ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, mạng truyền thông công
nghiệp đóng vai trò rất quan trọng trong lĩnh vực điều khiển và tự động hóa hệ thống
sản xuất. Mạng truyền thông công nghiệp cũng như công nghệ bus trường không phải
là một lĩnh vực kỹ thuật hoàn toàn mới, mà thực chất được kế thừa và phát triển từ kỹ
thuật truyền thông nói chung cho phù hợp với các yêu cầu trong công nghiệp.
SCADA là một hệ thống thu thập dữ liệu và điều khiển giám sát, dựa vào các số
liệu đưa về, hệ thống tự động phân tích nhờ các chương trình được lập trình sẵn sau đó
đưa ra tác động điều khiển truyền đến các cơ cấu chấp hành tại hiện trường phân xưởng
nhà máy để thực hiện việc điều khiển. Tác động điều khiển có thể được đưa ra tự động
hoặc có thể từ việc nhận lệnh từ người quản lý thông qua giao diện người – máy HMI.
Nhận thức được vai trò và tầm quan trọng của việc điều khiển và giám sát một
hệ thống tự động trong thực tế, chúng em lựa chọn đề tài: “Xây dựng SCADA cho hệ
thống 3 băng tải phòng FACT – khoa Điện – Điện Tử”
Đề tài nghiên cứu gồm những phần chính sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Nội dung và kết quả nghiên cứu
Qua thời gian nghiên cứu chúng em đã hoàn thành đề tài của mình dưới sự
hướng dẫn tận tình của thầy Lương Văn Sử. Tuy nhiên, do thời gian thực hiện đồ án
còn hạn chế và chưa có nhiều kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Page 1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu và tìm hiểu chúng em đã hoàn thành đồ án tốt
nghiệp của mình đúng thời hạn. Để đạt được điều này không chỉ có nỗ lực của bản
thân, mà còn nhờ sự giúp đỡ nhiệt tình cả về vật chất và tinh thần của gia đình, thầy cô
và bạn bè.

Tiếng Anh & Internet 79
PHỤ LỤC 80
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
A/M: Auto/Manual
DCS: Distributed Control System
DP: Distributed Peripheral
Page 3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GPS: Global Positioning System
HMI: Human Machine Interface
MPI: Multi Point Interface
PLC: Program Logic Controller
PROFIBUS: Process Field Bus
SCADA: Supervisory Control And Data Acquisittion
Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Xuất phát từ những vấn đề trên thực tế và để bắt nhịp được với sự phát triển của
khoa học công nghệ, vấn đề truyền thông trong công nghiệp đã và đang ứng dụng rất
rộng rãi và ngày càng nâng cao. Nhận thức được tầm quan trọng của mạng truyền
Page 4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
thông trong công nghiệp chúng em đã lựa chọn đề tài: “ Xây dựng SCADA cho hệ
thống MPS ba băng tải phòng FACT khoa Điện – Điện Tử”
1.2. LỊCH SỬ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
Tháng 3 năm 2010, trường ĐHSPKTHY nhập về cho khoa Điện – Điện Tử hệ
thống MPS 3 băng tải của festo, nhằm đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu của sinh
viên và cán bộ khoa Điện – Điện Tử. Tuy nhiên, cho đến nay hệ thống này vẫn chưa
được chính thức đưa vào giảng dạy, và cũng chưa có cá nhân, tổ chức nào của khoa
nghiên cứu về hệ thống này. Do vậy, chúng em đã lựa chọn đề tài này làm đề tài

