SCADA HE THONG SCADA TIỂU LUẬN SCADA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
VIỆN KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ
=====***=====

BÁO CÁO TIỂU LUẬN HỌC PHẦN

HỆ THỐNG SCADA VÀ DCS

Đề tài:

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM TRỘN BÊ TÔNG
TRÊN TIA PORTAL VÀ PLC S7 - 1200

Nhóm
Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn

: 01
: Lê Hồi Nam (NT)
Nguyễn Xn Nam
Dương Đình Nghĩa
Nguyễn Tuấn Tú
Lớp: 58K – KTĐK&TĐH
: Th.S Tạ Hùng Cường

Nghệ An, 2022


MỤC LỤC
Trang

Mục lục

1

Chương 8: Các thiết bị truyền động
Mục đích

2

8.1.

Các loại bộ truyền động 2

8.2.

Xylanh tác động đơn

2

8.3.

Xylanh tác động kép

4

8.4.

Xylanh tác động – đệm 5

Kết luận

2

7

Tài liệu tham khảo 8

2


CHƯƠNG 1
CỞ SỞ LÝ THUYẾT
1.1.
1.1.1.

Tổng quan về hệ thống SCADA
Cấu trúc một hệ thống SCADA
Scada là một phần trong hệ thống quản lý của nhà máy có mơ hình như

sau:

Hình 1.1. Mơ hình cấu trúc hệ thống Scada
Hệ thống Scada là tập hợp các thành phần phần mềm và phần cứng cho
phép giám sát và điều khiển các nhà máy, cả cục bộ và từ xa.
Mọi hệ thống Scade đề có mơ hình cấu trúc gồm 4 cấp thành phần cấu tạo
chính:
•

Cấp thiết bị
Bao gồm các thiết bị đo lường như cảm biến, bộ chuyển đổi tín hiệu đo

lường, bộ truyền tín hiệu đo và thiết bị chấp hành như động cơ, biến tần, van và
các bộ điều khiển van.

3


Các thiết bị này có nhiệm vụ đo đạc các thơng số sau đó được chuyển đến
các bộ xử lý như PLC.
Hệ thống truyền thơng

•

Bao gồm các mạng truyền thơng công nghiệp, các thiết bị viễn thông và
các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệu cấp thiết bị đến các
cấp điều khiển.
Cấp điều khiển cục bộ

•

Gồm các thiết bị trạm đầu xa RTU và thiết bị điều khiển logic PLC +
HMI. Đóng vai trị nhận tín hiệu từ các thiết bị đo lường để chuyển đến cấp điều
khiển giám sát là máy tính SCADA – nơi phần mềm diễn giải và hiển thị dữ liệu
cho phép người vận hành phân tích và phản ứng với các sự kiện hệ thống. Sau
đó nhận lệnh từ trung tâm điều khiển giám sát để trực tiếp điều khiển lại cấp
thiết bị.
Cấp điều khiển giám sát

•

Bao gồm hệ thống máy chủ phần mềm SCADA và màn hình giao diện
HMI. Vai trò là giám sát hoạt động hệ thống: phần mềm SCADA thu thập dữ
liệu từ hệ thống đo PLC + RTU truyền đến trực tiếp gửi lệnh điều khiển lại.
Phần mềm SCADA xử lý, phân phối và hiển thị dữ liệu qua HMI, dữ liệu được
phân phối đến một hệ thống các thiết bị nối mạng. Các thiết bị này có thể là
HMI, máy tính người dùng cuối và máy chủ.
1.1.2.

Ứng dụng của hệ thống SCADA trong công nghiệp và đời sống
SCADA là xương sống của nhiều ngành công nghiệp hiện đại, với vai trị

quan trọng của mình SCADA được sử dụng rộng rãi ở tất cả các lĩnh vực, ví dụ
như:
-

Hệ thống quản lý sản xuất: điện, thép, dệt may, dược phẩm, hoá chất,...
Hệ thống quan trắc từ xa: trạm bơm, xử lý nước thải,...
4


Hệ thống giám sát toà nhà: nhiệt độ - độ ẩm, điều hồ khơng khí, chiếu

-

sáng, điện năng tiêu thụ.

