B GIO DC V O TO TRNG I HC BCH KHOA H NI - NGUYN TUN ANH KHI THO, NGHIấN CU H THNG IU KHIN T NG V IU KHIN GIM ST, THU THP D LIU SCADA CHO QU TRèNH SN XUT SN NHANH ATA FAST LUN VN THC S KHOA HC Chuyờn ngnh: IU KHIN V T NG HểA NGI HNG DN KHOA HC : TS NGUYN MINH H H Ni 2011 Luận văn thạc sĩ khoa học LI NểI U t Hin nay, t nc ta bc vo thi k cụng nghip hoỏ, hin i húa, quỏ trỡnh ny phỏt trin nhanh chỳng ta cn trung u t vo cỏc dõy chuyn sn xut t ng húa, nhm mc ớch gim chi phớ sn xut, nõng cao nng sut lao ng v cho sn phm cú cht lng cao Mt nhng phng ỏn l u t ỏp dng t ng hoỏ vo cỏc dõy chuyn sn xut Trong s cỏc h thng tớch hp t ng húa núi chung, h SCADA chim v trớ c bit quan trng bi kh nng thu thp, giỏm sỏt v iu khin u vit cỏc quỏ trỡnh cụng ngh sn xut Vic xõy dng v k tha da trờn cỏc thnh tu k thut truyn thụng, k thut vi x lý v cụng ngh phn mm ó to iu kin cho cỏc hóng t ng húa trờn th gii a nhiu h thng mng ti u v hin i nh ca ALLEN-BRADLEY, SIEMENS, HONEYWELL, Trờn th gii cỏc h thng ny ó c ỏp dng rng rói v hiu qu v cỏc ngnh in lc, du khớ, húa cht, cụng nghip thc phm,giỏm sỏt ụ nhim Hin xu hng xõy dng mt h SCADA din rng cú th ỏp dng vo nhiu lnh vc v m rng trờn phm vi c nc, thm cú th rng hn ang l mc tiờu chớnh cho cỏc nh tớch hp gii phỏp Vi nc ta, ang quỏ trỡnh cụng nghip húa hin i húa, vic ỏp dng h thng SCADA l xu th tt yu ca cỏc ngnh cụng nghip, in lc, du khớCỏc h thng SCADA cho thy li, khớ tng thy vn, mụi trng hin l ang c t mt cỏch cp thit Theo nh hng phỏt trin ú, ti trung vo nghiờn cu gii phỏp xõy dng mt h SCADA din rng trờn c s h thng mng ca Allen-Bradley, ng thi ỏp dng c th cho dõy chuyn pha sn t ng H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học Tờn ti : Nghiờn cu h thng iu khin t ng v iu khin giỏm sỏt thu thp d liu SCADA t xa cho dõy chuyn sn xut sn nhanh ATA FAST Mc tiờu ca ti Trờn c s lý thuyt ca h thng iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu, b iu khin PLC v c s lý thuyt mng truyn thụng cụng nghip, lý thuyt v mng Internet v cỏc ng dng ca Internet tớch hp h thng iu khin t ng, giỏm sỏt v thu thp d liu cho dõy chuyn pha sn Ni dung ca ti Trỡnh by v tớnh cp thit, tớnh khoa hc v thc tin ca h thng iu khin giỏm sỏt quỏ trỡnh sn xut Trỡnh by c s lý thuyt h thng iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu, thit b iu khin , thit b o lng, phn mm xõy dng h iu khin giỏm sỏt Trờn c s lý thuyt s a cỏc la chn v thit b, phn mm xõy dng nờn h iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu cho lun Trỡnh by v i tng cụng ngh sn xut, a cỏc yờu cu cụng ngh, quy trỡnh cụng ngh Cn c vo cỏc bi toỏn cụng ngh ú chn cỏc gii phỏp thit k bi toỏn iu khin giỏm sỏt v x lý d liu cho nh mỏy Sau ó la chn c cỏc gii phỏp thớch hp, ti s i sõu xõy dng cỏc thnh phn h thng, la chn v gii thiu cỏc thit b h thng T ú vit thut toỏn, chng trỡnh, thit lp giao din iu khin giỏm sỏt cho cỏc nh mỏy H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học B cc lun Lun c trỡnh by gm chng : Chng : Tng quan v h iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu SCADA v i tng cụng ngh Chng : Thit k h thng iu khin t ng nh mỏy pha sn ATA FAST Chng : Thit k h thng giỏm sỏt v x lý d liu cho nh mỏy pha sn ATA FAST Chng : Thit k h thng iu khin giỏm sỏt v x lý d liu qua mng internet H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học CHNG I:TNG QUAN V H THNG IU KHIN GIM ST V THU THP D LIU V I TNG CễNG NGH 1.1 H thng iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition ) l mt h thng h tr ngi vic giỏm sỏt v iu khin t xa cp cao hn h iu khin t ng thụng thng H SCADA hin i luụn i cựng giao din ngi mỏy (Human-Machine Interface, HMI), cỏc h thng truy nhp v truyn ti d liu Mt h SCADA truyn thng l mt h thng mng v thit b cú nhim v thun tuý l thu thp d liu t cỏc trm xa v truyn ti v khu trung tõm x lý Trong cỏc h thng nh vy thỡ h thng truyn thụng c chỳ trng v phn cng c quan tõm nhiu hn Nhng nm gn õy, tin b lnh vc truyn thụng cụng nghip v lnh vc phn mm thc s em li nhiu kh nng v gii phỏp mi Theo xu hng hin i, vi kh nng x lý phõn tỏn cú sn h thng truyn thụng cp di (Bus trng, Bus vi x lý ) v cp trờn (Ethernet), thỡ trng tõm ca vic xõy dng h SCADA l la chn cụng c phn mm v thit k giao din v tớch hp h thng ỏnh giỏ mt gii phỏp SCADA cn chỳ ý ti cỏc sau + Kh nng h tr ca cụng c phn mm vi vic thc hin cỏc mn hỡnh giao din , cht lng ca cỏc thnh phn ho cú sn + Kh nng truy cp v cỏch thc kt ni d liu t cỏc quỏ trỡnh k thut (Trc tip t cỏc c cu chp hnh, cm bin, cỏc module vo qua cỏc PLC hay cỏc bus h thng) + Tớnh nng m ca h thng, chun hoỏ cỏc giao din quỏ trỡnh + Kh nng h tr xõy dng cỏc chc nng trao i thụng tin (Messaging) x lý s kin v s c ( Event and Alarm ), lu tr thụng tin (Archive and History) v lp bỏo cỏo (Reporting) H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học + Tớnh nng thi gian thc v hiu sut trao i thụng tin + Giỏ thnh tng th ca h thng 1.1.1 Kt cu c bn ca mt h iu khin giỏm sỏt Mt h thng SCADA thng gm nhng h thng sau: Mt giao din ngi - mỏy HMI (Human - Machine Interface) l cỏc thit b hin th d liu quỏ trỡnh cho ngi hnh v thụng qua ú, ngi hnh quan sỏt v iu khin quỏ trỡnh Mt h thng mỏy tớnh giỏm sỏt thu thp d liu quỏ trỡnh v gi lnh iu khin ti quỏ trỡnh Cỏc thit b u cui t xa RTU (Remote Terminal Unit) kt ni ti cỏc cm bin quỏ trỡnh, chuyn i tớn hiu cm bin sang d liu s v truyn d liu ny v cho h thng giỏm sỏt Cỏc b iu khin kh trỡnh PLC (Programmable Logic Controller) c s dng nh cỏc thit b trng bi s dng cỏc b iu khin ny kinh t hn, linh hot hn, mm hn v cú kh nng cu hỡnh so vi nhng b RTU chuyờn dng H thng truyn thụng bao gm cỏc mng truyn thụng cụng nghip, cỏc thit b vin thụng v cỏc thit b chuyn i dn kờnh cú chc nng truyn d liu cp trng n cỏc iu khin v mỏy ch 1.1.2 Mụ hỡnh phõn cp chc nng sp xp, phõn loi cỏc chc nng t ng hoỏ ca mt h thng iu khin v giỏm sỏt cỏc mụ hỡnh phõn cp hỡnh chúp thng c dựng Vi loi mụ hỡnh ny, cỏc chc nng c phõn thnh nhiu cp khỏc t di lờn trờn Cng cp di thỡ chc nng cng mang tớnh cht c bn hn ũi hi cao hn v nhanh nhy, thi gian phn ng Mt chc nng cp trờn hot ng da trờn cỏc H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học chc nng cp thp hn, nhng ngc li lng thụng tin cn trao i v x lý li ln hn nhiu Qun lý cụng ty Mng cụng ty iu hnh sn xut Mng xớ nghip iu khin giỏm sỏt Bus h thng iu khin Bus trng Chp hnh Hỡnh 1.1 Mụ hỡnh phõn cp chc nng Chc nng ca cỏc cp : - Cp chp hnh Chc nng chớnh ca cp ny l o lng, dn ng v chuyn i tớn hiu trng hp cn thit Thc t a s cỏc thit b cm bin hay chp hnh cng cú phn iu khin riờng cho vic thc hin o lng, truyn ng c chớnh xỏc v nhanh nhy Cỏc thit b thụng minh (cú b vi x lý riờng ) cng cú th m nhn vic x lý v chun b thụng tin, trc a lờn cp trờn - Cp iu khin Nhim v chớnh ca cp iu khin l nhn thụng tin t cỏc b phn cm bin x lý cỏc thụng tin ú theo mt thut toỏn nht nh v truyn t li kt qu xung b phn chp hnh