MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

MỤC LỤC
A.

DANH MỤC BẢNG BIỂU.................................................................................... 2

B.

DANH MỤC HÌNH ẢNH ..................................................................................... 3

C.

NỘI DUNG

LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 6
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................................................................. 6
2. Tình hình nghiên cứu ...................................................................................... 6
3. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................... 6
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 6
5. Phương pháp nghiên cứu................................................................................. 7
6. Đóng góp của đề tài ........................................................................................ 7
7. Kết cấu của đề tài............................................................................................ 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MẠNG SCADA
VÀ MÀN HÌNH CẢM ỨNG AUTOBASE SCADA ........................... 8
1.1

Tổng quan chung về SCADA ..................................................................... 8

1.2

Các ứng dụng vào thực tế và so sánh lợi thế với hệ cũ ................................ 9

1.3

Kết cấu của một hệ SCADA ..................................................................... 10

1.4

Phần cứng và phần mềm của hệ SCADA .................................................. 12

1.5

Truyền tin trong hệ SCADA ..................................................................... 12

1.6

Những yêu cầu chung về một hệ SCADA ................................................. 14

1.7

Tổng quan về Autobase ............................................................................ 14

CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA ............. 19
2.1.

Sơ đồ khối hệ thống .................................................................................. 19

2.2

Mô hình kết nối ........................................................................................ 20


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN
VÀ GIÁM SÁT CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ PT100 .............................. 22
3.1.

Giao tiếp đồng hồ nhiệt TK4S của Autonic với màn hình HMI Autobase ......... 22

CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG GIAO TIẾP CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ PLC ............. 29
4.1.

Giao tiếp PLC S7-200 với màn hình Autobase.......................................... 29

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .................................................................. 35

D.

5.1

Kết luận .................................................................................................... 35

5.2

Đề xuất ..................................................................................................... 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 36

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 1



MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

A. DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1: Các dạng truyền tin thường dùng trong hệ SCADA.
Bảng 3-1: Các địa chỉ parameter về vùng nhớ của đồng hồ nhiệt.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 2


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

B. DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1-1 Cấu trúc hệ SCADA cơ bản.
Hình 1.2: Kiến trúc phần mềm Client/Server của hệ SCADA.
Hình 1-3: Cấu hình hệ thống tổng thể.
Hình 1-4: Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE ( Năm 1998).
Hình 1-5. Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE (Năm 2000).
Hình 1-6: Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE (Năm 2004).
Hình 1-7: Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE (tương lai).
Hình 1-8: Cấu hình các chương trình của AUTOBASE.
Hình 1-9: Cấu hình chương trình thực hiện AUTOBASE.
Hình 1-10: Cấu hình chương trình Studio.
Hình 1-11: Sơ đồ khối kết nối hệ thống.
Hình 1-12: Sơ đồ kết nối đồng hồ nhiệt TK4S của Autonics.
Hình 1-13: Sơ đồ kết nối với module I/O mở rộng.
Hình 1-14: Sơ đồ kết nối với PLC S7-200 theo chuẩn RS-485.
Hình 1-15: Mơ hình hồn thiện.

Hình 3-1: Tạo dự án mới.
Hình 3-2: Giao diện của chương trình Studio.
Hình 3-3: Hiệu chỉnh thơng số kết nối cho thiết bị.
Hình 3-4: Chọn port để kết nối thiết bị.
Hình 3-5: Cửa sổ thiết lập thơng số.
Hình 3-6: Cửa sổ thiết lập thơng số.
Hình 3-7: Chọn Protocol cho đồng hồ nhiệt (chuẩn Modbus 2).
Hình 3-8: Chọn Protocol cho đồng hồ nhiệt (chuẩn Modbus 2).
Hình 4-1: Tạo project mới.
Hình 4-2: Chọn chế độ hiệu chỉnh giao diện.
Hình 4-3: Mở module để vẽ giao diện.
Hình 4-4: Hiệu chỉnh thơng số cho port trong chương trình Communication Server.
Hình 4-5: Chọn thứ tự port để hiệu chỉnh thơng số kết nối.
Hình 4-6: Đặt tên và thiết lập thơng số cho thiết bị.
Hình 4-7: Chọn thơng số cổng kết nối.
Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 3