tín hiệu số hay tín hiệu tương tự theo các chuẩn điện học thông sụng khác nhau
(1 10V; 0 5V; 4 20mA; 0 20mA; ). Trước khi có thể xử lý trong máy tính số,
các tín hiệu đo cần được chuyển đổi, thích ứng vói chuẩn giao diện vào/ ra của máy
tính. Bên cạnh đó, ta cũng cần có biện pháp cách ly điện học để tránh sự ảnh hưởng
xấu lẫn nhau giữa các thiết bị. Đó chính là các chức năng của module vào/ra (I/O).
Page 7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tóm lại 1 hệ thống điều khiển và giám sát bao gồm các thành phần chức
năng chính sau đây:
- Giao diện quá trình: Các cảm biến và cơ cấu chấp hành, ghép nối vào/ra, chuyển
đổi tín hiệu.
- Thiết bị điều khiển tự động: Các thiết bị điều khiển như các bộ điều khiển
chuyên dụng, bộ điều khiển khả lập trình PLC, thiết bị điều chỉnh số đơn lẻ và
máy tính cá nhân cùng với phần mềm điều khiển tương ứng.
- Hệ thống điều khiển giám sát: Các thiết bị phần mềm giao diện người máy, các
trạm kĩ thuật, các trạm vận hành, giám sát và điều khiển cao cấp.
- Hệ thống truyền thống: Ghép nối điểm – điểm, Bus cảm biến/chấp hành, bus
trường, bus hệ thống.
- Hệ thống bảo vệ, cơ chế thực hiện chức năng an toàn.
2.1.2. Mô hình phân cấp
Page 8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.2. Mô hình phân cấp
Càng ở cấp dưới thì các chức năng càng mang tính chất cơ bản hơn và đòi
hỏi yêu cầu cao hơn về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng. Một số ở cấp trên được
thực hiện dựa trên các chức năng của cấp dưới, tuy không đòi hỏi thời gian phản
ứng nhanh như ở cấp dưới, nhưng ngược lại lượng thông tin cần trao đổi và xử lý
nhiều hơn. Thông thường, người ta chỉ coi 3 cấp dưới thuộc phạm vi của hệ thống
điều khiển giám sát. Tuy nhiên, biểu thị hai cấp trên cùng (quản lý công ty và điều
hành sản xuất ) trên giúp ta hiểu thêm một mô hình lý tưởng cho cấu trúc chức năng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Như ta sẽ thấy, phân cấp chức năng như trên sẽ tiện lợi cho việc thiết kế hệ
thống và lựa chọn thiết bị. Trong thực tế ứng dụng, sự phân cấp chức năng có thể
khác 1 chút so với trình bày ở đây, tùy thuoocj vào mức độ tự động hóa và cấu trúc
hệ thống cụ thể. Trong trường hợp ứng dụng đơn giản như điều khiển trang thiết bị
dân dụng (máy gặt, máy lạnh ) sự phân chia nhiều cấp có thể hoàn toàn không
cần thiết. Ngược lại, trong tự động hóa của 1 nhà máy lớn hiện đại như điện nguyên
tử, sản xuất xi măng, lọc dầu, ta có thể chia nhỏ hơn nữa các cấp chức năng để tiện
theo dõi.
2.1.3. Mô hình hệ thống SCADA
2.1.3.1. Giới thiệu chung
Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA) là 1 phần không thể thiếu
được trong 1 hệ thống tự động hóa hiện đại. Từ những năm gần đây, tiến bộ trong
các lĩnh vực truyền thông cong nghiệp và công nghệ phần mềm đã thực sự đem lại
nhiều khả năng mới giải pháp mới.
Khái niệm SCADA (Supervisory Control And Data Acquisittion) cũng được
hiểu với các nghĩa khác nhau, tùy theo lĩnh vực ứng dụng và theo thời gian. Có thể,
khi nói tới SCADA người ta chỉ liên tưởng tới 1 hệ thống mạng và thiết bị có nhiệm
vụ thuần túy là thu thập dữ liệu từ các trạm ở xa và truyền tải về một khu trung tâm
để xử lý. Các hệ thống ứng dụng trong công nghiệp khai thác dầu khí và phân phối
năng lượng là các ví dụ tiêu biểu. Theo cách hiểu này vấn đề truyền thông dược đặt
lên hàng đầu. Trong nhiều trường hợp, các khái niệm SCADA và “None-SCADA”
lại được dùng để phân biệt các giải pháp điều khiển giám sát dùng phần mềm
chuyên dụng ( ví dụ FIX, WinCC, Lookout ) hay phần mềm phổ thông (Access,
Excel, Visual Basic ). Ở đây, công nghệ phần mềm là vấn đề được quan tâm chủ
yếu.
Page 11
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nói 1 cách khái quát, một hệ thống SCADA không có gì khác là 1 hệ thống
điều khiển giám sát, tức là 1 hệ thống hỗ trợ con ngưới trong việc quan sát và điều

