chiếc rót tự động s7 1200

BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

LỜI CẢM ƠN
Báo cáo Tiểu luận là tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên những kĩ năng nghiên cứu,
những kiến thức cơ bản và quan trọng về chuyên ngành Điện Công Nghiệp nói chung
và về lĩnh vực Tự Động Hóa - PLC nói riêng trước khi ra trường và đi làm sau này.
Đầu tiên chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Điện tử – Viễn thông
trường Đại Học Sài Gịn, đặc biệt các thầy cơ chun ngành Điện Cơng Nghiệp đã tận
tình chỉ dạy và trang bị cho chúng em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian
ngồi trên giảng đường làm nền tảng cho việc thực hiện dự án của chúng em.
Xin trân trọng cảm ơn thầy Trương Tấn, giảng viên hướng dẫn đã tận tình giúp đỡ giúp
em giả0i quyết được những khúc mắc để có thể hồn thành dự án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 29 tháng 05 năm 2022
Sinh viên thực hiện

CHƯƠNG 1:

2


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ KLTN
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................

.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
.............................................................................................................................................
Ngày ... tháng ... năm...
GIẢNG VIÊN NHẬN XÉT
(Ký và ghi rõ họ tên)

3


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI........................................................................1
1.1 Khái qt..............................................................................................................1
1.2 Mơ hình tự động hóa dây chuyền chiết rót dùng PLC s7-1200.............................1
1.3 Nguyên Lý hoạt động...........................................................................................6
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ THU THẬP DỮ
LIỆU SCADA………………………………………………………………………...8
2.1 Giới thiệu về hệ thống Scada................................................................................8
2.1.1 Khái niệm Scada............................................................................................8

2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống Scada.............................................................8
2.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống SCADA..........................................................9
2.2.1 MTU ( Master Terminal Unit)......................................................................10
2.2.2 RTU (Remote Terminal Unit).......................................................................10
2.2.3 Khối truyền thông........................................................................................10
2.3 Hệ thống SCADA hiện đại..................................................................................11
2.3.1 Cấu trúc hệ thống.........................................................................................11
2.3.2 Các đặc tinh chinh của hệ thống...................................................................11
2.3.3 Đặc điểm về giao tiếp giữa người và máy (HMI).........................................12
2.4 Các ứng dụng của hệ thống SCADA..................................................................13
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU VỀ PLC VÀ PHẦN MỀM WINCC V16...........................16
3.1 Giới thiệu về PLC...............................................................................................16
3.2 Cấu trúc bên trong PLC......................................................................................16
3.4 Ưu điểm dụng PLC vào tự động hóa..................................................................17
3.5 Phần cứng PLC s7-1200.....................................................................................17
3.6 Giới thiệu về Simatic Step 7 V16.0.....................................................................18
3.7 Giới thiệu các tập lệnh........................................................................................18
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ MƠ HÌNH DÂY CHUYỀN CHIẾT RĨT TỰ ĐỘNG HĨA
DÙNG PLC S7-1200.....................................................................................................23
4.1 Cấu tạo mơ hình hệ thống bãi đỗ xe tự động......................................................23
4.2 Các thiết bị trên mơ hình.....................................................................................24
4.3 Thiết kế giao diện HMI.......................................................................................36
4


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
4.3.1 Thao tác thiết kế giao diện...........................................................................36
4.3.2 Tiến hanh thiết kế WinCC............................................................................38
4.4 Nguyên lý hoạt động..........................................................................................40
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...............................................43

5.1 Tổng kết đề tài....................................................................................................43
5.2 Hướng phát triển.................................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................45

5


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

MỤC LỤC HÌ
Hình 1.1 Hình ảnh dây chuyền chiết rót bình 19L của cơng ty LAVIE.........................1
Hình 1.2 Hình ảnh tủ điện cho dây chuyền chiết rót sử dụng PLC DELTA..................2
Hình 1.3 Hình ảnh hệ thống chiết rót dùng mâm xoay của Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TP.HCM.................................................................................................................2
Hình 1.4 Mơ hình chiết rót đóng chai dùng PLC SIEMENS S7 1200..........................3
Hình 1.5 Bố trí thiết bị và đi dây cho hộp điều khiển, nguồn tổ ong, role với domino. 3
Hình 1.6 Mơ hình đồ án chiết rót đóng nắp và dán nhãn dùng PLC SIEMENS ĐH
Tơn Đức Thắng......................................................................................................4
Hình 1.7 Bố trí thiết bị và đi dây..................................................................................4
Hình 1.8 Khâu cấp chai bằng cánh tay robot................................................................4
Hình 1.9 Khâu chiết rót dùng bồn chứa và van.............................................................5
Hình 1.10 Khâu cấp nắp dùng cánh tay robot...............................................................5
Hình 1.11 Khâu đóng nắp.............................................................................................5
Hình 1.12 Khâu lưu kho...............................................................................................6
Hình 1.13 Mơ hình dây chuyền chiết rót đóng chai dùng PLC S7-1200 được mơ
phỏng trên WinCC.................................................................................................6
YHình

