua tái sử dụng và tiêu chuẩn hóa.



Thao tác linh hoạt với tính năng viết lệnh và đồ họa hoàn hảo cho phép

các kỹ sư trong quá trình vận hành và giám sát có thể nhanh chóng thay đổi

chức năng ứng dụng.

Môi trường ứng dụng của Intouch cho phép quản lý tập trung đồng thời

triển khai từ xa ứng dụng HMI tại các trạm vận hành.

Bên cạnh đó, Intouch còn có tính năng xử lý và giám sát dữ liệu bên

trong.

Quan trọng nhất đó là các đặc tính vận hành, cung cấp, giám sát rõ ràng,

chính xác, có khả năng mở rộng dữ liệu thông tin.

Có thể nói bằng việc ứng dụng Intouch, các kỹ sư thiết kế cũng như các

kỹ sư vận hành sẽ hoạt động năng suất hơn và có điều kiện phát huy tính sáng

tạo trong việc thiết kế cũng như lựa chọn hướng vận hành sao cho tiết kiệm,

hợp lý. Một ứng dụng SCADA xây dựng trên Intouch sẽ đáp ứng tốt các tiêu

chuẩn cần thiết về độ an toàn, tin cậy và góp phần tăng cường khả năng bảo trì

cho toàn hệ thống.

Không chỉ có vậy, một hệ thống công nghiệp hay bất kỳ dây chuyền

công nghiệp nào cũng không duy trì hình thức và cơ cấu hoạt động liên tục.

Với những yêu cầu đặt ra về ứng dụng công nghệ mới, giảm giá thành sản

phẩm, thay đổi mẫu mã… Thì vấn đề tất yếu là phải phát triển ứng dụng.

Intouch giúp giảm chi phí khi phải tiến hành quá trình này vì khi chu trình hoạt

động thay đổi, kỹ thuật viên hoàn toàn có khả năng thể hiện sự thay đổi này

trên Intouch mà không cần thay đổi phần mềm hay tốn thêm bất kỳ chi phí nào

khác.

Intouch gồm có 3 chương trình chính :

1/ Intouch Application Manager

2/ WindowMaker

3/ WindowViewer



Intouch application manager: dùng để tổ chức các phần mêm mà người sử

dụng tạo ra

WindowMaker : là môi trường phát triển các ứng dụng của Intouch.Đây là nơi

người dùng thiết kế giao diện mong muốn, liên kết các hình ảnh trong ứng

dụng với các thiết bi ngoại vi và các phần mềm ứng dụng khác.

WindowViewer : là môi trường chạy các ứng dụng mà ngườ dùng tạo ra trong

WindowMaker

II. Tính Năng của Intouch

a. Tính Mạnh mẽ, tinh tế, dễ sử dụng

Trong một dự án với yêu cầu phải thiết kế một hệ thống giám sát

SCADA, vai trò chính của Intouch là thiết kế giao diện tương tác giữa người và

máy (HMI). Khi đó, phần mềm ứng dụng sẽ đồng thời thực hiện vai trò trong

cả hai quá trình thu và phát tín hiệu tác động.

Quá trình thu được thực hiện thông qua việc xử lý tín hiệu có được từ

thiết bị vận hành trong thực tế. Khi đó phần mềm sẽ lấy các tác động thực làm

điều kiện để thay đổi các thuộc tính đã được định nghĩa trước đó (màu sắc,

kích thước, khoảng cách, hình dạng…). Các thuộc tính này được hiển thị trực

tiếp trên màn hình giám sát.


Tín hiệu tác động thực Phần mềmCác thuộc tính trên màn

hình hiển thị

Hình 3. Vai trò của phần mềm khi thực hiện quá trình thu tín hiệu


Quá trình phát là quá trình tác động trở lại thiết bị và được tiến hành bởi

nhân viên giám sát. Đây thực chất là quá trình mà phần mềm nhận quyết định

thực thi, chuyển hóa thành tín hiệu và đưa tới các biến để tác động trực tiếp

vào quy trình vận hành của dây chuyền sản xuất.

Như vậy, tính năng cơ bản của Intouch khi được ứng dụng trong việc

xây dựng một hệ thống SCADA thực chất là vai trò của môi trường trung gian

mà thông qua đó thực hiện được cả hai chiều tác động: thu và phát tín hiệu.

Khả năng đồ họa Archestra A độ phân giải mạnh mẽ

Môi trường phát triển và sắp xếp cho nhiều người sử dụng, thân thiện, linh hoạt

nâng cao cho năng suất kỹ thuật cộng tác.

Ký hiệu đồ họa Archestra A độc lập mạnh mẽ với công việc viết và kết nối tích

hợp để duy trì hoạt động kỹ thuật thông qua tái sử dụng và tiêu chuẩn hóa.

Mạnh mẽ và độ linh hoạt chưa từng có với tính năng viết và đồ họa hoàn hảo

cho phép các kỹ sư phần mềm cũng như người không biết lập trình, người mới

học có thể nhanh chóng thay đổi chức năng ứng dụng.

Hoàn thành điều khiển với Wonderware Development Studio, cung cấp

môi trường phù hợp duy nhất cho việc quản lí tập trung và triển khai từ xa ứng

dụng HMI khắp mọi nơi, trong đó có Wonderware Compact Panel thế hệ mới.

Tính mở rộng cấp độ cao từ HMI node đơn giản cho các giải pháp giám sát cấp

doanh nghiệp sử dụng Wonderware System Platform 3.0.