b. Phần mềm
- Giao diện vào/ra (phần mềm giao diện quá trình), dưới dạng các I/O-Driver,
I/O-Servers.
- Giao diện người – máy
- Cơ sở dữ liệu quá trình
- Hệ thống cảnh báo, báo động
- Lập báo cáo tự động
- Điều khiển cấp cao: Điều khiển mẻ, điều khiển trình tự, điều khiển công thức,
điều khiển chuyên gia
Các thành phần nói trên đã được tích hợp sẵn trong 1 hệ điều khiển phân tán.
Vì vậy việc xây dựng chức năng SCADA ở đây đơn giản hơn nhiều so với trong
các hệ khác
2.1.4. Mạng truyền thông PROFIBUS - DP
Mạng PROFIBUS – DP nằm trong hệ thống mạng Profibus do 1 hiệp hội
(bao gồm 13 công ty và 5 trường đại học của Đức hợp tác) phát triển năm 1991,
nhằm mục đích phát triển 1 hệ thống BUS trường cho phép ghép nối mạng các thiết
bị tự động hóa ở cấp trường lên cấp điều khiển quá trình. Mạng profibus chuẩn hóa
quốc gia DIN19245 và trở thành chuẩn châu Âu EN50170 vào năm 1996.
Mạng profibus-DP là mô hình mạng mở, cho phép kết nối thiết bị của các
hãng khác nhau trên cùng 1 mạng, có thể tạo ra 1 hệ thống mạng lớn với giá thành
hạ dễ thực hiện.
Thông số kỹ thuật
Page 13
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
- Là hệ thống mạng Master/Slave. Tuy nhiên ta cũng có thể xây dựng mạng
Profibus có nhiều trạm chủ bằng phương thức truy nhập thẻ bài (Token-
passing), khi đó 1 thể bài sẽ được đưa lên mạng và chỉ những phần tử trong
mạng có thẻ bài mới được phép điều khiển mạng, mỗi trạm được giữ thẻ bài
trong 1 khoảng thời gian nhất định, hết khoảng thời gian này, thẻ bài sẽ được
chuyển sang trạm khác và quá trình chuyển này sẽ thực hiện theo vòng tròn.

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 hóa 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
- Ngoài ra, hệ thống SCADA còn 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 cao khác
2.2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN MPS
Hệ thống 3 băng tải do festo cung cấp tại phòng FACT khoa Điện – Điện Tử
là một phần trong dây chuyền sản xuất các hộp ăng ten của hệ thống dẫn đường GPS.
Hệ thống đầy đủ bao gồm 9 trạm với trình tự sau:
1. Trạm phân loại MAEU
2. Trạm lắp ráp MAEO
3. Trạm gia công PRO
4. Trạm trung gian BU
5. Trạm kiểm tra TEE
6. Trạm tay gắp HHE
7. Trạm lưu kho LAE
8. Trạm phân phối ROE
Page 15
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
9. Trạm rô bốt ROB
Hình 2.3. Hệ thống vận chuyển MPS
Mục đích của thiết bị liên hoàn này là để minh họa sản xuất công nghiệp các bộ
phận rời rạc trong một tổ hợp nhỏ gọn, nhưng với môi trường học tập công nghệ cao.