H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học - Cp iu khin giỏm sỏt Cú chc nng giỏm sỏt v hnh mt quỏ trỡnh k thut, cú nhim v h tr ngi s dng vic ci t ng dng, thao tỏc theo dừi, giỏm sỏt hnh v x lý nhng tỡnh bt ng Ngoi mt s trng hp, cp ny cũn thc hin nhng bi toỏn iu khin cao cp nh iu khin phi hp hay iu khin theo cụng thc hoc iu khin trỡnh t.Trong cp ny khụng i hi phng tin, thit b phn cng c bit ngoi mỏy tớnh thụng thng Thụng thng ngi ta ch coi cp di thuc phm vi ca mt h thng SCADA Cp trờn cựng l mụ hỡnh lý tng hoỏ cho mt cu trỳc chc nng tng th Vic phõn cp chc nng nh trờn s rt thun tin thit k h thng v la chn thit b Theo ú cỏc nh sn xut cng a kin trỳc cỏc tng mng thớch hp vi c thự trao i thụng tin ca tng cp 1.1.3 Cỏc ng dng ca h thng SCADA Ngy nay, h thng SCADA c ng dng rng rói hu ht cỏc lnh vc cụng nghip c bit mt s lnh vc sau: + H thng SCADA cho cỏc trm trn bờ tụng, cỏc nh mỏy sn xut xi mng, cỏc nh mỏy ch bin thc phm, nc gii khỏt + H thng SCADA cho h thng chuyn hnh lý v hng hoỏ ti cỏc sõn bay, bn cng + H thng SCADA giỏm sỏt cỏc gin khoan, ng dn du, ng khớ + H thng SCADA cho nh mỏy nc, x lý cht thi, cỏc kho xng du + H thng SCADA cho h thng phõn phi li in + H thng SCADA giỏm sỏt v iu khin cỏc nh mỏy ht nhõn H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học 1.2 Khỏi quỏt v i tng cụng ngh Sn l mt hng c s dng nhiu lnh vc xõy dng dõn dng, cỏc ngnh sn xut vt liu gia dngHin Vit Nam cú rt nhiu nhón hiu sn khỏc gm c sn ngoi nhp Cỏc nh mỏy sn xut sn ca hóng nc ngoi u sn xut trờn nhng dõy chuyn t ng húa, ú cú cht lng n nh Trong cỏc nh mỏy sn ni a, s dng phng phỏp sn xut th cụng, ú cht lng khụng n nh bng, khú cnh tranh vi cỏc hóng khỏc Vỡ vy, cụng ty sn ATA ó mc tiờu xõy dng nờn dõy chuyn sn xut sn t ng sn xut sn phm n nh, cht lng cao, cựng vi ú l h iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu ph v cho cụng vic qun lý sn xut xõy dng c mt h thng SCADA hon chnh cho nh mỏy pha sn, ta phi nm rừ cụng ngh ca nh mỏy ny.S cụng ngh nh mỏy sn S cụng ngh nh mỏy sn ATA FAST trờn hỡnh v 1.1 H v tờn : Nguyn Tun Anh Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học Valve Valve Valve Valve Valve PNA Valve PPA Valve Valve Valve Valve PSCA PSA Valve Valve Valve Valve Valve PSTT Valve Valve Valve Valve 0.00 Pump Pump Pump Pump Pump Valve FIT 0.00 FIT Valve Valve Valve 0.00 FIT Valve Valve 0.00 FIT Pump Valve Valve 0.00 FIT Valve H v tờn : Nguyn Tun Anh Valve Valve Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học Chng trỡnh khuy trn nguyờn liu : H v tờn : Nguyn Tun Anh 102 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 103 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 104 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học Chng trỡnh pha sn H v tờn : Nguyn Tun Anh 105 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 106 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 107 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 108 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 109 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 110 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học H v tờn : Nguyn Tun Anh 111 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học Chng trỡnh x lý d liu Ngụn ng : C# Phn mm lp trỡnh : VisualStudio DotNet2008, Crystalreport9.0 using System; using System.Collections.Generic; using System.ComponentModel; using System.Data; using System.Data.OleDb; using System.Data.Common; using System.Drawing; using System.Linq; using System.Text; using System.Windows.Forms; namespace QuanLySanXuat { public partial class Form1 : Form { public Form1() { InitializeComponent(); } //chng trỡnh x lý cụng thc sn private void button1_Click(object sender, EventArgs e) { oleDbConnection1.Open(); string sqlstr = "SELECT * FROM BangDuLieuNhomSon "; oleDbDataAdapter1.