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

Hình 4-8: Chọn giao thức kết nối với PLC S7-200.
Hình 4-9: Chọn vùng nhớ giám sát và điều khiển PLC S7-200.
Hình 4-10: Chọn địa chỉ và vùng nhớ trong PLC S7-200.
Hình 4-10: Chọn vùng nhớ ngõ vào PLC S7-200.
Hình 4-11: Thêm vùng nhớ khác trên PLC S7-200.
Hình 4-12: Thêm vùng nhớ ngõ ra trên PLC S7-200.
Hình 4-13: Thêm vùng nhớ ngõ ra trên PLC S7-200.
Hình 4-14: Kết quả lựa chọn các vùng nhớ để giám sát trên PLC S7-200.

Hình 4-15: Kết quả sau khi thiết lập.
Hình 5-1: Mơ hình hồn thiện.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 4


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

C. NỘI DUNG

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 5


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

LỜI MỞ ĐẦU

1.

Tính cấp thiết của đề tài:
 Tính thời sự của đề tài: Hiện nay, trong các chương trình giảng dạy về PLC thì

mơ hình giảng dạy về PLC cịn hạn chế, tuy nhiên nhu cầu của các cơng ty, xí nghiệp
thì ln ln cải tiến cập nhật công nghệ mới. Cho nên việc nghiên cứu mạng SCADA
dùng Autobase là cần thiết.
 Tính cấp thiết đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao chất lượng

đào tạo: Hệ thống của nhà máy có rất nhiều các bộ điều khiển khác nhau, Autobase có
thể liên kết với tất cả các bộ điều khiển đó để giám sát và điều khiển ngay trên cấu trúc
phần cứng hiện tại, vì trên 1 máy tính có cài đặt Autobase cho phép các bạn kết nối tối
đa 256 loại thiết bị khác nhau cùng 1 lúc, nếu sử dụng các chuẩn kết nối Master-Slave
thì số lượng thiết bị các bạn có thể giám sát và điều khiển cịn tăng lên rất nhiều.
Autobase có thể giám sát và điều khiển từ xa thông qua Internet, hay qua mạng LAN
nội bộ, giám sát sử dụng các thiết bị di động...
Một tiện ích nữa của Autobase là các bạn có thể dùng chính phần mềm
Autobase SCADA để tạo giao diện cho màn hình cảm ứng HMI của Autobase. HMI
Autobase Touch cũng có thể kết nối với nhiều thiết bị khác nhau cùng 1 lúc giống như
sử dụng PC.
Mạng SCADA dùng Autobase có thể giải quyết nhu cầu học tập của sinh viên,
đồng thời phục vụ cho quá trình thực tập nâng cao, nghiên cứu của sinh viên và nghiên
cứu của giảng viên.
2.

Tình hình nghiên cứu:
 Trong nước:

- Các ứng dụng sử dụng thiết bị

Autobase.
 Ngoài nước: - Các tài liệu hỗ trợ
từ nhà sản xuất, cho thấy nhu cầu thực tế ở Việt Nam là cấp thiết.
3.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:
 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng màn hình cảm ứng Autobase.
 Thiết kế giao diện giám sát quản lý nhiệt độ trên màn hình cảm ứng Autobase.
 Viết chương trình thu thập dữ liệu cảm biến nhiệt độ PT100.

 Viết chương trình giám sát và điều khiển giao tiếp PLC.

4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 6


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

 Màn hình cảm ứng Autobase.
 PLC hiện có tại phịng thí nghiệm.
5.

Phương pháp nghiên cứu:
 Nghiên cứu lý thuyết.
 Nghiên cứu thực nghiệm.

6.

Đóng góp của đề tài
 Mơ hình mạng SCADA.
 Hướng dẫn lập trình trên màn hình cảm ứng của Autobase.

7.