Các tính năng xử lí và giám sát chất lượng dữ liệu bên trong.


Tín hiệu tác động Phần mềm Thiết bị vận hành

Hình 4. Vai trò của phần mềm khi thực hiện quá trình phát tín hiệu

Biến tác động


Tương thích với ứng dụng phần mềm Intouch

Các đặc tính vận hành cung cấp giám sát rõ ràng, chống ồn, chính xác, mở

rộng số lượng thông tin.

Phần mềm Intouch 10.0 giúp kỹ sư hoạt động có năng suất và sáng tạo hơn

trong việc xây dựng ứng dụng HMI, SCADA và MES trực giác, an toàn, tin

cậy và có khả năng bảo trì, đồng thời giảm chi phí phát triển ứng dụng.

b. Tính năng giám sát đột phá:



Phần mềm Intouch 10.0 giúp bạn nhanh chóng và dễ dàng phát triển hiển thị đồ

họa cho các quá trình công nghiệp thời gian thực của bạn. Intouch 10.0 cung

cấp toàn bộ đồ họa từ ký hiệu như hình cung, hình cong… và điều khiển thông

dụng Microsoft Window cũng như khả năng tạo dáng phức tạp bằng cách kết

hợp các hình dáng đơn giản hơn. Bên cạnh đó, thao tác đồ họa tiên tiến cung

cấp điều khiển mạnh mẽ và chính xác, thông qua tính linh hoạt bên trong hay

vẽ đồ họa như tính trong suốt, đường, hướng, kích cỡ, vị trí, có thể thấy được

cho phép kỹ sư thể hiện khả năng tưởng tượng và sáng tạo để đưa ra môi

trường tự động hóa một nét đặc trưng, tính thiết thực và hiệu quả.

c. Thư viện kí hiệu sẵn sàng cho sử dụng : wizards…

Intouch 10.0 được trang bị một thư viện kí hiệu Archestra chứa đến hơn 500 kí

hiệu đồ họa ArchestraA thiết kế chuyên dụng, hầu hết có đều có tính năng theo

yêu cầu đã được hợp thành, cho phép bạn truy cập drag-and-drop (kéo và thả)

để xây dựng các yếu tố kỹ thuật. Các kí hiệu có thể được sử dụng bên ngoài

các bộ phận kỹ thuật hay được định chỉnh theo yêu cầu. Bạn cũng có thể bổ

sung kí hiệu thế hệ mới hay kí hiệu được chỉnh sửa, hay tạo ra các thư viện kí

hiệu đặc biệt phù hợp với yêu cầu kỹ thuật và phát triển của bạn.



d. Tính đa dụng và khả năng mở rộng

Các chức năng gốc phù hợp với việc cung cấp thông tin về chất lượng cho dữ

liệu thu thập dưới dạng thích hợp làm cho việc giám sát và phản ứng với sự

thay đổi chất lượng dữ liệu thực sự dễ dàng.

Môi trường đồ họa của Intouch 10.0 cung cấp tính năng mạnh mẽ và là sự lựa

chọn ưu việt để sử dụng hay trộn đồ họa vectơ, đồ họa nhị phân, điều khiển

NET, điều khiển ActiveX thế hệ cũ.



Kí hiệu Archestra hỗ trợ trực tiếp điều khiển NET nhúng, bạn có thể tự do mở

rộng ứng dụng không giới hạn mà không phải lập trình. Chúng cũng cung cấp

truy cập điều khiển tiêu chuẩn như Web Browser, ứng dụng màn hình, công cụ

vẽ bản đồ, các thành phần ERP và bất kỳ ứng dụng khác tạo ra điều khiển theo

NET.



e. Môi trường phát triển đơn giản, mạnh mẽ

Wonderware Development Studio duy trì và mở rộng tính năng dễ sử dụng

truyền thống của Wonderware và giờ đây là cả môi trường phát triển tích hợp

phổ biến cho Wonderware Platform 3.0 và Intouch 10.0 để cấp nguồn, độ tin

cậy, tính mở rộng cấp độ cho kỹ sư và nhà phát triển từ ứng dụng HMI nhỏ

nhất đến mạng tự động hóa cấp doanh nghiệp, tất cả đều nằm trong một bộ

công cụ thích hợp duy nhất



Archestra IDE trong cả Intouch 10.0 và System Platform 3.0 cung cấp các đặc

tính mạnh mẽ cho nhiều người sử dụng, thoát và đăng kí đối tượng và kí hiệu

phát triển, báo cáo đồ họa lại cho nhà phát triển về những thay đổi đáng kể của

các thành viên trong nhóm sử dụng.

ArchestraA IDE cho phép truy cập tốc độ cao về những thay đổi thông qua ứng

dụng và thông qua các nốt PC đa kết nối.

f. Tiêu chuẩn hóa, tổ chức, chỉnh sửa

Intouch 10.0 HMI cho phép bạn nhanh chóng tạo ra ứng dụng tuân theo các

tiêu chuẩn công ty đủ linh hoạt để được triển khai chiến lược thông qua một tổ

chức sử dụng các thiết bị thích hợp nhất.

Phần mềm Intouch 10.0 cung cấp giám sát dự án theo trật tự giúp Intouch 10.0

HMI đưa cơ sở dữ liệu vào quản lí theo nhóm được tổ chức sẵn để đơn giản

hóa khởi tạo và duy trì ứng dụng Intouch 10.0.