2.1

Kim

tử

tháp

tự

động

hóa……………………………………………………….8
Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống Scada..........................................................9
YHình 3.1 Cấu trúc bên trong PLC ……………………………………………………16
Hình 3.2 PLC S7-12000...............................................................................................18
YHình 4.1 Thiết kế mơ hình mơ mơ phỏng trên WinCC….……………………………
23
Hình 4.2 Mơ hình thực tế hồn thiện...........................................................................24
Hình 4.3 Cảm Biến Quang Điện E3F-DS30P1 PNP....................................................24
Hình 4.4 Hình ảnh cảm biến quang điện FAID-BN-0A và nguyên lý hoạt động.........25
Hình 4.5 Động Cơ Bơm ZQ-2203 12V........................................................................25
Hình 4.6 Nguồn tổ ong 240VAC/24VDC....................................................................26
Hình 4.7 Nguồn tổ ong 40VAC/12VDC......................................................................26
Hình 4.8 Hình ảnh Relay OMRON 24VDC................................................................27
6


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
Hình 4.9 Hình ảnh Relay OMRON 24VDC................................................................27
Hình 4.10 MCB – Aptomat 2P dạng tép LS.................................................................28
Hình 4.11 Động cơ DC 12V........................................................................................28

Hình 4.12 Nút nhấn nhả có đèn Ø22............................................................................28
Hình 4.13 Nút nhấn khẩn cấp NP2-ES542...................................................................29
Hình 4.14 Hình ảnh băng tải sau khi lắp ráp hồn tất..................................................29
Hình 4.15 Bảng tagname input....................................................................................30
Hình 4.16 Bảng tagname output..................................................................................30
Hình 4.17 Khối lệnh lựa chọn chế độ..........................................................................31
Hình 4.18 Khối lệnh điều kiện để chương trinh hoạt động..........................................32
Hình 4.19 Khối lệnh chạy chương trinh.......................................................................35
Hình 4.20 Khối lệnh chế độ Simulator.........................................................................36
Hình 4.21 Thiết lập đèn báo, nút nhấn trên phần mềm................................................36
Hình 4.22 Tạo bãng điều khiển trên WinCC................................................................37
Hình 4.23 Tạo hệ thống băng tải, vitme, và bồn trộn...................................................38
Hình 4.24 Giao diện mơ phỏng chương trinh trên Wincc............................................39
Hình 4.25 Bảng tagname thiết kế giao diện HMI.........................................................40
Hình 4.26 Hệ thống hoạt động ở chế độ auto...............................................................41
Hình 4.27 Hệ thống hoạt động ở chế độ manual khi hệ thống gặp sự cố.....................42

7


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
LỜI MỞ ĐẦU
Trong cơng cuộc Cơng nghiệp hố-Hiện đại hố đất nước,cơ khí nói chung đóng một
vai trị rất quan trọng.Nhưng ngày nay với sự phát triển vượt bậc của cơng nghệ,cơ khí
truyền thống không thể mang lại hiệu quả cao trong nền kinh tế thị trường.Chính vì
vậy đã xuất hiện một xu hướng mới trong cơng nghệ,đó là sự kết hợp giữa cơ khí,cơng
nghệ thơng tin và điện tử để hình thành một lĩnh vực mới:Lĩnh vực Cơ khí tự động
hố.Trên thế giới,cơ khí tự động hố đã xuất hiện từ khá lâu và phát triển rất
mạnh,nhưng tại Việt Nam đây vẫn là một lĩnh vực mới và đang trong quá trình hình
thành và phát triển.Một trong những sản phẩm của cơ điện tử -tự động hố là những hệ