Kết cấu của đề tài

Chương 1: Tổng quan về mạng SCADA và màn hình cảm ứng Autobase SCADA
Chương 2: Thiết kế mơ hình hệ thống Autobase SCADA
Chương 3: Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát cảm biến nhiệt độ PT100
Chương 4: Ứng dụng giao tiếp cảm biến nhiệt độ và PLC
Chương 5: Kết luận và đề xuất

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 7


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ MẠNG SCADA
VÀ MÀN HÌNH CẢM ỨNG AUTOBASE SCADA
1.1

Tổng quan chung về SCADA
a. Định nghĩa:

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ thống thu thập
dữ liệu, giám sát và điều khiển các q trình từ xa. Người vận hành có thể nhận biết và
điều khiển hoạt động các thiết bị thông qua máy tính và mạng truyền thơng. Nói cách
khác, SCADA thường được dùng để chỉ tất cả các hệ thống máy tính được thiết kế để
thực hiện các chức năng sau:
-

Thu thập dữ liệu từ các thiết thiết bị công nghiệp hoặc các cảm biến.


-

Xử lý và thực hiện các phép tính trên các dữ liệu thu thập được.

-

Hiển thị các dữ liệu thu thập được và kết quả đã xử lý.

-

Nhận các lệnh từ người điều hành và gửi các lệnh đó đến các thiết bị của
nhà máy.

-

Xử lý các lệnh điều khiển tự động hoặc bằng tay một cách kịp thời và chính
xác.

b. Chức năng và vai trị:
Mỗi hệ thống sản xuất công nghiệp thường được tổ chức theo nhiều cấp quản
lý. Mỗi cấp có nhiệm vụ đo lường, thu thập và điều khiển giám sát riêng lên từng đối
tượng cụ thể của hệ thống. Chính vì thế việc SCADA cho một hệ thống sản xuất công
nghiệp cũng được phân ra từng cấp SCADA cụ thể, tuỳ vào quy mơ của từng cấp mà
có những u cầu cụ thể khác nhau song nói chung mỗi cấp SCADA là phải thực hiện
những dịch vụ sau:
-

Thu thập số liệu từ xa (qua đường truyền số liệu) các số liệu về sản xuất và
tổ chức việc lưu trữ trong nhiều loại cơ sở số liệu (số liệu về lịch sử sản
xuất, về sự kiện thao tác, về báo động…).


-

Điều khiển và giám sát hệ sản xuất trên cở sở các dữ liệu đã thu thập được.

-

Thực hiện công tác truyền thông số liệu trong và ra ngoài hệ (đọc/viết số
liệu PLC/RTU, trả lời các bản tin yêu cầu từ cấp trên về số liệu, về thao tác
hệ).

-

Nhìn chung SCADA là một sự kết hợp giữa phần cứng và phần mềm theo
một phương thức truyền thơng nào đó để tự động hố việc quản lý giám sát,
điều khiển cho một đối tượng công nghiệp. Và ta nhận thấy rằng xu thế tự
động hố là một xu thế khơng thể tránh khỏi do vậy việc áp dụng bài toán

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 8


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

SCADA là một việc làm tất yếu nếu chúng ta không muốn tụt hậu trong sản
xuất. Vai trị của nó là rất rõ ràng, SCADA giúp ta thu thập rất chính xác về
hệ thống từ đó có thể đưa ra các quyết định đúng đắn về hệ, đồng thời ta
cũng dễ dàng trong công tác điều khiển và ra quyết định. Việc làm này sẽ
giảm đáng kể việc chi phí về vấn đề nhân lực, về vận hành điều này góp

phần đáng kể trong việc giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh.
1.2

Các ứng dụng vào thực tế và so sánh lợi thế với hệ cũ:

Các hệ thống SCADA được dùng cho hệ thống điện, hệ thống xe lửa, nhà máy
nước sạch, trạm xử lý nước sạch, hàng hải…
Hệ thống SCADA của ngành điện Việt Nam hiện nay được chia thành ba cấp:
cấp quốc gia, cấp Bắc Trung Nam và cấp tỉnh. Khi hệ thống trở thành phức tạp hơn, có
thể sẽ có cấp huyện. Trung tâm điều độ quốc gia theo dõi và điều khiển các nhà máy
phát điện, các đường dây/trạm 500kV và các đường dây/trạm 220kV lớn. Ba trung tâm
điều độ miền theo dõi và điều khiển các đường dây/trạm 220kV và các đường
dây/trạm 110kV lớn trong khu vực mình. Các trung tâm điều độ cấp tỉnh theo dõi và
điều khiển hệ thống phân phối điện trong khu vực của mình.
Các hệ thống SCADA dùng RTU ngày càng được thay thế bởi PLC, trong hệ
SCADA cho hệ thống điều độ điện cấp quốc gia hay miền cũng đang ngày càng đi
theo xu thế này. Việc xây dựng các hệ thống SCADA dùng PLC sẽ đem lại các lợi thế
sau:
-

Kinh phí sẽ thấp hơn nhiều.