Chuyển đổi phân giải cung cấp việc lập bậc thang thời gian thực giữa các độ

phân giải màn hình do đó bạn có thể theo dõi và phát triển ứng dụng của

Intouch 10.0 trên nhiều độ phân giải màn hình mà không phải thay đổi ứng

dụng.

III. Các biến thực thi trong Intouch.

1 .Sơ lược:

Có thể hiểu một cách đơn giản, biến thực thi ở đây là “cách thức để

thiết bị và phần mềm có thể nói chuyện với nhau”. Cách thức này được cụ thể

hóa bằng quan sát trực quan trên cơ sở logic lập trình theo tương tác hai chiều

sau:

+ Khi thiết bị thực tạo ra tác động về mặt tín hiệu thì tương ứng với một

sự thay đổi thuộc tính được hiển thị trên phần mềm.

+ Khi tương tác trên phần mềm thì tạo ra tín hiệu mà ứng với tín hiệu đó

thì thiết bị có trạng thái vận hành thích hợp.


Mô hình thực Biến tác động Thuộc tính được hiển thị

Hình 5. Tương tác trực quan thực hiện thông qua biến tác động


Từ đó, có thể nhận ra vấn đề cốt lõi trong việc xây dựng hệ thống SCADA

thực chất là quá trình xây dựng giao thức liên kết giữa mô hình thực tế và

mô hình mô phỏng thông qua các biến tác động.

Nguyên lý trên đây không phải là nguyên lý thiết kế và vận hành của

riêng Intouch hay bất kỳ một phần mềm nào, đó là cơ sở cho mọi ứng dụng có

hướng đi xây dựng trên nền tảng SCADA.

Để giải bài toán về việc xác định và xây dựng biến tác động trong bất kỳ

một dự án thiết kế SCADA nào, chúng ta xét đến một ví dụ đơn giản với các

dữ kiện ban đầu là thông tin về các thành phần liên quan bên trong như sau:

a) Thiết bị vận hành: là một khối lập trình logic với các ngõ I/O. Thiết bị hoạt

động dựa trên các điều kiện được lập trình sẵn theo nguyên tắc: nhận và xuất

tín hiệu. Tín hiệu nhận là tín hiệu lệnh, tín hiệu xuất là tín hiệu thực thi tương

ứng.

b) Phần mềm: khi xét tới phần mềm một cách độc lập với thiết bị thì phần mềm

chỉ có chức năng tạo giao diện sao cho giống với mô hình thực tế, từ đó tiến

hành lập trình bên trong phần mềm để mô phỏng quá trình thực thi của mô

hình thực tế.

+ Từ hai dữ kiện khởi đầu nêu trên, chúng ta có một nhận định ban đầu về

biến tác động dựa trên mối liên hệ sau: lập trình sao cho mô phỏng hoạt động

một cách tương ứng với mô hình trên thực tế.

+ Không chỉ có vậy, với yêu cầu là xây dựng một hệ thống SCADA thì

một yêu cầu cần đáp ứng đó là: xây dựng được một chu trình giám sát và thu

thập dữ liệu.

=> Kết hợp hai điều kiện trên đây, chúng ta đưa ra lời giải cho bài toán xác

định biến tác động như sau:

Sử dụng chính tín hiệu từ các ngõ xuất/nhập để làm biến trong việc

lập trình mô phỏng trên phần mềm.



+ Kiểm tra cách chọn biến tác động trên về mặt lý thuyết, có thể thấy rằng:

Khi mô hình thực tế hoạt động, ứng với mỗi trạng thái xuất/nhập tín

hiệu ở các ngõ I/O thì trên phần mềm sẽ có một mô phỏng đồng thời và tương

ứng.

Từ các tín hiệu xuất/nhập, với những điều kiện được lập trình từ trước

có thể xác định được kết quả của việc thực thi trong hệ thống. Như vậy, hoàn

toàn có khả năng trong việc chọn một thuộc tính hiển thị dạng thông tin phù

hợp, tương ứng với tín hiệu xuất/nhập để báo cáo kết quả thực thi trên màn

hình hiển thị thuộc giao diện tương tác của phần mềm. Nói cách khác, đây

chính là quá trình nhận và xử lý dữ liệu để chuyển thành các thông báo hiển thị

trên màn hình giám sát, là bản chất của một quá trình SCADA.

Dù rằng mỗi hãng phần mềm SCADA có một phương pháp riêng biệt

trong việc thiết lập ngôn ngữ lập trình và lựa chọn cách thức thể hiện trạng thái

vận hành thực. Nhưng cốt lõi của vấn đề ở đây đó là: các biến tác động lấy từ

chính tín hiệu xuất/nhập sẽ được gán làm tên cho các đối tượng trong lập

trình mô phỏng.

Xuất phát từ nhận định nêu trên, các biến thực thi trong phạm vi đề tài

với ứng dụng trên phần mềm Intouch sẽ là tín hiệu được lấy từ các cổng I/O

của khối PLC Fx1N. Các tín hiệu này sau khi được đặt cho một tên biến tương

ứng (tagname), sẽ được gán làm tên cho các đối tượng mô phỏng trên giao diện

được tạo trong môi trường của phần mềm Intouch. Các đối tượng mô phỏng

này sau khi được thiết lập các thuộc tính hiển thị kết hợp với điều kiện lập trình

lấy từ các biến tác động sẽ cho ta một hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu của

“dây chuyền phân loại và dán nhãn sản phầm” theo đúng yêu cầu đã đề ra.

2 . Các thuộc tính hiển thị trên Intouch.