Hình 1.2. Hệ thống Scada tại trạm bơm

Hình 1.3. Hệ thống Scada mơ hình nhà thơng minh
1.1.3.

Lợi ích của hệ thống SCADA trong công nghiệp
Hệ thống SCADA sẽ cho phép các doanh nghiệp:

•
•

Kiểm sốt các quy trình cơng nghiệp tại chỗ hoặc từ xa.
Theo dõi, thu thập và xử ly dữ liệu thời gian thực.
5


•

Tương tác trực tiếp với các thiết bị như cảm biến, van, máy bơm, động cơ và

•

hơn thế nữa.
Ghi lại sự kiện vào tệp nhật ký.
Từ những điều trên, SCADA giúp doanh nghiệp:

•

Cải tiến quy trình hoạt động thong qua việc thu thập, lưu trữ và phân tích dữ
liệu, nhà quản lý có cơ sở để cải thiện quy trình tốt hơn với chi phí thấp và

•

hiệu quả hơn.

Nâng cao năng suất nhờ q trình phân tích các quy trình sản xuất, nhà quản

•

lý có thể dùng các thơng tin này để nâng cao năng suất sản xuất.
Cải thiện chất lượng sản phẩm thơng qua việc phân tích các hoạt động, xử lý
tình huống kịp thời, nhà quản lý có thể tìm cách hạn chế, ngăn chặn các sai

•
•

sót, giảm lượng sản phẩm lỗi trong quá trình sản xuất.
Giảm thời gian và chi phí vận hành, bảo trì. Giảm nhân sự giám sát.
Hệ thống Scada thay thế con người giám sát, điều khiển máy móc tại những

khu vực nguy hiểm, độc hại.
1.2.
Tổng quan về hệ thống DCS
1.2.1. Hệ thống DCS là gì?
DCS là hệ thống mà quyền điều khiển khơng tập trung tại một nơi, mà nó
phân tán, chia quyền điều khiển đến từng hiện trường, từng nhánh trong hệ
thống.
So với hệ thống điều khiển PLC, hệ thống DCS là một giải pháp toàn vẹn
hơn. Chúng bao gồm cả phần cứng, phần mềm và truyền thơng cho tồn hệ
thống.
Ưu điểm của hệ thống DCS là nó có khả năng xử lý các tín hiệu analog và
thực hiện chuỗi xử lý tính tốn phức tạp. Khơng những thế, chúng cịn dễ dàng
được tích hợp hay mở rộng.
1.2.2.

Các thành phần trong một hệ thống điều khiển phân tán DCS
Trong một hệ thống DCS có rất nhiều thành phần khác nhau. Nhưng xét

tổng thể, ta có thể chia làm 4 phần chính:
•

Trạm điều khiển cục bộ
6


Là nơi thực hiện mọi chức năng điều khiển cho một công đoạn. Các trạm
điều khiển cục bộ thường được đặt rải rác gần khu vực hiện trường sản xuất.
Các chức năng do trạm điều khiển cục bộ thực hiện như:
-

Điểu khiển q trình: Điều khiển các mạch vịng kín (nhiệt độ, áp suất,

-

lưu lượng,...)
Điều khiển tuần tự
Điều khiển logic
Đặt các tín hiệu xử lý trong trường hợp có sự cố hệ thống
Lưu trữ tạm thời các tín hiệu xử lý trong trường hợp mất liên lạc với trạm