thống chiết rót và đóng nắp chai tự động.Bên cạnh đó nhu cầu về nước uống cũng như
các sản phẩm đóng gói ngày càng tăng.Nắm được tầm quan trọng của hệ thống Nhóm
thực hiện nghiên cứu,thiết kế chế tạo một mơ hình hệ thống chiết rót và đóng nắp chai
nước tự động.Mặc dù chúng em đã cố gắng hết sức mình để hồn thiện hệ thống
nhưng do cịn nhiều khó khăn về kiến thức nên khơng tránh khỏi những thiếu sót.
Xuất phát từ nhu cầu thực tế cũng như muốn làm quen với việc điều khiển hệ thống
bằng PLC kết hợp với tạo giao diện giao tiếp dùng WinCC, đồng thời dưới sự hướng
dẫn tận tình của thầy giáo Trương Tấn, em đã chọn thực hiện đề tài ”Thiết kế đề tài
hệ thống chiết rót chai tự động” cho đề tài tốt nghiệp, nhằm tiếp thu những kiến thức
cần thiết và cơ bản về PLC và thiết kết giao tiếp trên máy tính trong việc tự động hóa
hệ thống bãi đỗ xe thơng minh.

8


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

CHƯƠNG 1: Tổng quan về đề tài
1.1 Khái qt
Mơ hình chiết rót đóng chai khơng phải là một mơ hình q mới mẻ trong nền cơng
nghiệp tự động hóa, nhưng mơ hình này là mơ hình được sử dụng rộng rải và mang lại
nhiều hiệu quả thiết thực trong ngành tự động hóa nói chung, cũng như trong các nhà
máy sản xuất nước uống đóng nắp nói riêng.
Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và sự ra đời của các thiết bị tân
tiến, mơ hình chiết rót đóng chai cũng khơng ngừng đổi mới và hồn thiện hơn từng
ngày.
Lý do nhóm chúng em chọn đề tài : “TỰ ĐỘNG HÓA DÂY CHUYỀN CHIẾT RÓT
DÙNG PLC S7-1200” làm đồ án cho khóa luận tốt nghiệp là vì:
Tính khả thi: Vì mơ hình này khơng phải mơ hình q mới mẻ, nên tài liệu tham
khảo về mơ hình này sẽ tương đối nhiều và dễ tiếp cận. Thêm vào đó, mơ hình này đã

có nhiều nhóm sinh viên cũng như nhiều nhà máy thực hiện và đi vào hoạt động. Nên
về hướng đi, nhóm có thể linh động trong việc chọn làm theo một mơ hình đã có hoặc
chọn kết hợp các khâu của các mơ hình khác thành một mơ hình phù hợp với nhóm.
Tính vận dụng: Mơ hình chiết rót đóng chai là mơ hình mang tính vận dụng cơ bản
các môn học đã học, như trong chuyên ngành tự động hóa có: lập trình PLC, lập trình
giám sát và điều khiển hệ thống,…; trong chuyên ngành điện có: thiết bị và khí cụ
điện, đấu nối dây và đảm bảo an tồn điện,…;trong chun ngành khác có: hệ thống
khí nén.
Tóm lại, nhóm chúng em chọn đề tài này là vì an tồn, ít rủi ro và đảm bảo vận
dụng các kiến thức đã tích lũy trong q trình học tập.
1.2 Mơ hình tự động hóa dây chuyền chiết rót dùng PLC s7-1200
Khảo sát các dây chuyền chiết rót của các nhà máy nhằm xác định nguyên lý hoạt
động chung:

1


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

Hình 1.1 Hình ảnh dây chuyền chiết rót bình 19L của cơng ty LAVIE

Hình 1.2 Hình ảnh tủ điện cho dây chuyền chiết rót sử dụng PLC DELTA
Khảo sát các mơ hình đồ án của các nhóm sinh viên nhằm xác định hướng đi cho
nhóm:

2


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

Hình 1.3 Hình ảnh hệ thống chiết rót dùng mâm xoay của Đại học Sư phạm Kỹ thuật
TP.HCM

Hình 1.4 Mơ hình chiết rót đóng chai dùng PLC SIEMENS S7 1200
3


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

Hình 1.5 Bố trí thiết bị và đi dây cho hộp điều khiển, nguồn tổ ong, role với domino

Hình 1.6 Mơ hình đồ án chiết rót đóng nắp và dán nhãn dùng PLC SIEMENS ĐH
Tôn Đức Thắng

