TÌM HIỂU VỀ WINCC, SIMATIC S7-200TRÊN300,CHUẨN TRUYỀN THÔNG MODBUS, DUCATI (HỖ TRỢ CHO VIỆC TRUYỀN THÔNG GIỮA MÁY TÍNH VỚI MACH30),THIẾT KẾ HỆ SCADA-GIÁM SÁT VÀ THU THẬP SỐ LIỆU ĐIỆN NĂNG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (418.39 KB, 14 trang )

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

MỞ ĐẦU
Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) là một phần không
thể thiếu được trong một hệ thống tự động hoá hiện đại. Từ những năm gần
đây, sự tiến bộ trong lónh vực truyền thông công nghiệp và công nghệ phần
mền đã thực sự đem lại nhiều khả năng mới, giải pháp mới. Chưa bao giờ,
việc tạo dựng các ứng dụng SCADA lại đơn giản như bây giờ. Nếu như
trước đây, ngành điện cần phải có những panel điều khiển bằng cả một bức
tường với chi chít những đèn báo, công tắc, đồng hồ và vài người đứng xem
xét, theo dõi mạng lưới cung cấp điện: nơi non tải, hay những sự cố đứt dây,
chập mạch thì nay với giải pháp dùng hệ SCADA, ta chỉ dùng tay tác động
vào “chuột” thì các thông số ở vùng nào muốn theo dõi sẽ hiện lên.Việc
điều điện áp, cắt tải hay mở rộng cửa xả nước để tăng công suất phát điện
đó còn được truyền đến các nhà máy phát điện khác để cùng tham gia hòa
điện lên trên mạng lưới điện quốc gia.Với sự tiến bộ như vậy, em đã chọn
đề tài này để củng cố nhiều kiến thức. Và từ đó có nhiều khả năng để xây
dựng nên các giải pháp SCADA mà trọng tâm của việc xây dựng các giải
pháp này trong thời điểm hiện nay là dùng công cụ phần mềm thiết kế giao
diện và tích hợp hệ thống.Vì vậy trong đề tài về phần mềm em chọn phần
mềm SCADA là WinCC. Còn các thiết bị bao gồm các bộ đo điện năng là
Mach 30, PLC S7-300 CPU 314IFM, PLC S7-200 CPU 226, các contactor,
các relay, và tải là các bóng đèn và động cơ không đồng bộ ba pha. Trừ
động cơ ra tất cả các thiết bị trên được gắn trên panel.
Và với nhiệm vụ của đề tài là tìm hiểu về WinCC, Simatic S7200/300, chuẩn truyền thông Modbus, chuẩn truyền thông Ducati (hỗ trợ
cho việc truyền thông giữa máy tính với Mach 30), thiết kế hệ SCADAgiám sát và thu thập số liệu điện năng. Nên trong luận văn này ở chương
một em giới thiệu về SCADA và HMI. Và vì hệ thống SCADA một phần
phát triển trên cơ sở của sự phát triển mạng máy tính và truyền thông công
nghiệp nên em giới thiệu khái quát về mạng công nghiệp ở chương hai. Và

trong chương ba giới thiệu về PLC S7-200, PLC S7-300. Thêm vào đó trong
chương bốn giới thiệu về Mach 30. Cuối cùng trong chương năm giới thiệu
về WinCC.
Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn nên trong luận văn này không
trách khỏi những sai sót. Kính mong quý thầy cô và độc giả nhiệt tình bỏ
qua.
Tp.HCM, ngày 12/1/2002
Sinh viên thực hiện
Lưu Văn Khoa
SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

MỤC LỤC

Trang

Chương 1
GIỚI THIỆU VỀ SCADA VÀ HMI....................................1
I
Khái niệm về SCADA và HMI...................................................1
II Nguyên tắc hoạt động của hệ thống SCADA..............................3
III Chức năng và nhiệm vụ cơ bản của hệ thống SCADA...............4
IV Phân loại hệ thống SCADA........................................................5
V Tiêu chuẩn đánh giá................................................................... 6
VI SCADA lên WEB....................................................................... 9
VII Nhìn về tương lai........................................................................ 9

Chương 2
MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP.....................11
I
Khái niệm................................................................................. 11
1 Khái niệm về mạng truyền thông công nghiệp.........................11
2 Phân loại và đặc trưng các hệ thống MCN..............................12
II Cơ sở kỹ thuật........................................................................... 16
1 Khái niệm về thời gian thực......................................................16
2 Kiến trúc giao thức...................................................................17
3 Chuẩn truyền dẫn.....................................................................35
III Modbus..................................................................................... 43
1 Cơ chế giao tiếp........................................................................44
2 Chế độ truyền dẫn.................................................................... 46
3 Cấu trúc bức điện...................................................................... 47
4 Bảo toàn dữ liệu....................................................................... 51
5 Modbus Plus.............................................................................. 52
IV Lập trình cổng COM(RS-485)...................................................53
V Cáp chuyển đổi RS-232/485.....................................................58
Chương 3
PLC.................................................................................. 61
A.Giới thiệu VỀ PLC.......................................................................61
I Khái niệm về PLC....................................................................61
II Đặc điểm bộ điều khiển lập trình.............................................61
III Cấu trúc.................................................................................... 65
IV Cổng truyền thông.................................................................... 66
V Ưu nhược điểm của PLC...........................................................67
VI Một vài lónh vực tiêu biểu ứng dụng PLC.................................68
B.PLC SIEMENS S7-200.................................................................70
I Giới thiệu.................................................................................. 70
II Bộ nhớ...................................................................................... 70