-

vận hành
Nhận biết các trường hơp vượt ngưỡng giá trị và tạo các thơng báo động

Hình 1.4. Điều khiển hệ thống DCS
•

Trạm vận hành hệ thống DCS
Trạm vận hành thuộc cấp điều khiển giám sát, các trạm này được đặt tại

phòng điều khiển trung tâm. Các trạm vận hành có thể hoạt động song song và
độc lập với nhau. Người ta thường sắp xếp mỗi trạm vận hành tương ứng với
một phân đoạn hoặc một phân xưởng để tiện điều khiển.
Các chức năng của trạm vận hành gồm có:

7


•

-

Hiển thị các hình ảnh chuẩn (hình ảnh tổng quan, hình ảnh từng mạch

-

vịng, hình ảnh điều khiển tuần tự, các đồ thị thời gian thực,...)
Hiển thị các hình ảnh đồ hoạ tự do (lưu đồ cơng nghệ, các phím điều

khiển)
- Tạo và quản lý các công thức điều khiển
- Xử lý các sự kiện, sự cố
- Lưu trữ và quản lý dữ liệu
- Chuẩn đoán hệ thống, hỗ trợ người vận hành và bảo trì hệ thống

- Hỗ trợ lập báo cáo tự động
Trạm kỹ thuật – phát triển hệ thống DCS
Trạm kỹ thuật là nơi đặt các công cụ phát triển hệ thống DCS, cho phép

đặt cấu hình, tạo và theo dõi các chương trình ứng dụng điều khiển và giao diện
người máy,... cho hệ thống.
•

Hệ thống truyền thông
Khi sử dụng cấu truc IN/OUT phân tán, các trạm điều khiển cục bộ sẽ

được bổ sung các module giao diện bus để nối với các trạm IN/OUT từ xa và
một số thiết bị trường thông minh.
Đối với môi trường cháy nỏ; còn các yêu cầu kỹ thuật đặc biệt khác về
chuẩn truyền dẫn, vật liệu cáp và tính năng điện học của các linh kiện mạng, cáp
truyền,...
1.2.3.

Chức năng của hệ thống DCS
Chức năng chính và là chức năng quan trọng nhất của DCS là điều khiển

toàn bộ các quá trình cơng nghệ trong nhà máy. Chức năng điều khiển do các
thiết bị điều khiển cảm nhận, được đặt tại phòng điều khiển trung tâm hoặc trong
các trạm điều khiển.
DCS thực hiện tất cả các chức năng điều khiển cơ bản của một nhà máy.
Các thành phần thực hiện các chức năng điều khiển cơ bản trong DCS gọi là các
khối hàm. Mỗi khối hàm đại diện cho một bộ phần nhỏ nhất trong bài toán điều
khiển. Việc thực hiện thiết kế chức năng điều khiển thực chất là cách kết hợp các
khối hàm lại với nhau sao cho phù hợp.
8

-

Chức năng thực hiện các thuật toàn điều chỉnh tự động: Tự động thực hiện

-

điều chỉnh phản hồi cho các vịng của các q trình liên tục.
Chức năng thực hiện thuật toán điều khiển tuần tự: Được thực hiện cho

-

một số công đoạn làm việc theo chuổi sự kiện nối tiêp trong nhà máy.
Chức năng thực hiện các thuật toán phức tạp: Hệ thống DCS là hệ thống
điều khiển ứng dụng cho các nhà may co quy mô lớn; công nghệ hiện đại
và phức tạp nên cần có những thuật toán tiên tiến để giải quyết các bài
toán tối ưu và tiêt kiệm nguyên liệu.
Hệ thống DCS cho phép chúng ta biểu diễn tồn bộ các q trình; thiết bị

trong nhà máy lên màn hình một cách trực quan và sinh động, cung cấp các giao
diện vận hành và giám sát.
Bên cạnh các chức năng điều khiển, giám sát trạng thái; việc đưa ra các
cảnh báo cho người vận hành và các gợi ý xử lý cũng là một yêu cầu không thể
thiếu đối với bất cứ một hệ thống DCS nào.
1.3.
1.3.1.

Tổng quan về trạm trộn bê tông
Trạm trộn bê tơng là gì?