4


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

Hình 1.7 Bố trí thiết bị và đi dây

Hình 1.8 Khâu cấp chai bằng cánh tay robot

Hình 1.9 Khâu chiết rót dùng bồn chứa và van

5


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

Hình 1.10 Khâu cấp nắp dùng cánh tay robot

Hình 1.11 Khâu đóng nắp

Hình 1.12 Khâu lưu kho

6


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
Hướng đi của nhóm là xây dựng một hệ thống chiết rót hoạt động trên cùng một băng
tải:

Hình 1.13 Mơ hình dây chuyền chiết rót đóng chai dùng PLC S7-1200 được mơ
phỏng trên WinCC
1.3 Nguyên Lý hoạt động
Khi nhấn nút START trên bảng điều khiển, hệ thống được khởi động và chuyển
sang trạng thái chờ. Khi Cảm biến số 1 phát hiện có chai ở đầu băng tải, lập tức cho
băng tải chuyển động. Băng tải sẽ có nhiệm vụ vận chuyển chai qua cái khâu làm việc
của hệ thống. Khi Cảm biến số 2 phát hiện chai, xác định chai đã đến khâu chiết rót, ở
vị trí thích hợp để chiết rót, đồng thời kích tín hiệu dừng băng tải, máy bơm bắt dầu
hoạt động bơm nước vào chai. Sau thời gian 5s chai đầy nước với mức dung tích cố
định ( muốn thay đổi dung tích của chai trong q trình chiết rót thì thay đổi thời gian
bơm). Khi khi bơm hoạt động 5s xong, lập tức kích tín hiệu dừng máy bơm, băng tải
hoạt động. Chai đi qua khâu lấy nắp (khâu lấy nắp là một hệ cơ khí sử dụng máng
trượt đưa nắp chai vào rảnh, khi chai đi qua sẽ tự động kéo nắp chai) đến khâu đóng
nắp. Khi Cảm biến số 3 phát hiện chai, xác định chai đang ở khâu đóng nắp, cảm biết
kích tính hiệu cho motor số 2 đẩy xuống cố định chai và gửi chai ở đúng vị trí đóng
nắp, động cơ 3 được khởi động và tiến hành đóng nắp. Q trình đóng nắp hoạt động
theo thời gian được cài đặt trong timer nội của PLC. Khi hoạt động hết thời gian q

trình đóng nắp sẽ tự động dừng và kích tính hiệu để motor 2 kéo hệ thông đi lên, khi
7


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
chạm cảm biến trên thì motor 2 dừng, hệ thống băng tải hoạt động đưa chai sang hệ
thống kế tiếp.( Dán nhãn, đóng thùng.

8


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ THU
THẬP DỮ LIỆU SCADA
2.1 Giới thiệu về hệ thống Scada
2.1.1 Khái niệm Scada
SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) đúng như tên gọi của nó,
SCADA là một phần mềm hệ thống được sử dụng để giám sát, điều khiển và thu thập
thông tin dữ liệu của hệ thống phần cứng. Nó được sử dụng rộng rãi trong các nhà
máy để giám sát và điều khiển các dây chuyền và máy móc sản xuất. Một cách tốt để
hiểu hệ thống SCADA là gì và nó có thể được sử dụng ở đâu? thì chúng ta có thể hiểu
điều này đơn giản hơn khi tìm hiểu về kim tự tháp tự động hóa.

Hình 2.1 Kim tử tháp tự động hóa
Hệ thống SCADA được đặt ở cấp độ theo dõi và giám sát trong kim tự tháp tự
động hóa. Kim tự tháp tự động hóa là một khái niệm được xuất bản trong ISA-95 và
IEC 62264-3, nhằm cố gắng mô tả cách các hệ thống khác nhau hoạt động tương hỗ
cùng nhau. Ở đỉnh kim tự tháp, bạn sẽ có tất cả các thơng tin dữ liệu về hệ thống để xử
lý về mặt kinh doanh, lập kế hoạch và hậu cần. Và ở dưới cùng, bạn có tất cả các hệ

thống, thiết bị hiện trường hoạt động. Hệ thống SCADA được đặt ngay giữa kim tự
tháp tự động hóa. Là nơi IT (information technology – cơng nghệ thông tin) gặp OT
(operational technology – công nghệ vận hành).
Bên dưới hệ thống SCADA là tất cả các thiết bị hoạt động như PLC, cảm biến,
v.v. Công việc của SCADA thực sự là điều khiển và giám sát tất cả các thiết bị này.
Nhưng đồng thời cũng gửi và nhận thơng tin từ hệ thống MES hoặc ERP phía trên.
2.1.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống Scada