-

Các hệ điều khiển cũ có nhiều tủ, bảng, khố, nút ấn… Do đó chúng rất
cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích. Ngồi ra cịn rất khó khăn trong việc lắp
đặt, kiểm định, vận hành, giám sát, bảo dưỡng. Tuy nhiên công việc này sẽ
rất đơn giản nếu chúng ta sử dụng hệ SCADA dùng PLC.

-


Các kỹ sư Việt Nam dễ tiếp cận với công nghệ PLC hơn và do đó khả năng
thiết kế, nâng cấp và làm chủ công nghệ dễ dàng hơn.

-

Mua thiết bị dễ dàng hơn.

-

Dễ bảo dưỡng và thay thế các thiết bị.

-

Đặc biệt với hệ SCADA thì việc thu thập, lưu trữ, báo cáo, thống kê, phân
tích hệ thống rất dễ dàng.

-

Các hệ thống SCADA sẽ trở nên đơn giản hơn và phổ biến hơn trong tương
lai bởi lẽ các thiết bị trong lĩnh vực tự động hoá đang ngày càng phát triển
mạnh.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 9


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA


Hình 1-1 Cấu trúc hệ SCADA cơ bản.
1.3

Kết cấu của một hệ SCADA

Nói một cách đơn giản, hệ thống SCADA có ba phần: Các PC ở phòng điều
khiển trung tâm, các RTU( remote terminal unit) hay PLC(programable logic
controller) ở các trạm xa và thiết bị thông tin để kết nối hai phần trên với nhau.
Kết cấu phần mềm của phần PC ở phòng điều khiển trung tâm được thể hiện trong
Hình 1-1. Chúng ta sẽ thấy các chức năng của các PC của hệ thống
SCADA tương tự như phần HMI của hệ thống DCS: Hiển thị, điều khiển từ phòng
điều khiển trung tâm, thu thập dữ liệu, quản lý các số liệu, quản lý báo động, báo cáo.
Các hệ thống SCADA cũ chạy trên môi trường DOS, VMS hay UNIX. Các hệ thống
mới hơn chạy trên nền của Windows, Linux.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 10


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

Hình 1.2: Kiến trúc phần mềm Client/Server của hệ SCADA.
a. SCADA Server
SCADA Sever chính là máy Server của hệ thống SCADA ở trung tâm được nối
với các RTU hay PLC. Trong cấu trúc phần mềm máy chủ Server đó có chức năng thu
thập, chia sẻ dữ liệu với các máy Client thông qua mang Ethernet và gửi mệnh lệnh từ
các Client trực tiếp đến các bộ điều khiển.Vì vậy trên các máy Server thường được
dùng để cài đặt các phần mềm phát triển (development), thiết lập cấu hình truyền
thơng để kết nối với thiết bị hiện trường.

b. SCADA Client
SCADA Client gồm các máy tính cơng nghiệp được nối với máy Server bằng
mạng Ethernet. Các máy tính này sẽ được cài các phần mềm giao diện người máy
(Human Machine Interface) kết nối với dữ liệu của máy Server để hiển thị hoặc điều
khiển. Tức là các máy Client nay sẽ thu thập các trạng thái và điều khiển các bộ
controller gián tiếp thông qua máy Server. Mối quan hệ giữa các Client và Server do
Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 11