Hình 1.5. Trạm trộn bê tơng
Trạm trộn bê tông là một thiết bị trộn bê tông được dùng tại các nhà máy
sản xuất bê tông, hay dùng trong xây dựng. Các loại trạm trộn bê tông được ứng

9


dụng trong các cơng nghệ kỹ thuật hiện đại. Vì thế năng suất và hiệu quả lao
động của trạm trộn bê tông rât cao, hỗ trợ đắc lực cho các cơng trình xây dựng.
1.3.2.

Cấu tạo chung của trạm trộn bê tơng
Mỗi trạm trộn bê tơng thường có 3 bộ phận chính:

•
•

Bãi chứa vật liệu: là khoảng đất trống dùng để chứa vật liệu.
Hệ thống máy trộn bê tông: bao gồm hệ thống thùng chưa liên kết với hệ
thống định lượng dùng để xác định chính xác tỷ lệ các loại nguyên liệu. Hệ

•

thống băng tải dùng để chuyển vật liệu vào thùng trộn.
Hệ thống cung cấp điện: trạm trộn bê tơng sử dụng nhiều động cơ cơng suất
lớn, vì vậy đối với dây chuyền này cần có một hệ thống cung cấp điện phù

hợp để cung cấp cho các động cơ cũng như thiêt bị khác.
1.3.3. Nguyên tắc hoạt động của trạm trộn bê tông

Hầu hết các trạm trộn bê tông xi măng tự động hiện nay đều hoạt động
theo quy trình và nguyên tắc dưới đây:
-

Nhập đầu vào về thông tin, khối lượng, tỷ lệ để tạo một mẻ bê tông như
mong muốn vào hệ thống điều khiển.

-

Bật nguồn công tác cho hệ thống tự động hoạt động

-

Định lượng các vật liệu theo tiêu chuẩn cần thiết.
Đầu tiên là quá trình cấp liệu cho hệ thống trạm trộn: Xi măng được lữu

trữ trong các silo, cát, đá, sỏi được băng tải hoặc tời kéo vận chuyển đổ đầy vào
các phễu cấp liệu.
Tiếp theo, người điều khiển cần thiết lập các thông số về tỉ lệ cấp liệu vào
hệ thống điều kiển tự động. Khi bắt đầu vận hành, hệ thống sẽ lấy vào nguyên
vật liệu theo tỉ lệ đã được định sẵn. Sau đó vật liệu được đưa lên cối trộn, tại đây
vật liệu cát, đá, sỏi, xi măng và phụ gia được hòa trộn với nước. Dưới sự vận

10


hành của máy trộn bê tông để tạo nên những mẻ bê tơng chất lượng đúng như
u cầu.
CHƯƠNG 2
MƠ PHỎNG HỆ THỐNG

11


KẾT LUẬN
SCADA là hệ thông quan trọng hàng đầu đối với các nhà máy công
nghiệp lớn bởi khả năng duy trì hiệu quả, xử lý dữ liệu giúp đưa ra các quyết
định thông minh kịp thời và dự báo các sự cố có thể xảy ra. Chính vì vậy, đầu tư
xây dựng các hệ thống Scada đang trở thành xu hướng được nhiều nhà máy công
nghiệp tại Việt Nam quan tâm.

12


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trần Xuân Tuỳ, Trần Minh Chính, Trần Ngọc Hải, Điều khiển thuỷ lực khí
nén, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2016.
[2]. Bùi Hải Triều, Nguyễn Ngọc Quế, Đỗ Hữu Quyết, Nguyễn Văn Hưu,
Truyền động thuỷ lực và khí nén, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2006.
[3]. Andrew Parr, Hydraulics and Pneumatics: A Technican’s and Engineer’s
Guide, Elsevier Science & Technology, 2011.
[4]. Ian C.Turner, Engineering applications of Pneumatics and Hydraulics:
Second edition.

13