9


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống Scada
Một lần nữa, hệ thống SCADA là điểm gặp gỡ và kết nối giữa IT và OT. Khái niệm cơ
bản thực sự của SCADA là về trao đổi thông tin và khả năng kiểm soát (giám sát và điều
khiển). Đặc biệt là cách bạn thường thấy các hệ thống SCADA được sử dụng.
Hệ thống SCADA về mặt vật lý sẽ giống như một màn hình. Thường sẽ có nhiều màn
hình trong đó người vận hành có thể vừa điều khiển vừa giám sát tất cả các thành phần liên
quan trong một hệ thống, máy móc hoặc thậm chí tồn bộ nhà máy. Điều này có thể dễ được
hình dung với ví dụ: một P&ID (sơ đồ đường ống và các thiết bị đo đạc). Điều quan trọng
nhất là người vận hành hiểu các phần khác nhau của hệ thống SCADA và những gì họ cần
làm là điều khiển hay giám sát.
Tất cả các màn hình này về cơ bản là giao diện HMI (human-machine interfaces “giao
diện người máy”). Chúng là giao diện giữa người vận hành và máy móc. Quay lại như những
ngày sơ khai, một HMI thực sự chỉ là một loạt các nút nhấn và tín hiệu đèn điều khiển. Nhưng
bây giờ, với những hệ thống hiện đại, tân tiến; bạn sẽ thấy thường có màn hình cảm ứng ở
máy hoặc trong phòng điều khiển.

2.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống SCADA

Nói một cách đơn giản HMI là một phần của SCADA. Bởi vì HMI chỉ là màn
hình hoặc chính giao diện, SCADA là một ứng dụng hoặc toàn bộ hệ thống đằng sau
tất cả các màn hình đó. Một hệ thống SCADA có thể có nhiều HMI để điều khiển và
giám sát các bộ phận khác nhau của nhà máy.
Nếu chúng ta xem xét kỹ hơn cấu trúc của SCADA thì sẽ thấy rõ rằng nó chứa
nhiều thứ hơn là chỉ HMI. Nó là tồn bộ cơ sở hạ tầng của các thiết bị có thể giao tiếp.
Ứng dụng SCADA thường chạy trên máy chủ. Sau đó, những thiết bị khách như máy
tính để bàn và màn hình HMI kết nối với máy chủ để sử dụng giao diện và cơ sở dữ
liệu của hệ thống SCADA. Vì các thiết bị như PLC và RTU cũng được kết nối với máy
chủ, nên bây giờ chúng ta có thể sử dụng SCADA để điều khiển và giám sát hoạt động
của nó.
10


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
RTU hoặc thiết bị đầu cuối từ xa hơi giống PLC. Bạn có thể kết nối các cảm
biến với RTU và nó sẽ chuyển đổi tín hiệu, dữ liệu của chúng sang dữ liệu kỹ thuật số.
Dữ liệu kỹ thuật số này sau đó sẽ được đưa vào hệ thống SCADA.
Một hệ thống SCADA cơ bản có các thành phần chinh là MTU, RTU và thành
phần truyền thông,
2.2.1 MTU ( Master Terminal Unit)
MTU là trung tâm của một hệ thống SCADA, trong thực tế nó thường là một hệ
máy tinh cơng nghiệp. MTU giao tiếp với người điều hanh và RTU thông qua khối
truyền thơng. Ngồi ra MTU cịn được kết nối với các thiết bị ngoại vi như monitor,
máy in và có thể kết nối với mạng truyền thông.
Nhiệm vụ của MTU bao gồm:
-

Cập nhật dữ liệu từ các thiết bị RTU và nhận lệnh từ người điều hanh

-

Xuất dữ liệu đến các thiết bị thi hanh RTU.

-

Hiển thị các thông tin cần thiết về các quá trinh cũng như trạng thai của các
thiết bị lên màn hình giúp cho người điều hanh giam sát và điều khiển.

-

Lưu trữ, xử lý các thông tin và giao tiếp với các hệ thống thông tin khác.