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

các kỹ sư lập trình thiết lập, tuỳ thuộc vào phần mềm công nghiệp được sử dụng trong
hệ SCADA.
c. PLC- RTU
RTU được định nghĩa là một thiết bị được điều khiển bằng bộ vi xử lý, có khả
năng xử lý các đầu vào ra theo thời gian thực, thu thập số liệu và báo động, báo cáo về
SCADA Server và thi hành các lệnh của SCADA Server. Theo truyền thống, hệ thống
SCADA thường sử dụng các thiết bị RTU. Nhưng ngày nay, với sự phát triển của
PLC, các nhà tích hợp hệ thống thích dùng PLC thay vì RTU cho việc thiết kế cho
nhiều hệ thống SCADA.
Các RTU và các PLC được nối với các I/O tại các trạm. Các đầu vào, qua RTU
hay PLC cho các thiết bị SCADA ở phòng điều khiển trung tâm biết trạng thái của hệ
thống tại hiện trường. Thiết bị SCADA có thể điều khiển bằng cách thao tác đầu ra,
cũng như qua các RTU hay PLC.
Như vậy, RTU và PLC là thiết bị được trực tiếp nối với I/O và trung tâm điều
khiển tín hiệu.
1.4


Phần cứng và phần mềm của hệ SCADA:
a. Phần cứng:

Tuỳ thuộc vào từng hãng chế tạo, các hệ SCADA sẽ mang một số đặc điểm
khác nhau, tuy nhiên nói chung phần cứng của hệ SCADA sẽ gồm những phần sau:
-

Máy tính PC với các dịch vụ truyền thơng chuẩn và các chương trình giao
diện đồ hoạ được thiết kế sẵn.

-

Các bộ điều khiển logic có khả năng lập trình PLC (Programmable Logic
Controller).

-

Các transmitter/RTU số thông minh.

-

Card mạng và hệ thống cáp nối đi theo phục vụ cho quá trình thu thập và
điều khiển.

b. Phần mềm
Phần mềm của SCADA là một chương trình thực hiện các nhiệm vụ cụ thể của
một hệ SCADA. Phần mềm phải có khả năng thu thập dữ liệu theo thời gian thực và
có khả năng điều khiển đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống. Ngoài ra, phần
mềm SCADA phải có khả năng kết nối mạng, chẳng hạn như Internet hay Ethernet, để
có thể chuyển các báo cáo dưới nhiều hình thức khác nhau, như dạng bảng thống kê,

dạng biểu đồ hay dạng đồ thị.
1.5

Truyền tin trong hệ SCADA
a. Các dạng truyền tin trong hệ SCADA:

Ngoài việc sử dụng các máy tính cơng nghiệp, các Server, thiết bị mạng… ở
phịng theo dõi trung tâm. Một bộ phận khơng thể thiếu được trong hệ thống SCADA
là hệ thống truyền tin. Nó liên quan đến tính ổn định và sự chính xác của hệ thống. Vì
Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 12


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

vậy, một hệ truyền tin được chọn trong một hệ SCADA phải thoả mãn các tiêu chuẩn
như: dải tốc độ truyền, giao thức truyền thông, truyền đồng bộ hay dị bộ, khoảng cách
địa lý… Hệ thống truyền tin được chọn phải tương thích với thiết bị trường và máy
chủ Server. Một số thiết bị có thể sử dụng được để truyền dữ liệu trong hệ SCADA
như sau: Modem RDT (Radio Data Technology) của Anh quốc có các loại truyền sóng
Radio, vơ tuyến; các thiết bị thu phát sóng của Motorola, các bộ RTU, GPS. Tuỳ theo
mơ hình, phạm vi của từng hệ SCADA mà ta áp dụng từng loại thiết bị trên sẽ phát
huy hết tính năng tác dụng của nó.
Hệ thống SCADA cấp quốc gia và miền dùng các RTU được thiết kế đặc biệt cho
ngành điện (theo tiêu chuẩn IEEE và IEC, có khả năng chịu được nhiễu điện từ…).
Các thiết bị RTU thông minh với các trung tâm điều độ qua thủ tục truyền tin IEC870-5-101. Ngoài ra, với nhiều hệ SCADA dùng PLC dùng thủ tục truyền tin là
Profibus.
Bảng 1.1 dưới đây tổng kết lại các dạng truyền tin thường dùng trong hệ SCADA:
Truyền tin

Máy chủ với IDE hiện trường

Kiểu truyền tin
Không đồng bộ
kiểu multidrop
PLC thu thập với IDE hiện trường
Không đồng bộ
kiểu multidrop
Máy chủ với máy dự phòng DMS,
Đồng bộ kiểu
EMS, DTS
multidrop
Máy chủ với SCADA cấp trên
Không đồng bộ
kiểu singledrop
SCADA với các ứng dụng khác
Bản tin qua bộ nhớ
SCADA với các thư viện
SCADA với các hệ điều hành
SCADA với máy in