III Tập lệnh PLC S7-200...............................................................72
SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

IV Bảng sự kiện ngắt và thứ tự ưu tiên..........................................76
V Vùng nhớ đặc biệt.....................................................................77
VI Giới thiệu về SIEMENS SIMATIC S7-200 (CPU 226).............78
C.PLC Siemems S7-300...................................................................80
I Thiết bị điều khiển logic khả trình............................................80
II Ngôn ngữ lập trình.................................................................... 87
III Tổ chức bộ nhớ CPU.................................................................88
IV Giới thiệu về CPU 314IFM.......................................................90
Chương IV
MACH 30....................................................................98
I Giới thiệu.................................................................................. 98
1 Các tính năng của MACH 30..................................................99
2 Các thông số của MACH 30...................................................99
3 Công suất trung bình...............................................................99
4 Hệ số dạng THDF..................................................................99
5 Các giá trị đo được hiển thị sẵn............................................100
6 Mạng nối kết các thiết bị và máy tính..................................101
7 Ứng dụng.............................................................................. 102
II Cách sử dụng MACH 30.......................................................102
1 Các menu và các phím chức năng........................................102
2 Cách kết nối nguồn cung cấp...............................................103
3 Cách kết nối MACH 30 với tải.............................................103

4 Cogeneration........................................................................ 104
5 Hai ngõ vào analog...............................................................105
6 Bốn ngõ ra cực thu hở...........................................................106
7 Các thông số trong menu đặt cấu hình..................................107
III Giao thức truyền thông của Ducati.......................................108
1 Giới thiệu............................................................................. 108
2 Ứng dụng.............................................................................. 108
3 Diễn tả.................................................................................. 108
4 Frame yêu cầu dữ liệu..........................................................111
5 Những frame lệnh.................................................................119
Chương 5
SIMATIC WINCC CONTROL CENTER.....................124
A.Giới thiệu................................................................................... 124
I Control Center trong hệ thống WinCC.................................124
II Project.................................................................................. 133
B.Cách lập trình WinCC.................................................................136
I Khái niệm............................................................................. 136
1 Cấu trúc................................................................................ 136
SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

2
II
1
2
3
4
5

GVHD: Nguyễn Đức Thành

Giao diện của WinCC...........................................................136
Cách lập trình....................................................................... 138
Khái niệm về tag của WinCC...............................................138
Driver của WinCC................................................................139
Tạo picture........................................................................... 139
Cách tạo thư viện liên kết động............................................140
Sử dụng tập tin liên kết động................................................143

SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

BÁO CÁO KẾT QUẢ THI CÔNG VÀ HƯỚNG
PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
1.Kết quả thi công
Thu thập tốt dữ liệu từ các bộ đo Mach 30 về máy tính thông qua bộ
chuyển đổi RS-232/485 và phần mềm WinCC và đồng thời từ máy tính
thông qua phần mềm này đã điều khiển được các ngõ ra của Mach 30
Vì WinCC có hỗ trợ Driver cho PLC S7-300 nên việc kết nối giữa
máy tính với S7-300 CPU 314IFM rất dễ dàng nên em đă kết nối thành
công trong việc đọc dữ liệu cũng như điều khiển . Còn S7-200 thì WinCC
không hỗ trợ nên em viết chương trình con riêng và viết theo frame truyền
của Ducati cho PLC S7-200 và WinCC. Kết quả đã kết nối thành công
WinCC có hỗ trợ trong việc lưu trữ xử lý dữ liệu (ví dụ như các giá trị

đo và các thông tin báo động)và nên em đã tìm hiểu được các thức mà
WinCC lưu dữ liệu và có thể đọc các dữ liệu mà WinCC thu thập được từ
Mach 30 cũng như PLC S7-220 và S7-300 từ các phần mềm khác như
Excel, Access, ISQL…Và em đã thực hiện trên các phần mềm này thành
công trong việc đọc và xử lý dữ liệu đó
Cụ thể:
Đây là hình chụp panel:

SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

Kết quả thu thập được từ Mach30 các giá trị:tần số, điện áp tương
đương ba pha, áp dây 1-2, áp dây 2-3, áp dây 3-1:

SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp
Đồ thị U12(t),U23(t),U31(t):