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter1.Fill(ds, "BangDuLieuNhomSon"); DataTable table1 = ds.Tables[0]; DataRow row1 = table1.NewRow(); row1["NhomSon"] = textBox1.Text; row1["Id"] = i; i = i + 1; table1.Rows.Add(row1); row1.AcceptChanges(); table1.AcceptChanges(); ds.AcceptChanges(); oleDbDataAdapter1.Update(ds, "BangDuLieuNhomSon"); H v tờn : Nguyn Tun Anh 112 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học dataGrid1.DataSource = ds.DefaultViewManager; oleDbConnection1.Close(); } private void treeView1_NodeMouseClick(object sender, TreeNodeMouseClickEventArgs e) { string nodeClick = e.Node.Text; string sqlstr = "SELECT * FROM BangDuLieuTenSon WHERE (Nhomson = '"+ nodeClick+ "') "; oleDbDataAdapter1.SelectCommand.CommandText = sqlstr; oleDbConnection1.Open(); DataSet ds = new DataSet(" "); oleDbDataAdapter1.Fill(ds, "NhomSon"); dataGrid1.DataSource = ds.DefaultViewManager; oleDbConnection1.Close(); } private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { this.sanXuatTableAdapter.Fill(this.baocaoDataSet.SanXuat); TreeNode tr, ns; tr = treeView1.Nodes.Add("danh sach nhom son"); string sqlstr = "SELECT NhomSon FROM BangDuLieuNhomSon "; oleDbDataAdapter1.SelectCommand.CommandText = sqlstr; oleDbConnection1.Open(); DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter1.Fill(ds, "NhomSon"); DataTable dt = ds.Tables[0]; for (int i = 0; i < dt.Rows.Count; i++) { ns = tr.Nodes.Add(dt.Rows[i][0].ToString()); } treeView1.ExpandAll(); oleDbConnection1.Close(); } H v tờn : Nguyn Tun Anh 113 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học //Chng trỡnh x lý d liu sn xut //Hin th bng d liu sn xut private void bngDLiuSnXutToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e) { crystalReportViewer1.Visible = false; dataGridView1.Visible = true; } // Tỡm kim d liu theo tờn ngi hnh, to file bỏo cỏo private void toolStripMenuItem1_Click(object sender, EventArgs e) { BaoCaoTenNguoiVanHanh nvh = new BaoCaoTenNguoiVanHanh(); nvh.ShowDialog(); crystalReportViewer1.Visible = true; dataGridView1.Visible = false; string tennvh = nvh.tennguoivanhanh; string sqlstr = "SELECT Thoigian, NguoiVanHanh, NhomSon, TenSon, SanLuong FROM SanXuat WHERE (NguoiVanHanh = '" + tennvh + "')"; oleDbDataAdapter2.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter2.Fill(ds); baocao ct = new baocao(); ct.SetDataSource(ds); crystalReportViewer1.ReportSource = ct; } // Tỡm d liu theo tờn sn phm, to file bỏo cỏo private void toolStripMenuItem2_Click(object sender, EventArgs e) { BaoCaoTenSanPham tsp = new BaoCaoTenSanPham(); tsp.ShowDialog(); crystalReportViewer1.Visible = true; dataGridView1.Visible = false; string tennhomson = tsp.tennhomson; string tengocson = tsp.tengocson; string sqlstr = "SELECT Thoigian, NguoiVanHanh, NhomSon, TenSon, SanLuong FROM SanXuat WHERE (NhomSon = '" + tennhomson + "')AND (TenSon= '"+tengocson+"')"; //MessageBox.Show(sqlstr); oleDbDataAdapter2.