Các thuộc tính hiển thị trên giao diện tương tác của phần mềm trên thực

tế là việc đáp ứng các trạng thái theo những điều kiện lập trình đã định sẵn.

Các trạng thái đáp ứng được thực hiện trong chương có liên quan tới các yếu tố

sau:



Màu sắc (Color):

Có thể nói, ngay từ thời kỳ đầu màu sắc đã được sử dụng trong giám sát

lập trình SCADA. Ở hình thức đơn giản, mỗi tác động sẽ tương ứng với một

màu sắc hiển thị nhất định. Sự thay đổi tín hiệu tác động sẽ dẫn tới sự thay đổi

màu sắc trên màn hình giám sát. Sự thay đổi này rất dễ nhận thấy và căn cứ

vào đó có thể biết được trạng thái vận hành hiện tại.

Kích thước (Object size):

Khi cần mô phỏng những quá trình dịch chuyển theo xu hướng không

gian và thời gian, để hiện thực hóa chuyển động của sự vật và sự kiện, phần

mềm Intouch cho phép lập trình viên tạo ra sự thay đổi về mặt kích thước (độ

dài, rộng, chiều cao, bề ngang, bề dọc…) tương ứng với từng giai đoạn và thời

điểm của quá trình chuyển động.



IV. CÀI ĐẶT INTOUCH 10 :A. Hướng dẫn cài đặt và sử dụng Intouch 10:

chọn next để tiếp tục cài đặt



=> finish để kết thúc.khởi động Intouch :



Giao diện Intouch hiện lên:

Chọn File => New để mởWindow mới



chọn next ,sau đó nhập tên vào :

chọn vào cửa sổ vừa mới tạo rồi chọn vào WindowMaker



chọn vào file => new window

nhập tên vào cho window

Chọn màu cho windowColor



mở window mới lên

B. Crack intouch : vào help trong window vào help => About WindowMaker

chọn vào tab View Licence xuất hiện tab : Achestra Licience Manager



chọn file install Licence File..

chọn đường dẫn đến file WWSUITE.LIC =>OPEN



Xong chọn file exit.

C . Lập trình giao diện trong Intouch:

Đặc tính này cho phép thực thi một đoạn chương trình khi click vào đối tượng:

Application:

Chọn đăctính này thì cửa sổ viết lệnh Application Script sẽ xuất hiện :



Đây là dạng lập trình sử dung ngôn ngữ IF-THEN-ENDIF (ngôn ngữ nếu-thì

rất đơn giản )

Phần chính của cửa sổ là một ô text dùng để viết lệnh.các nút bên dưới ô text là

các nút tắt giúp cho việc viết lệnh nhanh hơn.Các nút trong mục Funtion là các

hàm, ta có thể sử dụng các hàm trong mục này khi viết chương trình.

Trong ô condition Type : ta chọn biến cố thực thi lệnh.cửa sổ viết lệnh này có

3 biến cố như sau :

- On key Down : thực thi đoạn lệnh một lần khi click vào đối tượng.

- While Down : thực thi đoạn lênh sau mỗi chu kỳ, khi chọn biến cố này thì bên

phải ô Condition Type sẽ xuất hiện ô Every cho phép nhận chu kỳ khi thực thi

lệnh.

- On Key Up : thực thi đoạn lệnh một lần khi nhả chuột.

Đặc tính Show window: Đặc tính này cho phép hiển thị một Form khi click

vào đối tượng.hộp thoại định dạng của đặt tính này như sau:



hộp thoại chứa các form trong chương trình. ta chọn các form mong muốn rồi

nhấn ok .khi chạy chương trình Click vào các đối tượng thì các form sẽ được

hiện ra.

Hide window : đặc tính này cho phép đóng một Form khi click vào đối

tượng.Việc định dạng tương tự như Show window.



V.Cài đặt keepServerEX-OPC linka. Keepware :

chạy file setup

chọn next để tiếp tục cài đặt



chọn Finish để kết thúc việc cài đặt



b. Hướng dẫn Crack keepWare :

vào help => xuất hiện bảng Licence a driver…

chọn Simens S7 MPI => chọn vào nút License : xuất hiện bảng



:

sau đó vào file cài đặt chạy file keygen xuất hiện bảng

chọn Driver Name : siemens S7 MPI divice Driversau đó xuât hiện licence,copy licence

sau đó mở lại bảng :

paste số vừa copy vào rồi chọn ok.xuất hiện bảng Unlock :



copy computer ID sau đó trở lại bảng

để paste computer ID vào xuât hiện Unclock : copy số này rồi trở lại bảng :

paste vào Password rồi chọn ok.bây giờ bạn có thể sử dụng Driver của Simens S7 MPI..



c. Viết Chương Trình Điều Khiển

Trên cơ sở dựa vào nguyên lý hoạt động của hệ thống và cấu trúc phần cứng

của hệ thống ta viết chương trình cho hệ thống sử dụng chương trình GX

Developer .

Viết chương trình sử dụng dạng Lader.

Sử dụng các thanh công cụ trên toolbar và Click vào project -> chọn New

project, khi đó xuất hiện bảng thông báo , ta chọn PLC FX3U và loại chương

trình viết.

sau khi chọn loại PLC ta tiến hành viết chương trình.





d .Tổng quan về KeepWare 4.0 -OPC link 8.0:

+ Giới thiệu sơ lược về Kepware OPC:

KEPServerEX là ứng dụng windows 32 bit với nhiệm vụ là truyền tải dữ

liệu thông tin từ các hệ thống cũng như các thiết bị ngoại vi trong công nghiệp

trở thành các “ứng dụng khách” đối với máy tính cá nhân của chúng ta.