2.2.2 RTU (Remote Terminal Unit)
RTU thu thập thông tin từ Xa, thường xuyên đặt tại nơi làm việc để thu nhập dữ
liệu và thông tin từ các thiết bị hiện trường như các valve, các cảm biến, các đồng hồ
đo,.. gửi đến MTU để xử lý và thông báo cho người điều hanh biết trạng thai hoạt
động của các thiết bị hiện trường. Mặt khác, nó nhận lệnh hay tiên hiệu từ MTU để
điều khiển hoạt động của các thiết bị theo yêu cầu.
Thông thường các RUT lưu giữ thơng tin thu thập được trong bộ nhớ của nó và
đợi yêu cầu từ MTU mới truyền dữ liệu. Tuy nhiên, ngày nay các RTU hiện đại có các
máy tinh và PLC có thể thực hiện điều khiển trực toeeps qua các địa điểm từ xa mà
không cần định hướng của MTU
2.2.3 Khối truyền thông
Là môi trường truyền thông giữa các khối thiết bị với nhau, bao gồm phần cứng
và phần mềm.
Phần cứng: là các thiết bị kết nối như modem, hộp nối, cáp truyền và các thiết
bị thu phát vô tuyền( trong hệ thống không dây_wireless), các trạm lặp ( trong trường
hợp truyền đi xa).

11


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
Phần mềm: đó là các giao thức truyền thông (protocol), các ngôn ngữ lập trinh được
dùng để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau.
CPU của RTU nhận luồng dữ liệu nhị phân theo giao thức truyền thơng, Các
giao thức có thể là giao thức mở như TCP/IP (Transmission Control Protocol and
Internet Protocol hoặc các giao thức riêng. Những luồng thông tin được tổ chức theo
mơ hình 7 lớp ISO/OSI. Mơ hình OSI được sử dụng để đặt tiêu chuẩn cho cách trao
đổi thông tin với các giao thức. Truyền thông và dữ liệu RTU nhận thơng tin của nó
nhờ vịa sự nhận dạng mã trong dữ liệu truyền. Dữ liệu này được biên dịch và được
CPU điều khiển thích hợp tác động tại chỗ.
2.3 Hệ thống SCADA hiện đại
Cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ viễn thông và công nghệ thông tin. Các
hệ thống Scada ngày nay cho phép thu thập dữ liệu, điều khiển và giám sát trên một
phạm vi rộng lớn, có thể lên hàng ngàn hay thậm chí là cả hàng chục ngàn kênh
Input/Output với tốc độ nhanh và độ tin cậy cao nhờ vào các giao thức mở và các
mạng truyền thông như mạng Profibus, WAN, LAN, INTHENET và cả mạng Internet.
Hầu hêtws các phần mềm Scada ngày nay đều có hỗ trợ kết nối Internet. Mạt khác,
trong hệ thống SCADA ngày nay có các PLC có khả năng đảm nhận việc giam sát và
điều khiển tại các điểm cục bộ. Tuy nhiên, MTU vẫn không thể thiếu trong hệ thống
SCADA.
2.3.1 Cấu trúc hệ thống
Ngày nay, các hệ thống SCADA thế hệ mới được xây dựng theo cấu trúc phân
bố, trong đó máy chủ được phân bố trên một số các bộ xử lý được nối với nhau thông
qua mạng cục bộ( LAN). Trong đó, mỗi bộ xử lý có một nhiệm vụ riêng nhất định
như: thu thập và xử lý, xây dựng hiện thị, tạo báo cáo… và một số bộ xử lý dùng để dự
phòng,
Hệ thống được thiết kế theo giao thức mở và cơ chế Client-Server.

Với:
-

IOS: module các ngõ vào ra dữ liệu ( Dât Input/Output Modules).

-

MMI: module giao tiếp giữa người và máy (Man-Machine Interface)

-

HDC: module lưu trữ dữ liệu thu thập được trong quá khứ ( Historical for Dât
Collection Storage).

-

GW: cổng giao tiếp cho mạng LAN.

-

APPS: Module tính toan và xử lý ứng dụng

2.3.2 Các đặc tinh chinh của hệ thống
12


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
Các hệ thống SCADA hiện nay có các đặc tính sau:
-

Đồ họa hoan toan trong quá trinh giám sát và điều khiển.

-

Có hệ thống lưu trữ dữ liệu và hiển thị đồ thị q trinh, có khả năng hiển thị
đa tín hiệu.