nhận dạng kẹp khay đỡ tại đĩa dẫn hướng chuyên dụng ở dưới đáy của khay đỡ.
2.2.1.3. Băng chuyền
Băng chuyền gồm có các phần tử sau đây:
- Bảng điều khiển B (chỉ có ở trạm MAEO)
- Thiết bị nhận dạng
- Băng tải
- Động cơ 1 chiều
- Khối đấu dây
- Bộ điều khiển Two – Quadrant
- Băng chuyền
- Hộp số
- Mô đun phân phối A
a. Bảng điều khiển B
Page 19
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng điều khiển dùng để điều khiển các chế độ riêng biệt, ví dụ chuyển đổi giữa
các chế độ hoạt động, khởi động hay dừng quá trình hoăc điều khiển đèn chỉ thị
hoặc các cơ cấu chấp hành. Nó được trang bị đèn và các nút ấn khác nhau.
Hình 2.8. Bảng điều khiển
Bảng 2.2. Nút ấn trên bảng điều khiển
STT Phân loại Phần tử Mô tả
1 S1 Nút Start
Nút ấn màu xanh lá cây với đèn chìm trên bảng
điều khiển, tiếp điểm thường mở, kết nối vào cổng
PLC
2 S2 Nút Stop
Nút ấn màu đỏ với đèn chìm trên bảng điều khiển,
tiếp điểm thường đóng, kết nối với cổng PLC
3 S3
Công tắc

3: Thiết bị nhận dạng
Page 21
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
4 → 7: Cảm biến nhận dạng
8: Thiết bị kẹp để dừng khay đỡ
Bảng 2.4. Cảm biến trên thiết bị nhận dạng
STT Phân loại Phần tử Mô tả
1 2B1
Cảm biến nhận
dạng 1
Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tác
động bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kết
nối tới cổng PLC.
2 2B2
Cảm biến nhận
dạng 2
Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tác
động bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kết
nối tới cổng PLC.
3 2B3
Cảm biến nhận
dạng 3
Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tác
động bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kết
nối tới cổng PLC.
4 2B4
Cảm biến nhận
dạng 4
Cảm biến điện cảm, tiếp điểm thường mở, tác
động bằng vít chìm kim loại của khay đỡ, kết

băng tải.
- Để hiệu chỉnh chuyển động chậm của động cơ băng tải, hãy làm như sau:
- Kích hoạt bằng bảng biến số của Step7 xuất tín hiệu ra cho chuyển động quay
trái hoặc quay phải.
- Kích hoạt bằng bảng biến số của Step7 xuất tín hiệu ra cho chuyển động chậm
của động cơ băng tải.
- Quay triết áp để hiệu chỉnh vận tốc cho chuyển động chậm của băng tải.
e. Mô đun phân phối A
Page 24
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.12. Mô đun phân phối A
1: Mô đun giao tiếp APP3 6: Nguồn cấp khí nén
2: Mô đun giao tiếp APP4 7: Khối đấu dây cho nguồn điện
3: Giao diện Syslink 1 8: Mô đun phân phối
4: Giao diện Syslink 2 9: Mô đun giao tiếp APP2
5: Bộ chia khí 10: Mô đun giao tiếp APP1
Mỗi mô đun giao tiếp (APP1 - 4) gồm có đầu vào và đầu ra 4 bit của giao diện
Syslink riêng biệt:
- Mô đun giao tiếp APP3=Bit 0-3 của giao diện syslink 1
- Mô đun giao tiếp APP4=Bit 4-7 của giao diện syslink 1
- Mô đun giao tiếp APP1=Bit 0-3 của giao diện syslink 2
- Mô đun giao tiếp APP2=Bit 4-7 của giao diện syslink 2
Nếu có vài mô đun phần tử cần có nguồn điện cung cấp 24VDC bằng dây dẫn, nó
sẽ được nối đến khối đấu dây cho nguồn điện cung cấp bên ngoài
Bộ chia khí được sử dụng để cung cấp khí nén cho các mô đun. Hơn nữa, ống dẫn
khí nén cũng phải được nối vào bộ chia khí nén.
f. Các cảm biến và cơ cấu chấp hành đặt trên băng chuyền
Bảng 2.6. Cảm biến trên băng chuyền
STT Phân loại Phần tử Mô tả
1 1B1 Cảm biến đầu