Đọc/viết thư viện
Quản lý các cửa sổ
Song song, nối tiếp

Tiêu chuẩn thường dùng
RS-485
RS-485
Ethernet
RS-232 + tải ba, modem

hay ratio 450Hz
DDE (Dynamic Data
Exchange)
DLL (Dynamic Link
Library)
Windows
RS-232, ASCII

Bảng 1.1: Các dạng truyền tin thường dùng trong hệ SCADA.
b. Truyền tin số
Truyền tin số là truyền đi các bản tin số ( mã dưới dạng bit, byte…) từ nơi phát
đến nơi thu có những tín hiệu truyền để đãm bảo truyền số liệu.
Truyền từ ứng dụng này đến một ứng dụng khác, trong truyền tin công nghiệp
thường là: giữa một ứng dụng chủ với ứng dụng slave hay giữa một ứng dụng khách
hàng với ứng dụng server phục vụ hoặc giữa các ứng dụng chủ với các ứng dụng slave
của mỗi master với nhau, hay giữa các master với nhau.
c. Truyền tin hiện trường
Việc truyền tin hiện trường nhàm đảm bảo việc máy chủ thường xuyên thông
tin với các PLC hay RTU.
Các thông tin được thống nhất theo kiểu:
Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 13


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

-

Máy chủ gửi từ một bảng tin từng lệnh đến PLC hay RTU trên bus

mutidros.

-

PLC hay RTU liên quan thực hiện mỗi lệnh đó và gửi tin trả lời kết quả.

Các bản tin do máy chủ gửi đi thường là lệnh read các loại số liệu của PLC hay
RTU và một vài lệnh write một số hệ số bằng số gán địa chỉ hay đơn vị cho các số đó.
Các bản tin tức thời thường được gửi về các số lượng trạng thái đo của PLC hay
RTU hay báo cáo có tình trạng có sai trong bản tin nhận được.
1.6

Những yêu cầu chung về một hệ SCADA
a. Những yêu cầu chung về phần cứng:
-

Máy tính PC dùng để thu thập và điều khiển phải mang tính phổ thơng và
có khả năng giao tiếp tốt với các hãng thiết bị phần cứng khác nhau.

-

Có hệ điều hành đa nhiệm có khả năng mở rộng và giao tiếp dễ dàng với
các phần mềm và phần cứng khác.

b. Những yêu cầu chung về phần mềm:
-

Có khả năng tương thích với các giao thức (Protocol) thơng dụng.

-


Dễ dàng thiết kế và nâng cấp khi cần thiết.

c. Về dịch vụ SCADA:
-

Có khả năng thu thập, lưu trữ, sử dụng số liệu được ít nhất trong một năm.

-

Cung cấp sự giao tiếp và giao diện dễ dàng cho người sử dụng và vận hành.
Dễ dàng cho người dùng hiển thị sơ đồ và đồ thị trong giám sát cũng như in
báo cáo.

-

Giúp thao tác điều khiển từ xa dễ dàng, tuy nhiên vẫn phải bảo đảm thao tác
điều khiển bằng tay.

d. Yêu cầu về giá thành và chi phí lắp đặt phải rẻ, hợp lý.

1.7

Tổng quan về Autobase

AUTOBASE là phần mềm được phát triển dựa hệ điều hành Window (OS), đây
là cơng cụ phát triển tự động hố có thể giám sát và điều khiển tất cả lĩnh vực tự động.
Phần mềm này cài đặt trên máy tính được kết nối với các thiết bị tự động (PLC), giám
sát và điều khiển các giá trị thiết lập, giá trị đo lường và trạng thái của các thiết bị.
Ngồi tính năng giám sát và điều khiển còn bao gồm tất cả các chức năng cần

thiết của tự động hoá. Bất cứ hệ thống tự động hố nào cũng có thể giải quyết bởi sản
phẩm Autobase.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 14


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

1.8

Cấu hình tổng thể hệ thống ứng dụng Autobase

Hiện tại những hình ảnh dưới đây xây dựng bởi ứng dụng cấu hình của hệ thống
tự động hoá quan sát mực nước đường thuỷ được cài đặt ngay trung tâm. Tương
đương như hình 1-3.