KEPServerEX được liệt vào loại ứng dụng “Server”. Cụm từ “ứng dụng

client/server” khá quen thuộc vì được dùng nhiều trong các phần mềm liên

quan tới kiểm tra hay kinh tế. Trong thị trường công nghệ, nó thường mang ý

nghĩa là sự chia sẻ thông tin của quá trình sản xuất giữa ứng dụng rộng rãi của

các phần mềm giao diện người máy và việc lưu trữ, giám sát thông tin trong

thiết bị, nhằm mở rộng các ứng dụng MES và ERP.

Không kể những mảng phục vụ cho ngành kinh tế, các ứng dụng

client/server có một nhiệm vụ khá phổ biến: đó chính là phương thức tiêu

chuẩn trong việc chia sẻ dữ liệu. Trong lãnh vực công nghiệp, rất nhiều công

nghệ client/server đã được phát triển hơn 10 năm qua. Lúc đầu, các công nghệ

này thường mang tính chất đơn lẻ. Trong một số trường hợp thì những hệ

thống đơn lẻ này vẫn được sử dụng rộng rãi tuy nhiên vẫn còn tình trạng không

sử dụng được đối với các ứng dụng thứ ba. Những ngày đầu phát triển của

windows, Microsoft đã cung cấp một kĩ thuật client/server chung gọi là

DDE(Dynamic Data Exchange).DDE đã xây dựng một cấu trúc cơ bản giúp

đáp ứng rất nhiều ứng dụng của các nhà cung cấp để chia sẻ dữ liệu, nhưng có

vấn đề phát sinh. DDE không thiết kế dành cho ngành công nghiệp. Nó thiếu

tốc độ cũng như độ ổn định trong việc thiết lập các thông số. Tuy nhiên, không

thể phủ nhận DDE trong vai trò chủ lực của cấu trúc client/server, bởi nó được

sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ứng dụng của windows. Trong cùng thời

điểm đó, thị trường xuất hiện nhiều bản cải tiến của các nhà cung cấp được

phát triển dựa trên nền DDE. Những cải tiến này đưa ra vài đặc điểm về tốc độ



cũng như độ tin cậy của DDE nhưng những người trong lãnh vực kĩ thuật đồng

ý rằng, tốt hơn là cần phát triển một hệ thống mới.

Với sự xuất hiện của hệ thống vận hành 32 bit, và lợi ích của

Ethernet để truyền tải thông tin giữa các thiết bị, thì cần thiết có sự trao đổi

thông tin giữa các ứng dụng phần mềm một cách nhanh và “sạch” hơn. Đây là

chỗ mà OPC tuyên bố sự ra mắt của nó trong nền công nghiệp.

+ Cấu trúc của OPC server:

OPC(OLE for Process and Control) servers cung cấp một phương thức tiêu

chuẩn cho phép nhiều ứng dụng công nghiệp chia sẻ dữ liệu một cách nhanh và

mạnh mẽ. Server OPC theo kiểu này được thiết kế để đáp ứng đòi hỏi trong

môi trường công nghiệp.

Server OPC được thiết kế theo kiểu chương trình 2 phần. Phần chính yếu

cung cấp tất cả các liên kết của OPC và DDE và còn thêm các chức năng giao

diện người dùng. Phần thứ hai gồm các driver truyền thông. 2 phần này cho

phép ta thêm vào nhiều lựa chọn cho ứng dụng SCADA bằng cách tận dụng

sản phẩm của server OPC đơn như việc giảm thời gian làm quen với phần mềm

bằng với tiến độ dự án phát triển.

Kĩ thuật OPC phản ánh được sự chuyển đổi từ những giải pháp riêng khép

kín chuyển sang cấu trúc mở mà qua đó đã cung cấp nhiếu công cụ có giá trị

cao dựa trên các tiêu chuẩn đã ban hành.

+ Cách thức truy nhập KEPServerEX:

Một ứng dụng khách dựa trên nền Windows phải được kiểm

duyệt dữ liệu từ chương trình KEPServerEX. Trong phần này ta sẽ tóm gọn các

ý căn bản trong việc kết nối một số lượng phần tử khách OPC tới

KEPServerEX.

Giả sử như ta đã thiết lập cấu hình của chương trình

KEPServerEX bằng cách chọn driver và thiết lập thông số phù hợp, hay là cho



thực thi chương trình mô phỏng demo có sẵn trong KEPServerEX. Để đơn

giản hơn, dự án Simdemo sẽ được dùng cho tất cả các ví dụ có trong phần này.

Trước khi bắt đầu ví dụ, chúng ta khởi động KEPServerEX

bằng cách chọn nó trong Start Menu hoặc biểu tượng trên desktop. Khi mà

server đã được gọi, thì chọn File/Open để gọi dự án “Simdemo”.

KEPServerEX luôn sẵn sàng khi chúng ta mở một dự án có sẵn hoặc thiết lập

ít nhất một kênh và thành phần trong dự án mới. Sau khi chọn xong dự án,

trong trường hợp cụ thể này là Simdemo, KEPServerEX sẽ tự động gọi dự án

ra khi một dự án khách yêu cầu bộ phận server OPC của KEPServerEX.