-

Hệ thống cảnh báo và ghi nhận sự kiện

-

Hỗ trợ các chuẩn truyền thông nối tiếp, song song và giao thức TCP/IP

-

Hệ thống báo cáo, báo biểu theo chuẩn công nghiệp.

-

Hỗ trợ các chuẩn giao diện OPC, OLE/DB và các giao diện cơng nghiệp
khác.

-

Khả năng tích hợp tín hiệu video động.

-

Khả năng đồng bộ về thời gian với hệ thống cũng như giữa các Server và
Client.

2.3.3 Đặc điểm về giao tiếp giữa người và máy (HMI)
Về phần giao tiếp giữa người và máy, các hệ thống SCADA ngày nay được trang bị
các khối hiển tihj hình ảnh VDU, hiển thị đầy đủ hình ảnh đồ họa của các q trình.
Ngồi ra cịn có kèm theo Mouse, trackball, joystick và bàn phim, các nút điều khiển
được thay thế bằng biển tượng (Icon) trên màn hình. Chúng được tác động bằng
Mouse, bàn phim hay có thể chỉ tay lên biểu tượng trên màn hình đối với các màn hình
cảm ứng.
Các thiết bị đó giúp cho người điều hanh có khả năng:
-

Nhanh chóng hoan đổi giữa các hiển thị,

-

Nhanh chông xem được chi tiết các thông tin được cập nhật.

-

Tạo và sửa đổi các hiển thị trực tiếp trên màn hình hệ thống

-

Có những hiệu ứng đặc biệt giúp dễ dàng phân biệt trạng thai cũng như nhận
biết dữ liệu.

Ngoài ra các VDU chạy trên mơi trương Windown hay windown-X cịn giúp điều hanh
viên có thể: Xem trên cùng một VDU nhiều mảng thông tin, và truy cập được các dữ

liệu nằm rải rác theo địa lý hoặc các dữ liệu thuộc các cơ sở dữ liệu khác nhau.

13


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
Về các RTU,không còn là những thiết bị thụ động nữa mà chúng làm nhiệm vụ thu
thập và lưu giữ dữ liệu vùng.Nhiều mức xử lý dữ liệu và điều khiển được thực hiện tại
các RTU.
Nhiều loại thiết bị có thể được nối vào các RTU như:PLC,máy đo lưu lượng,thiết bị
lấy chuẩn trong các bin hay các bồn chứa ... Các RTU có thể được kết nối theo kiểu
phân bố hoặc kiểu phân cấp.Dữ liệu của các RTU được xử lý tại trạm chủ.
Về cơ sở dữ liệu,các dữ liệu được lưu trữ không chỉ là dữ liệu đo đạc từ xa được tính
toan mà cịn là các thơng số bảo vệ,các sự kiện,các mẫu tin cũng như các cảnh báo.Do
tinh chất phân bố của SCADA nên cơ sở dữ liệu cũng được phân bố.Cơ sở dữ liệu
cũng có thể liên hệ với hệ thống quản trị thông tin(Managerment Information
System)và hệ thống thông tin địa lý GIS(Geographic Information System).Ngồi
ra,các dữ liệu có thể được bảo mật bằng các password.
2.4 Các ứng dụng của hệ thống SCADA
Ngày nay hệ thống SCADA được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực công
nghiệp. Đặc biệt trong một số lĩnh vực sau:
Hệ thống SCADA cho các trạm trộn bê tông,các nhà máy sản xuất xi-măng,các nhà
máy chế biến thực phẩm,nước giải khát.
Hệ thống SCADA cho hệ thống vận chuyển hành lý và hàng hoá tại các sân bay,bến
cảng.
Hệ thống SCADA giám sát các giàn khoan ống dẫn dầu,dẫn khí.
Hệ thống SCADA cho nhà máy nước,xử lý chất thải,các kho xăng dầu.
Hệ thống SCADA cho hệ thống phân phối lưới điện.
Ngồi ra,hệ thống SCADA cịn được ứng dụng để giám sát và điều khiển trong các nhà
máy hạt nhân và trong các ngành kỹ thuật hàng không vũ trụ và một số ngành công

nghiệp công nghệ cao khác.
SCADA=Supervisory Control And Data Acquisition=Giám sát,Điều khiển và Thu thập
dữ liệu.
Khái niệm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và các nhà máy hiện đại.Đối với
một nhà máy hiện đại,khi xây dựng và đưa vào hoạt động,để có thể tạo ra được sản
phẩm đạt yêu cầu về chất lượng,đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của thị trường,nhà
máy cần được trang bị các máy móc hiện đại,đạt được các tiêu chuẩn về chất lượng và
môi trường, độ an tồn,năng suất và tiết kiệm.Chính vì thế,việc tích hợp tự động hóa
nhà máy là một yêu cầu bức thiết được ra.Các hạng mục sản xuất được trang bị máy
14