SVTH: Lưu Văn Khoa

GVHD: Nguyễn Đức Thành

Luận Văn Tốt Nghiệp

SVTH: Lưu Văn Khoa

GVHD: Nguyễn Đức Thành

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

2.Hướng phát triển của đề tài
Đề tài này một phần khẳng định tính năng mở, độ linh hoạt trong hệ
thống SCADA tức là có thể dùng mạng truyền thông dựa theo giao thức
Modbus và chuẩn RS-485 này có thể ghép nối nhiều thiết bị (có hỗ trợ giao
thức và chuẩn này) thuộc các hãng khác nhau. Hơn nữa với sự hỗ trợ mạnh
về cơ sở dữ liệu của như khả năng tích hợp của WinCC nên ta có thể ghép
nối với các hệ thống khác và có khả năng mở rộng đến cấp quản lý, chứ
không nhất thiết là ở cấp chấp hành và cấp điều khiển. Vì vậy hệ thống
SCADA này có khả năng mở rộng và ứng dụng vào nhiều lónh vực như: khu
công nghiệp, khách sạn, nhà hàng, bảo tàng, trung tâm thương mại, hệ
thống chuyển mạch ATS, hệ thống kho chứa và phân phối xăng dầu,…

SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

TÀI LIỆU THAM KHẢO

• WinCC Configuration Manual(Volume1/Volume2) –Edition February
1999 (Siemens)
• WinCC Getting Started Manual -Edition August 1997 (Siemens)
• Tự động hoá với SIMATIC S7-300 (Nguyễn Đoãn Phước-Phan Xuân
Minh-Vũ Văn Hà )
• Tự động hoá với SIMATIC S7-200 (Nguyễn Đoãn Phước-Phan Xuân
Minh)
• Tạp chí Tự Động Hoá Ngày Nay(Automation Today)
• Mạng Truyền Thông Công Nghiệp (Hoàng Minh Sơn)
• SIMATIC Loadable Driver for Point-to-Point CPs: MODBUS Protocol,
S7 is master/slave manual Edition 2(Siemens)
• SIMATIC Data Highway Reference Manual (Siemens)
• SIMATIC S7-300 Programmable Controller Hardware and Installation
Manual(Siemens)
• SIMATIC S7-300 Programmable Controller Integrated Functions CPU
312 IFM/314 IFM Manual (Siemens)
• SIMATIC S7-200 Programmable Controller System Manual (Siemens)
• Các Kỹ Xảo Lập Trình Với Visual Basic Và Borland Delphi (Lê Hữu
Đạt)
• Kỹ Thuật Lập Trình C (Phạm Văn t)
• Tin Học II (Đặng Thành Tín)
• Serial Port Complete (Jan Alexlson)
• Kỹ Thuật Ghép Nối Máy Tính (Ngô Diên Tập)
• Các Luận Văn Tốt Nghiệp của các khoá trước trong bộ môn ĐKTĐ

SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................

SỐ LIỆU ĐIỆN NĂNG
GVHD
SVTH
MSSV
Lớp

:
:
:
:

NGUYỄN ĐỨC THÀNH
LƯU VĂN KHOA
49700693
ĐKTĐ97

Tp. HCM, tháng 1/ 2002
SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

LỜI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................
........................................................................................

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

SVTH: Lưu Văn Khoa

Luận Văn Tốt Nghiệp

GVHD: Nguyễn Đức Thành

Em xin chân thành cảm ơn :
-Tất cả các thầy cô giáo đã trực tiếp giảng dạy trong giai đoạn đại cương.
-Toàn thể các thầy cô giáo trong trường ĐHBK.
-Tất cả các thầy cô giáo trong khoa Điện-Điện tử đã trực tiếp giảng dạy
trong giai đoạn chuyên ngành.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn sự nhiệt tình ,tận tâm của thầy
Nguyễn Đức Thành đã bỏ nhiều thời gian quý báu hướng dẫn trực tiếp trong
quá trình em thực hiện luận văn.
Sau cùng em xin chân thành cảm ơn công lao cha mẹ ,gia đình đã nuôi dạy
em nên người và tất cả bạn bè đã độâng viên giúp đở trong thời gian học tập.
Mặc dù em rất cố gắng trong khi thực hiện,nhưng chắc chắn không tránh
khỏi những sai sót, mong các thầy tận tâm chỉ bảo giúp em rút ra kinh nghiệm
bổ íich trong việc thiết kế sau này.
Một lần nữa,em xin cảm ơn tất cả !
Tp Hồ Chí Minh tháng 1 /2002
SVTH: Lưu Văn Khoa

SVTH: Lưu Văn Khoa

TÌM HIỂU VỀ WINCC, SIMATIC S7-200TRÊN300,CHUẨN TRUYỀN THÔNG MODBUS, DUCATI (HỖ TRỢ CHO VIỆC TRUYỀN THÔNG GIỮA MÁY TÍNH VỚI MACH30),THIẾT KẾ HỆ SCADA-GIÁM SÁT VÀ THU THẬP SỐ LIỆU ĐIỆN NĂNG

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về