TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRẦN MINH DUY – 1610505 ĐẶNG TRỌNG HUY – 1611240 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SCADA CHO TRẠM BƠM DỰA VÀO TÂM ĐIỂM VPS PROCESS SIMULATION, CONTROL AND SCADA FOR PUMPING STATIONS BASED ON VPS CENTRALIZATION KỸ SƯ NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HÓA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS. TRƯƠNG ĐÌNH CHÂU TP. HỒ CHÍ MINH, 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.
HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP. NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Tên luận văn: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SCADA CHO TRẠM BƠM DỰA VÀO TÂM ĐIỂM VPS Nhóm Sinh viên thực hiện: Cán bộ hướng dẫn: Trần Minh Duy 1610505 TS. Trương Đình Châu Đặng Trọng Huy 1611240 TS. Trương Đình Châu Đánh giá Luận văn 1.
Về cuốn báo cáo: Số trang __________ Số chương ___________ Số bảng số liệu __________ Số hình vẽ ___________ Số tài liệu tham khảo __________ Sản phẩm ___________ Một số nhận xét về hình thức cuốn báo cáo: 2. Về nội dung luận văn: 3. Về tính ứng dụng: 4. Về thái độ làm việc của sinh viên: Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp kỹ sư, xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung bình Điểm từng sinh viên: Trần Minh Duy :………./10 Đặng Trọng Huy :………./10 Cán bộ hướng dẫn (Ký tên và ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.
HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP. HCM, ngày……tháng…. NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Tên luận văn: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SCADA CHO TRẠM BƠM DỰA VÀO TÂM ĐIỂM VPS Nhóm Sinh viên thực hiện: Cán bộ phản biện: Trần Minh Duy 1610505 ThS. Nguyễn Đức Hoàng Đặng Trọng Huy 1611240 ThS.
Nguyễn Đức Hoàng Đánh giá Luận văn 1. Về cuốn báo cáo: Số trang __________ Số chương ___________ Số bảng số liệu __________ Số hình vẽ ___________ Số tài liệu tham khảo __________ Sản phẩm ___________ Một số nhận xét về hình thức cuốn báo cáo: 2. Về nội dung luận văn: 3. Về tính ứng dụng: 4.
Về thái độ làm việc của sinh viên: Đánh giá chung: Luận văn đạt/không đạt yêu cầu của một luận văn tốt nghiệp kỹ sư, xếp loại Giỏi/ Khá/ Trung bình Điểm từng sinh viên: Trần Minh Duy:………./10 Đặng Trọng Huy:………./10 Người nhận xét (Ký tên và ghi rõ họ tên) DANH SÁCH HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp, thành lập theo Quyết định số …………………… ngày ……………………… của Hiệu trưởng Trường Đại học Bách khoa TP. LỜI CẢM ƠN Kiến thức là vô cùng rộng lớn và đa dạng, vì vậy việc nắm bắt được kiến thức là một hành trình gian khổ và vất vả. Trên con đường đó không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp. Trong suốt quá trình học tập tại trường Đại Học Bách Khoa TP.
HCM, chúng em đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo, điều đó thật đáng quý và trân trọng. Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô ở Khoa Điện – Điện tử đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường. Riêng với luận văn tốt nghiệp này chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy TS. Trương Đình Châu, là giáo viên hướng dẫn chúng em, đã tận tình chỉ bảo cũng như tạo điều kiện thuận lợi giúp chúng em trong suốt quá trình làm luận văn.
Xin được chân thành cảm ơn các bạn cùng khóa đã luôn giúp đỡ, sát cánh trong suốt quá trình làm luận văn, những lúc khó khăn cùng nhau bước qua quãng đời sinh viên tươi đẹp này. Sau cùng, chúng em xin kính chúc các thầy, các cô thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TP.
ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT TÊN LUẬN VĂN: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH, LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ SCADA CHO TRẠM BƠM DỰA VÀO TÂM ĐIỂM VPS Cán bộ hướng dẫn: TS. Trương Đình Châu Thời gian thực hiện: Từ ngày 30/03/2020 đến ngày 16/7/2020 Sinh viên thực hiện: Trần Minh Duy - 1610505 Đặng Trọng Huy - 1611240 Nội dung đề tài: Mục tiêu: Thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa hệ thống trạm bơm. Đối tượng: Hệ thống trạm bơm được điều khiển và giám sát bằng TIA Portal, SCADA trên nền tảng C#, App và Web. Phương pháp thực hiện: o Xây dựng chương trình PLC điều khiển trạm bơm ghi và đọc dữ liệu từ TCSB (Telecontrol Server Basic) o Xây dựng hệ thống SCADA trên Web, App, Winform thu thập dữ liệu và điều khiển hệ thống từ xa.
Kết quả mong đợi: Hệ thống được điều khiển, giám sát ổn định thông qua hệ thống SCADA. Mỗi khi hệ thống có cảnh báo sẽ có thông báo gửi đến các email có thẩm quyền Kế hoạch thực hiện: o Tìm hiểu cơ chế hoạt động của hệ thống trạm bơm o Thiết kế chương trình điều khiển hệ thống trên PLC o Tương tác truyền và nhận dữ liệu giữa PLC và VPS o Thiết kế giao diện điều khiển, giám sát từ xa hoạt động của hệ thống trạm bơm o Lưu trữ dữ liệu của hệ thống lên cơ sở dữ liệu o Thêm các chức năng khác như gửi email cảnh báo, xuất lịch sử hoạt động của hệ thống o Chạy thực nghiệm và hoàn thiện toàn bộ hệ thống Xác nhận của Cán bộ hướng dẫn TP. (Ký tên và ghi rõ họ tên) Sinh viên (Ký tên và ghi rõ họ tên) MỤC LỤC TÓM TẮT LUẬN VĂN. 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.