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter2.Fill(ds); dataGrid1.DataSource = ds.DefaultViewManager; H v tờn : Nguyn Tun Anh 114 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học baocao ct = new baocao(); ct.SetDataSource(ds); crystalReportViewer1.ReportSource = ct; } // Tỡm d liu theo thi gian sn xut, to file bỏo cỏo private void toolStripMenuItem3_Click(object sender, EventArgs e) { BaoCaoThoiGianSanXuat tgsx = new BaoCaoThoiGianSanXuat(); tgsx.ShowDialog(); string thoigianbd = "#"+tgsx.thoigianbatdau+"#"; String thoigiankt = "#"+tgsx.thoigiankethuc+"#"; tgsx.Close(); string sqlstr = "SELECT Thoigian, NguoiVanHanh, NhomSon, TenSon, SanLuong FROM SanXuat WHERE (Thoigian > " + thoigianbd + ")AND (Thoigian< " + thoigiankt + ")"; oleDbDataAdapter2.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter2.Fill(ds); dataGrid1.DataSource = ds.DefaultViewManager; baocao ct = new baocao(); ct.SetDataSource(ds); crystalReportViewer1.ReportSource = ct; } // Hin th d liu cm bin mc PNA ca ca dõy chuyn sn xut,to file bỏo cỏo v th giỏ tr theo thi gian private void toolStripMenuItem8_Click(object sender, EventArgs e) { cambien cambien1 = new cambien(); string sqlstr = "SELECT DateAndTime, Val FROM FloatTable WHERE (TagIndex = 1) ORDER BY DateAndTime"; oleDbDataAdapter3.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter3.Fill(ds); cambien1.SetDataSource(ds); crystalReportViewer2.ReportSource = cambien1; } H v tờn : Nguyn Tun Anh 115 Lp Cao hc K& TH Luận văn thạc sĩ khoa học // Hin th d liu cỏc cm bin ca ca dõy chuyn sn xut,to file bỏo cỏo v th giỏ tr theo thi gian private void toolStripMenuItem7_Click(object sender, EventArgs e) { string sqlstr = "SELECT DateAndTime, Val FROM FloatTable WHERE (TagIndex = 2) ORDER BY DateAndTime"; oleDbDataAdapter3.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter3.Fill(ds); cambien cambien1 = new cambien(); cambien1.SetDataSource(ds); crystalReportViewer2.ReportSource = cambien1; } private void toolStripMenuItem6_Click(object sender, EventArgs e) { string sqlstr = "SELECT DateAndTime, Val FROM FloatTable WHERE (TagIndex = 3) ORDER BY DateAndTime"; oleDbDataAdapter3.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter3.Fill(ds); cambien cambien1 = new cambien(); cambien1.SetDataSource(ds); crystalReportViewer2.ReportSource = cambien1; } private void toolStripMenuItem4_Click(object sender, EventArgs e) { string sqlstr = "SELECT DateAndTime, Val FROM FloatTable WHERE (TagIndex = 5) ORDER BY DateAndTime"; oleDbDataAdapter3.SelectCommand.CommandText = sqlstr; DataSet ds = new DataSet(); oleDbDataAdapter3.Fill(ds); cambien cambien1 = new cambien(); cambien1.SetDataSource(ds); crystalReportViewer2.ReportSource = cambien1; } } } H v tờn : Nguyn Tun Anh 116 Lp Cao hc K& TH ... khin giỏm sỏt thu thp d liu SCADA t xa cho dõy chuyn sn xut sn nhanh ATA FAST Mc tiờu ca ti Trờn c s lý thuyt ca h thng iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu, b iu khin PLC v c s lý thuyt mng truyn... thng SCADA cho h thng chuyn hnh lý v hng hoỏ ti cỏc sõn bay, bn cng + H thng SCADA giỏm sỏt cỏc gin khoan, ng dn du, ng khớ + H thng SCADA cho nh mỏy nc, x lý cht thi, cỏc kho xng du + H thng SCADA. .. V H THNG IU KHIN GIM ST V THU THP D LIU V I TNG CễNG NGH 1.1 H thng iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu iu khin giỏm sỏt v thu thp d liu SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition ) l mt h thng