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
móc tự động,phần mềm điều khiển hiện đại để tiết kiệm nhiên liệu,điện năng,nhân
công và đảm bảo chinh xác theo yêu cầu.
Thông thường SCADA được chia ra làm 3cấp:
Cấp vận hành(Cấp trường):
Là cấp độ để các kỹ sư,công nhân vận hành,theo dõi hoạt động của thiết bị,các thơng
số theo quy trình cơng nghệ đặt ra.
Cấp điều khiển(Tại phòng điều khiển):
Là cấp độ các kỹ sư điều khiển tự động sẽ giám sát,điều khiển các thơng số,tình trạng
của các thiết bị và tồn bộ dây truyền sản xuất theo quy trình đã đặt ra bằng thao tác,
theo dõi trên bảng thơng số,màn hình hiển thị và điều khiển qua giao diện phần mềm
(HMI Human Machine Interface) hay bàn điều khiển (Operator Panel).
Cấp giám sát,quản lý:
Có 2 hình thức tương đương nhau:
+Giám sát tại nhà máy (Tại nhà vận hành): Nhà quản lý sẽ theo dõi các thơng số, tinh
trạng thiết bị và tồn bộ hoạt động của dây truyền sản xuất theo yêu cầu qua giao diện
máy tính được kết nối trực tiếp với phịng điều khiển qua đó có thể nắm được tình hình
sản xuất,tình trạng vật tư thiết bị, lên kế hoạch sản xuất,truyền tải,...

+Giám sát từ xa (Tại trung tâm): Tại trung tâm của tổng công ty, nhà quản lý tại đây có
thể theo dõi, giám sát mọi họat động của nhà máy thơng qua máy tính được kết nối từ
xa qua mạng. Từ đó có kế hoạch sản xuất, điều độ, bán hàng và nhập hàng.
Thiết bị của hệ thống SCADA:
Phần cứng:
Để xây dựng hệ thống SCADA cho nhà máy cần các phần cứng sau:
Máy tính cơng nghiệp(IPC)
Bộ tích hợp thiết bị (Kết nối và thu thập dữ liệu lên máy tính) hiết bị mạng (Switch,…)
Phần mềm:
Phần mềm cho giám sát điều khiển:
Tạo ra giao diện hiển thị các thông số, điều khiển qua giao diện hiển thị, lưu trữ dữ
liệu vào cơ sở dữ liệu. (Mỗi máy có1license và theo số điểm tích hợp điều
khiểnI/Opoint).
15


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022
Phần mềm giám sát,quản lý:
Hiển thị các thông số, lưu trữ các dữ liệu vào cơ sở dữ liệu (Giao diện có thể là web
navigator)
Các phần mềm phụ trợ:
Kết nối mạng,kết nối PLC —IPC,
Mạng kết nối:
Các hình thức có thể sử dụng:
Đường truyền lease-line:
Là kênh thuê bao riêng của của bưu điện cho phép truyền dữ liệu với tốc độ cao bằng các
thiết bị đầu cuối bằng modem truyền thống, tốc độ tối đa cho phép 19.2 kb/s. (của riêng
nhà máy-private line)
Đường truyền cáp quang:
Dùng cáp quang để truyền dữ liệu từ nhà máy về trung tâm (có thể thuê của bưu điện hoặc

tự kéo cáp nếu khoảng cách gần) với khoảng cách xa, băng thông rộng, tin cậy, tốc độ
cao.
Tại mỗi đầu phải có thiết bị chuyển đổi quang để kết nối với máy tính.
Đường truyền ADSL:
Là đường truyền internet băng thơng rộng,cho phép dữ liệu với tốc độ cao, dễ kết nối. (Là
mạng công cộng)

16


BÁO CÁO KỸ THUẬT NGUỒN PHÂN TÁN 2022

17