Hình 1-3: Cấu hình hệ thống tổng thể.
1.8.1 Trường hợp ứng dụng AUTOBASE:
Hình 1-4 là hệ thống tương tự đang điều hành bởi ứng dụng AUTOBASE. Cấu
hình tương tự như hình 1-4 thực hiện thành tựu đầu tiên năm 1998.
Năm 2000 và năm 2004 được cấu hình tương đương như hình 1-5, hình 1-6 bổ
sung thêm trên hệ thống.

Hình 1-4: Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE ( Năm 1998).

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 15



MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

Hình 1-5. Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE (Năm 2000).

Hình 1-6: Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE (Năm 2004).

Hình 1-7: Cấu hình hệ thống quan sát mực nước AUTOBASE (tương lai).

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 16


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

1.8.2 Phân chia từng loại chương trình của AUTOBASE:
AUTOBASE được điều hành kết nối được với các chương trình hình 1-8 có thể
phân loại trên chương trình chỉnh sửa (EDIT) và chương trình ứng dụng thời gian thực
(RUNTIME).

Hình 1-8: Cấu hình các chương trình của AUTOBASE.
1.8.3 Chương trình thực hiện:
Chương trình thực hiện AUTOBASE tương tự hình 1-9 chương trình giám sát,
được điều hành liên kết với máy chủ Web, chương trình thực hiện, Wathdog, quản lý
máy in dòng, quản lý tin nhắn SMS, mạng lưới máy chủ và mạng lưới máy khách,
chương trình truyền thơng v.v…

Hình 1-9: Cấu hình chương trình thực hiện AUTOBASE.


1.8.4 Chương trình chỉnh sửa
Chương trình chỉnh sửa (Edit) AUTOBASE hình 1-10 và các chương trình có
thể chỉnh sửa như: báo cáo, Script, đồ hoạ, Tag vv… được cấu hình trong chương trình
chỉnh sửa hoạt hình, chỉnh sửa hình ảnh và Studio.
Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 17


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

Hình 1-10: Cấu hình chương trình Studio.

1.8.5 Chương trình khác
AUTOBASE ngồi chương chình chỉnh sửa, chương trình thực hiện cịn có
chương trình chọn lựa ngơn ngữ, chương trình đăng ký, NET DLL vv…

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 18


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

CHƯƠNG 2
THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG
AUTOBASE SCADA
2.1.


Sơ đồ khối hệ thống:

RS-485

Khối cảm biến
nhiệt độ PT100

Khối điều khiển nhiệt
TK4S

Khối điều khiển , giám sát
Màn hình HMI 7 inch

Khối PLC S7-200
Khối giao tiếp I/O
AIB-MT20

Hình 1-11: Sơ đồ khối kết nối hệ thống.
Trong đó:
-

-

Khối điều khiển nhiệt TK4S giao tiếp với cảm biến nhiệt PT100 và được
điều khiển giám sát thơng qua màn hình HMI, giao tiếp theo chuẩn RS485.
Khối PLC S7-200 được giám sát điều khiển thơng qua màn hình HMI,
giao tiếp theo chuẩn RS485.
Khối giao tiếp I/O mở rộng AIB-MT20 cho phép giao tiếp 8 ngõ vào số,
8 ngõ ra số, 2 ngõ vào tương tự, 2 ngõ ra tương tự.
Khối điều khiển và giám sát dùng màn hình HMI 7 inch, có sẵn hệ điều

hành Windows CE.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 19


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

2.2

Mơ hình kết nối:

- u cầu: Thiết kế mơ hình dạng mơ hình thí nghiệm, kết nối sẵn với module
điều khiển nhiệt độ TK4S, để sẵn các đầu kết nối cho thí nghiệm và cáp RS-485 cho
giao tiếp PLC-S7-200 bên ngoài.
- Kết nối đồng hồ nhiệt TK4S:

Hình 1-12: Sơ đồ kết nối đồng hồ nhiệt TK4S của Autonics.