Người sử dụng luôn có thể tạo các “tags” trong chương trình

KEPServerEX. Ưu tiên hàng đầu trong OPC, các tag đã được định nghĩa mang

tới cho người thiết kế khả năng tạo các nhận dạng cho dữ liệu các thiết bị thành

phần. Giả sử thanh ghi 1000 chứa giá trị của những phần đã tạo, nếu không

định nghĩa tag thì ứng dụng DDE có thể truy xuất trực tiếp thanh ghi 1000.

Dùng cách định nghĩa tag, một tên nhận dạng được tạo ra theo kiểu như

“PartsMade”. Giờ thì DDE có thể truy xuất dữ liệu qua tên mới này, xóa bỏ

thông tin ở mức độ máy từ các ứng dụng khách và giữ nó trong mức độ của

server mà nó phụ thuộc. Tên mới này, hữu dụng cho DDE mà cũng cần thiết

cho OPC khách. Đối với OPC khách thì các tags đã định nghĩa đảm nhiệm vai

trò to lớn hơn. Giống như ví dụ về DDE, các tag cho phép ta tạo tên cho các dữ

liệu thành phần và lưu thiết lập của các tag đó trong server. OPC khách có một

lợi ích chính vượt trội hơn DDE khách. OPC khách có thể tìm các tag đã định

nghĩa trong chương trình KEPServerEX, cho phép ta chỉ định và chọn tag một

cách đơn giản để đưa nó vào trong dự án OPC khách.

+ Sử dụng các driver KEPServerEX:

Một phần của sự đổi mới thiết kế của công nghệ server

OPC/DDE của Kepware là sự tách rời của driver giao thức phần cứng từ công

nghệ server. Sự phân tách này cho phép người dùng sử dụng một hay nhiều



driver trong server cùng một lúc. Mỗi driver thì có một file help riêng của nó

để cung cấp thông tin trên các thành phần được hỗ trợ, các thông số kết nối, đi

dây cáp, gán địa chỉ, và thông điệp báo lỗi.

File help của driver có thể chứa tất cả thông tin chúng ta cần để

kết nối thiết bị tới máy tính để mà server có thể truyền thông với nó. Nếu

server không thể truyền thông với thiết bị, thì hãy kiểm tra các thông điệp báo

lỗi và tra ý nghĩa của nó trong file help.

+ Kết nối tới KEPServerEX từ OPC QuickClient của Kepware:

OPC Quick Client của Kepware là một giao diện có thể sử

dụng để kết nối với KEPServerEX. Trong ví dụ này thì OPC Server được sử

dụng là Version 4.41.163 và OPC client được sử dụng có version 4.20.66. Các

bước tiếp sau đây sẽ chỉ ra cách để tạo kết nối OPC tới KEPServerEX từ Test

Client bằng cách dùng dự án tự khởi động từ server hoặc khởi động ứng dụng

khách bằng tay và tạo dự án. Cả hai ví dụ dùng dự án “SimDemo.opf” được

cung cấp với server đã thiết lập.

Giao thức truyền thông OPC.

OPC là thuật ngữ viết tắt của OLE (Object Linking and Embedding) for

Process Control – Phương thức liên kết và nhúng đối tượng phục vụ cho quá

trình điều khiển, là một dạng giao thức chuẩn, dùng trong truyền thông công

nghiệp. Các tiêu chuẩn kết nối trên OPC có thể tương tác qua lại nhằm phục vụ

cho việc định hình, phân tích, giám sát điều khiển giữa các máy tính, thiết bị

thông tin và vi xử lý. Liên kết OPC trở thành sự lựa chọn lý tưởng cho các ứng

dụng liên quan đến việc thiết lập một hệ thống SCADA, do tính tương tác hai

chiều của OPC trong việc kết nối tín hiệu và tương tác ứng dụng trên phần

cứng cũng như giao diện phần mềm.

Một giao thức OPC thông thường gồm 2 phần chính:



OPC Server (OPC quản lý): được cài đặt vào các thiết bị cấp thực thi (sensor,

actual…), và các thiết bị có chức năng định hướng quá trình hoạt động (PLC,

vi xử lý…). Từ một OPC server có thể chia ra truyền dữ liệu cho nhiều OPC

client

OPC Client (OPC trạm): được thiết lập tại các bộ phận, thiết bị có chức năng

giám sát và điều khiển (controller, HMI…)

Thông qua OPC server, kỹ thuật viên vận hành tiến hành các thao tác

thu thập số liệu, đồng thời gửi các thông số điều khiển cho các thiết bị cấp thực

thi thực hiện. Tiến trình song song này ngày càng thể hiện rõ tính ưu việt trong

các hệ thống giám sát công nghiệp hiện đại.

e. Phương thức liên kết OPC.

Phương thức liên được sử dụng trong giao thức OPC để kết nối OPC

server với OPC client được mô tả theo hình vẽ dưới đây:

Hình 11. Phương thức liên kết OPC giữa PC1 và PC2.


OPC serverGiao diện HMI Link (liên kết)

Mô phỏng

OPC serverLink (liên kết)

Chương trình định dạng

Chương trình định dạng

PC1

PC2


Theo phương pháp liên kết này, tồn tại một cầu nối làm trung gian giữa OPC server

và OPC client. Trung gian này có tác dụng Link (liên kết) OPC server với OPC client.

Quá trình liên kết này diễn ra đồng thời với việc truyền tải và tương tác tín hiệu tác

động qua lại. Kết quả của quá trình được xuất ra màn hình hiển thị để quan sát viên có

thể kiểm tra được rằng trình tự tác động, cũng như các bước vận hành có diễn ra đúng

quy trình hay không.