2 Tính cấp thiết. 2 Mục tiêu thực hiện. 2 Đối tượng nghiên cứu. 3 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TRẠM BƠM NƯỚC.
4 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LOẠI TRẠM BƠM NƯỚC. 4 Các thành phần công trình của hệ thống trạm bơm. 4 Phân loại trạm bơm. 6 Trạm bơm cấp nước nông thôn.
6 CÁC LOẠI ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG TRONG TRẠM BƠM. 7 HỆ THỐNG TRẠM BƠM NƯỚC. 9 Giao diện chính của chương trình mô phỏng trạm bơm nước. 9 Mô phỏng cào rác.
14 Mô phỏng băng tải. 15 Mô phỏng các thành phần chung của trạm bơm. 17 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG. 22 Giải thuật chương trình.
22 Qui trình vận hành bằng tay (manual). 22 Qui trình vận hành tự động (auto). 22 Qui trình vận hành bán tự động (semi-auto). 22 Qui trình vận hành với quyền cao nhất (service).
23 Nguyên lí vận hành hệ thống. 23 Cấu trúc chương trình điều khiển. 34 Các hàm chức năng quan trọng. 44 Kết nối giữa PLC và C#.
47 Chương trình điều khiển các phần tử trong hệ thống. 48 Chương trình điều khiển Conveyer. 48 Chương trình điều khiển Raker. 50 Chương trình điều khiển Pump.
52 TÍCH HỢP ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY CHO TRẠM BƠM. 56 Ứng dụng Telecontrol. 56 Các thành phần sử dụng. 58 Khái niệm OPC UA.
58 Lợi ích của OPC UA cho kết nối của nhà máy. 58 Ứng dụng của OPC UA. 59 Cấu hình TCSB trên máy tính Central Station. 59 Cấu hình module CP 124x-7 trong TIA Portal.
61 HỆ THỐNG SCADA VÀ WEB SERVICE CHẠY TRÊN CLOUD. 66 Web Service chạy trên VPS. 66 Nền tảng hệ thống. 66 Cấu trúc hệ thống.
66 Thành phần hệ thống. 66 RESTful Web Service Interface. 71 SCADA trạm bơm trên Web. 74 Nền tảng hệ thống.
74 Cấu trúc hệ thống. 74 Thành phần hệ thống. 75 Giao diện đăng nhập bảo mật. 75 Giao diện SCADA trạm bơm.
76 Chart hiển thị thời gian thực. 79 History hiển thị giữ liệu từ Database. 79 Gửi cảnh báo về Email người dùng. 80 SCADA trạm bơm trên Mobile App.
80 Nền tảng hệ thống. 80 Cấu trúc hệ thống. 80 Thành phần hệ thống. 81 Các giao diện tương tác chính.
84 SCADA trạm bơm trên Winform. 87 Nền tảng hệ thống. 87 Cấu trúc hệ thống. 88 Thành phần hệ thống.
88 Giao diện đăng nhập. 89 Giao diện SCADA trạm bơm. 90 Lưu trữ dữ liệu vào Database (SQL Server). 92 Giao diện cấu hình kết nối.
93 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ. 94 Kết quả thực nghiệm. 94 SCADA trạm bơm trên Winform. 94 Giao diện chính.
96 SCADA trạm bơm trên Web. 96 Giao diện chính. 96 Chart hiển thị thời gian thực. 99 Gửi dữ liệu cảnh báo về Email .101 Kết quả đạt được .101 Những điểm thiếu sót của luận văn .101 Hướng mở rộng đề tài .101 TÀI LIỆU THAM KHẢO .102 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ bố trí hệ thống các công trình trạm bơm .1: Giao diện chính chương trình C# .2: Quy trình hoạt động của máy bơm .3: Giao diện pop-up của đối tượng bơm .4: Giao diện pop-up của cào rác .5: Giao diện pop-up của băng tải .6: Giao diện pop-up của Pump General.1: Quy trình vận hành Manual.2: Quy trình vận hành Auto .3: Quy trình vận hành Semi_Auto .4: Các Function Block dùng trong chương trình .5: Cấu trúc chương trình điều khiển hệ thống .9: Thuật toán tính số bơm cần chạy .11: Thuật toán của hàm SelectPumpAuto .12: Mô tả kết nối giữa PLC và C# .13: Lưu ý khi lưu trữ các biến vào Datablock khi kết nối với C#.14: Chương trình điều khiển Conveyer .15: Chương trình điều khiển Raker .16: Chương trình điều khiển Pump.1: Cấu trúc hệ thống để minh họa cho giải pháp .2: Ứng dụng OPC UA trong hệ thống quản lý và doanh nghiệp .3: VPS – Trạm trung tâm .4: Cài đặt IP tĩnh cho Central Station .5: Nhập thông tin cho Project .6: Cấu hình module CP 124x-7 trong TCSB .7: Kết quả tạo Station trong TCSB.8: PLC S7-1200 và module CP 124x-7 trên Tia Portal .10: Mobile wireless settings .13: Thêm subnet mới trong Ethernet addresses .14: Connection to partner .15: Active security features .16: Thông số CP identification .17: PLC S7-1200 đã kết nối với Central Station .1: Cấu trúc hệ thống Web Service .2: Giải thuật Middleware .3: Giải thuật hàm ConnectServerAsync .4: Giải thuật phương thức Get .5: Giải thuật phương thức Post .