Chân 15, 16: Kết nối với màn hình Autobase theo chuẩn RS485.
Chân 10, 11, 12: Kết nối với cảm biến nhiệt độ PT100.
Chân 5, 6: Kết nối với nguồn AC.
Chân 3, 4, 13, 14: Kết nối với các thiết bị gia nhiệt hay quạt làm mát.

- Kết nối với PLC:


Hình 1-13: Sơ đồ kết nối với PLC S7-200 theo chuẩn RS-485.
 Chân 3, 8 của port kết nối: Kết nối với màn hình Autobase theo chuẩn
RS485.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 20


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

- Kết nối với module I/O mở rộng AIB-MT20:

Hình 1-14: Sơ đồ kết nối với module I/O mở rộng.

Hình 1-15: Mơ hình hồn thiện.
Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 21


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

CHƯƠNG 3
THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN
VÀ GIÁM SÁT CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ PT100
3.1.

Giao tiếp đồng hồ nhiệt TK4S của Autonic với màn hình HMI Autobase:


Thiết bị đồng hồ nhiệt này có cổng truyền thơng RS485 và sử dụng giao thức
theo chuẩn Modbus, mặc định cài đặt của thiết bị này như sau:
-

Adrress: 1,
Baudrate : 9600,
Data bit : 8bit
Stop bit : 2bit
Không sử dụng bit kiểm tra chẵn lẻ.

Trong mơ hình này Autobase sẽ kết nối với 1 đồng hồ nhiệt, tuy nhiên nếu cần
kết nối với nhiều đồng hồ nhiệt để giám sát và điều khiển thì ta có thể kết nối theo
chuẩn của mạng RS485 sau đó cài đặt địa chỉ cho từng bộ điều khiển. Yêu cầu hiển
thị nhiệt độ trên màn hình, cài đặt giá trị nhiệt độ từ màn hình, thay đổi chế độ
Auto/Manual từ màn hình, hiển thị trạng thái của ngõ vào DI của đồng hồ.
Các địa chỉ parameter về vùng nhớ của đồng hồ nhiệt TK và chuẩn truyền
thông Modbus của thiết bị (Tham khảo tài liệu của đồng hồ nhiệt TK Series).

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 22


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

Bảng 3-1: Các địa chỉ parameter về vùng nhớ của đồng hồ nhiệt.

* Các bước thực hiện project:
-


Mở chương trình Project Manager chọn new sau đó đặt tên cho Project.

Hình 3-1: Tạo dự án mới.
-

Sau đó nhấn nút soạn thảo (Edit) để chuyển sang chương trình Studio tạo
giao diện.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 23


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

Hình 3-2: Giao diện của chương trình Studio.
Tiếp theo thực hiện kết nối giữa phần mềm Autobase với đồng hồ nhiệt. Trong
AutoBase sử dụng chương trình Communication Server để kết nối với các thiết bị, đặc
điểm của chương trình này là có khả năng kết nối với rất nhiều các thiết bị khác nhau,
chương trình này cho phép chúng ta chỉnh sửa các thông số kết nối sao cho phù hợp
với từng thiết bị khác nhau. Chương trình này sẽ truy cập vào vùng nhớ của thiết bị để
Read/Write các giá trị tới vùng nhớ thực hiện giám sát và điều khiển.
Trong hình dưới “Edit Port File” là thực hiện chọn cổng kết nối, cổng kết nối ở
đây có nhiều loại như, cổng nối tiếp, TCP/IP, Modem…Trong trường hợp này ta sử
dụng cổng nối tiếp.

Hình 3-3: Hiệu chỉnh thông số kết nối cho thiết bị.
Mục Select Port ta chọn 1 Port và nhấp đôi chuột trái để thiết lập các thông số.
Hiện nay phần mềm Autobase có thể sử dụng tối đa là 10000 port điều này có nghĩa là

Autobase có thể sử dụng 10000 Port để kết nối với 10000 thiết bị.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 24


MƠ HÌNH HỆ THỐNG AUTOBASE SCADA

Hình 3-4: Chọn port để kết nối thiết bị.

Hình 3-5: Cửa sổ thiết lập thơng số.

Giảng viện thực hiện: Đào Thị Mỹ Chi

Trang 25