Nguyên lý liên kết trên đây còn cho thấy rằng, bất kỳ tín hiệu nào xuất

hiện trong quá trình mà không khớp với thông số thực thi gửi đi hay thông số

tác động thu về sẽ trở thành biến sự cố. Biến sự cố này giúp phát hiện kịp thời

lỗi phát sinh trong quá trình vận hành. Nhờ đặc điểm này mà ứng dụng OPC

luôn được lựa chọn làm phương thức liên kết trong các dự án xây dựng quy

trình giám sát SCADA.

Phương pháp liên kết OPC trong phạm vi đề tài thể hiện mối tương quan giữa

ba thành phần chính theo hình vẽ sau:

Hình 12. Mối liên hệ giữa các thành phần theo giao thức OPC.


LinkIntouchHMI

PLC


Để giải quyết mối liên kết trong phạm vi đề tài, ta tiến hành xây dựng

OPC server và OPC client bằng các công cụ hỗ trợ có tác dụng truyền thông

sau:

OPCLink 8.0: là một công cụ đi kèm trong bộ FactorySuite của

Wonderware, đóng vai trò liên kết OPC server với OPC Client. Trong phạm vi

đề tài, Intouch đóng vai trò là OPC client trong việc giám sát và ghi nhận dữ

liệu từ quá trình vận hành của mô hình phần cứng. Do đó, OPCLink sẽ giữ vai

trò liên kết (Link) các biến tác động từ OPC server với các bộ phận mô phỏng

tương ứng trên Intouch (OPC client).

KEPServerEx V4.0: là sản phẩm của hãng phần mềm Kepware, với

phạm vi ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực liên kết với các thiết bị phần cứng

của hơn 160 hãng thiết bị tự động trên thế giới. Đặc biệt được biết tới với chức

năng truyền thông tín hiệu khi đóng vai trò là OPC server, KEPServerEx V4.0

thực hiện nhiệm vụ lấy biến tác động từ các ngõ I/O trên PLC, rồi từ đó thông

qua OPCLink để liên kết các biến này với các thành phần mô phỏng được thiết

lập trong giao diện HMI.

Trong thực tế hiện nay, có nhiều hãng phần mềm với những phương

pháp thiết kế giao diện và xây dựng môi trường tương tác HMI khác nhau.

Tương ứng với mỗi phương pháp này có một phương thức liên kết truyền

thông OPC riêng. Tuy nhiên, dù theo hình thức nào thì các phương pháp ấy

vẫn có một mục đích chung nhất trong ứng dụng là để xác định và liên kết các



biến tác động. Các biến này sau đó sẽ được sử dụng làm địa chỉ trực tiếp cho

việc lập trình các thứ tự tác động trên giao diện giám sát HMI.

f. Để tạo được tag trong OPC thì phải cài đặt OPC link:

chọn next để tiếp tục việc cài đặt :



chọn finish để kết thúc

g. Để xuất bản thông số từ biểu đồ Ra Word ,Exel phải cài đặt Active Factory



chọn next để tiếp tục việc cài đặt :



chọn Finish để hoàn tất cài đặt

Active Factory : Query và Trend dùng để xuất dữ liệu ra dạng biểu đồ tích

hợp trong MS Word và Exel để bạn có thể quản lý hoạt động của dây chuyền

công nghệ



Trong nhà máy, việc phân tích đánh giá, tổ chức hệ thống cơ sỡ dữ liệu là rất

quan trọng , với các hệ thống điều khiển cơ sở dữ liệu giúp quá trình vận hành

ổn định, an toàn.

Các nhà quản lý, các chuyên gia phân tích có được cơ sở thông tin trung thực

để lập kế hoạch xử lý,đánh giá nâng cao chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản

xuất.

ActiveFactory là công cụ phân tích và báo cáo dữ liệu thông tin nhà máy từ

nguồn cơ sở IndustrialSQL Server Phần mềm ActiveFactory là công cụ nền

sẵn có cho các dữ liệu quá trình và truy vấn trên MS Office add-in trong Exel

và Word. ActiveFactory là phần mềm tích hợp hoàn chỉnh với Suite Voyager

của Wonderware thông wa các cổng truy cập website. Dữ liệu hệ thống có thể

được hiển thị theo các định dạng khác nhau cho mọi người theo từng ngữ cảnh

trong nhà máy.

Biểu diễn thông số quá trình dạng đồ thị

Những chức năng chính của ActiveFactory :



+ Hiển thị ( Visualize) : dữ liệu từ sàn nhà máy thông qua các bộ công cụ đồ

thị quá trình (trend) và truy vấn (query) có thể giúp nhân viên vận hành dễ

dàng tìm ra được các câu trả lời như :

- Sự cố của bộ phận này xảy ra khi nào, việc xảy ra sự cố đó kéo theo các ảnh

hưởng đến bộ phận khác ra sao?

- Máy này đã không tham gia hoạt động trong thời gian bao lâu.

Phân tích (Analyze) : việc phân tích quá trình xử lý của nhà máy bằng cách

tăng thêm khả năng thời gian thực và dữ liêu quá trình tới các bảng của Exel.

Dữ liệu phân tích được hiển thị dạng mẫu, biểu đồ định sẵn trong MS

Exel.Nhờ vào đó ngừi vận hành có thể trả lời các câu hỏi như:

- Nhiệt độ trung bình trong 2 giờ gần đây tăng bao nhiêu?

- Trạng thái đầu ra của bộ điều khiển này có điều khiển nhiều không?

Tối ưu hóa ( Optimize) :dữ liệu nhà máy được chia sẻ trong hệ thống mạng cục

bộ, để tận dụng được hết khả năng của hệ thống.

ActiveFactory cho phép xuất các báo cáo, biểu đồ truy vấn dễ dàng lên mạng

internet bằng suite voyager từ dữ liệu nhà máy.

Dữ liệu trên web này luôn được cập nhật online với hệ thống điều khiển, nhờ

vậy dù kỹ sư vận hành hay nhà quản lý ở những nơi rất xa hệ thống cũng có thể

theo dõi, giám sát các hoạt động của nhà máy qua mạng inetrnet.



+ yêu cầu hệ điều hành :

- MS windowXP professional

- MS windowXP Tablet Edition

- MS window 2000

- MS window 2000 Terminal Services

+ các phần mềm đi kèm :

- MS Office 2003

- Wonderware’s Indusrial SOL Server

- Ms internet Explorer, Version 6.0



VI. ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

HỆ THỐNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Đề tài : Hệ thống Điều Khiển Lưu lượng :

1. Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ thống

Nhấn Start hệ thống hoạt động:

-Mortor hút nguyên liệu từ bồ chứa rồi đẩy lên bồn chứa ,kiểm tra áp suất

bằng đồng hồ đo áp suất.

- Bồn chưa sẽ chứa nguyên liệu và khiểm tra đến lượng cần thiết để đưa

nguyên liệu qua dây chuyên xử lý.

- khi start thì lưu lượng được bơm lên bồn.nhấn stop đọng cơ dừng lại.

khi lưu lượng đầy thì động cơ dừng lại.

-lưu lượng được rút ra khỏi bồn khi đến mức 0 thì động cơ mới hoạt động lại

để bơm lên bồn.



2. Mô hình kết nối Intouch trong hệ thống:

3. Tạo form giao diện

Mở chương trình Intouch để tạo giao diện mới.

ta vào File -> New window

giao diện Intouch hiện ra -> nhập tên vào, chọn màu nền .

kéo rộng màn hình để tạo giao diện.

tạo 3 window



4. Lưu Đồ Giải Thuật


KIỂMTRA

D0=0

ĐÔNG CƠ =0

ĐÚNG

ĐỘNG CƠ =1

START

ĐỘNG CƠ = 0

KIỂM TRAD0=0

KIỂM TRA D0=125


5. Tạo giao diện :

A. tạo nút nhấn:

-nhấn vào nút button tạo start/stop :

B. tạo đèn báo :

nhấn vào thư viện wizard -> chọn vào symbol Factory để lấy đèn

C. tạo đồng hồ đo lưu lượng:

- nhấn vào meter trong wizard để lấy ra đồng hồ đo lưu lượng



gán biến cho đồng hồ đo :

Chọn Orientation để gán biến :

nhấp kép chuột vào ô Expression để chọn tag



D. tạo bồn đo lưu lượng :

chọn vào wizard : lấy ra bồn chứa

E. tạo chú thích cho giao diện :



F. tạo Window chart để gán biểu đồ ghi lại thông số giám sát :



6. Mô phỏng Hoạt Động của Hệ Thống

A. GIAI ĐOẠN 1:

nhấn Start :

hê thống hoạt động : lưu lượng được đưa lên:

- Trạng thái ngõ ra được theo dõi ở bảng sau :



B. Giai đoạn 2:

nhấn stop hệ thống ngừng hoạt động:

Trạng thái ngõ ra được theo dõi ở bảng sau :



C. Giai đoạn 3 :

nhấn start hoạt động lại :




D. Giai đoạn 4 :

nhấn Stop dừng động cơ giữa chừng :




VII. Xuất dữ liệu ra MS Word & Exel :

- Sử dụng ActiveFactory -> trend để xuất dữ liệu :

giao diện hiện lên :

gán 2 biến để hiển thị trạng thái ngõ ra:



Trở lại giao diện điều khiển để nhấn nút start/stop . hệ thống sẽ ghi lại lịch nhật

ký làm việc của bạn ra biểu đồ thông qua biến đo thời gian :



1. xuất ra MS Word :

sau khi cài đặt ActiveFactory thì ActiveFactory sẽ tích hợp trên toolbar của

giao diện word :

xuất hiện Direct Query :



Chọn Browe để tìm biến xuất dữ liệu:

Chọn Runreport để xuất ra :



Save file lại: chọn OK

dữ liệu được xuất ra MS Word:



2. xuất ra MS Exel :

sau khi cài đặt ActiveFactory thì ActiveFactory sẽ tích hợp trên toolbar của

giao diện Exel :

next để tiếp tục chấp nhận chọn biến xuất ra Exel

cài đặt lại thời gian và tỉ lệ rồi chọn finish để xuất ra Exel :

dữ liệu được xuất ra :



Dựa vào lịch sử này bạn có thể kiểm tra thông số và tình trạng hoạt động của

dây chuyền công nghệ, từ đó đưa ra phương thức khiểm tra và hoạt động tốt

hơn.



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. GIÁO TRÌNH PLC ĐH CN TPHCM

2. Invensys System , Wonderware OPC link user’guide,2004

3. Invensys System , Wonderware Factory Suite Industrial SQL Server

Historian Administration Guide,2005

4. Invensys System , Wonderware Factory Suite Intouch User Guide,2005


Documents

Tieu Luan Scada Khang