ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸTHUẬT CÔNG NGHIỆP TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ TÊN ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG NỀN S60 CHO VIỆC TRUY CẬP CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT SCADA Chuyên ngành: Mã số: Ngƣời thực hiện: Kỹ thuật điện tử 605270 Mạc Thị Phƣợng Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Bùi Trung Thành Thái Nguyên - 2010 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, nhiều nghiên cứu điều khiển từ xa giám sát thực Ưu điểm lớn điều khiển từ xa giám sát khả thu thập liệu vận hành hệ thống nơi thời gian nào, với giao diện đồ họa dễ hiểu Hệ thống điều khiển giám sát từ xa thông qua mạng Internet, mạng riêng, mạng điện thoại di động để thực tính giám sát điều khiển Nghiên cứu xây dựng cấu hình mà cho phép theo dõi kiểm soát trình điều khiển hệ thống Simatic PCS cách sử dụng điện thoại di động Symbian thông qua giao thức GPRS Với mục tiêu trên, luận văn xây dựng bao gồm chương: Chương 1: Giới thiệu chung Chương 2: Tổng quan đề tài Chương 3: Phát triển dự án PCS7 Chương 4: Truyền thông sở liệu SQL S60 Chương 5: Kết thực nghiệm Chương 6: Kết luận kiến nghị Được hoàn thành luận văn này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất bạn bè, đồng nghiệp có đóng góp công việc luận văn Đặc biệt cảm ơn Thầy giáo, TS Bùi Trung Thành hướng dẫn, cố vấn, định giúp tác giả thực luận văn thành công Trong trình nghiên cứu thực viết luận văn tránh khỏi thiếu sót, mong đóng góp độc giả để luận văn hoàn thiện Xin trân trọng cảm ơn! Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỤC LỤC Chƣơng Nội dung Trang Giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Đặt vấn đề 1.3 Mục tiêu nghiên cứu luận văn 1.4 Phạm vi nghiên cứu Tổng quan đề tài 2.1 Hệ thống điều khiển trình Simatic PCS7 2.1.1 Bộ điều khiển logic lập trình (PLC) 2.1.2 Phần mềm WinCC 2.1.3 Simatic profibus 2.2 Giới thiệu truyền thông GSM 11 2.2.1 Truyền thông GSM sở 11 2.2.2 Đặc tính truyền dẫn 11 2.2.3 Đặc điểm cấu trúc 12 2.2.4 Dịch vụ vô tuyến gói chung GPRS 13 2.3 Nền điện thoại di động Symbian S60 14 2.3.1 Giới thiệu Symbian OS 14 2.3.2 Nền tảng thiết kế hệ điều hành Symbian S60 15 2.3.3 Phát triển ứng dụng S60 16 Phát triển dự án PCS7 19 3.1 Miêu tả mô hình 19 3.2 Nguyên lý hoạt động 20 3.3 Các lƣu đồ thuật toán điều khiển chƣơng trình 24 3.4 Yêu cầu phần cứng 25 3.5 Lập trình SIMATIC S7 25 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.6 Sự tạo thành trạm vận hành OS Chƣơng 32 Nội dung Trang Truyền thông sở liệu SQL S60 38 4.1 Cơ sở liệu SQL web server 38 4.1.1 Cấu trúc chung hệ thống 38 4.1.2 Cơ sở liệu web server thực tế 39 4.1.3 Xây dựng Web server 39 4.1.4 Cơ sở liệu MSSQL 2000 WinCC 43 4.1.5 Web server nội 47 4.2 Các ứng dụng Symbian 48 4.2.1 Miêu tả chung ứng dụng 48 4.2.2 Yêu cầu phần mềm 49 4.2.3 Sự tạo thành dự án 49 4.3 Chức gửi SMS 50 4.4 Điều khiển từ điện thoại khách hàng 52 Kết thực nghiệm 53 5.1 Vận hành dự án PCS7 53 5.1.1 Giao diện thời gian chạy HMI 53 5.1.2 Thiết lập đăng nhập cảnh báo 53 5.1.3 Mô chế độ hoạt động tự động 54 5.1.4 Mô chế độ hoạt động thủ công 55 5.1.5 Đăng nhập cảnh báo 55 5.1.6 Giá trị lƣu trữ xu hƣớng trực tuyến 56 5.2 Cơ sở liệu SQL 57 5.2.1 Cơ sở liệu Wincc dự án bể chứa nƣớc 57 5.2.2 Cơ sở liệu MySQL 58 5.2.3 Sự chuyển đổi MSSQL MySQL 59 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5.3 Kết nối GPRS với điện thoại di động Symbian Chƣơng Nội dung 60 Trang Kết luận kiến nghị 61 6.1 Dự án tự động hoá với PCS7 61 6.2 Giao tiếp điện thoại di động Symbian PCS7 61 6.3 Kiến nghị 62 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình Tên hình Trang Hình 1.1 Tổng quan nghiên cứu Hình 2.1 Cấu trúc hoàn chỉnh SIMATIC PCS7 Hình 2.2 Cấu trúc hoàn chỉnh PLC Hình 2.3 Giao tiếp WinCC Hình 2.4 Các phiên Profibus 10 Hình 2.5 Profibus hệ thống điều khiển 11 Hình 2.6 Cấu trúc chung mạng GSM 12 Hình 2.7 Các hãng có sử dụng hệ điều hành Symbian 14 Hình 2.8 Cấu trúc phần mềm Symbian OS v6.1 cho S60 15 Hình 2.9 Mô thiết kế S60 16 Hình 2.10 Cấu trúc ứng dụng thiết kế S60 17 Hình 2.11 Cấu trúc ứng dụng 17 Hình 3.1 Biểu đồ trình xử lý nƣớc 19 Hình 3.2 Kết nối đầu vào/ra PLC 22 Hình 3.3 Lƣu đồ chƣơng trình 23 Hình 3.4 Lƣu đồ hoạt động thủ công (Manual 24 Hình 3.5 Lƣu đồ điều khiển theo chế độ tự động 24 Hình 3.6 Sơ đồ phần cứng trạm SIMATIC S7-300 26 Hình 3.7 Bảng liên Tag đƣợc tạo WinCC 34 Hình 3.8 Giao diện hệ thống trạm vận hành OS thiết kế 34 Hình 3.9 Giao diện chƣơng trình chế độ auto tín hiệu S7300 35 Hình 3.10 Giao diện chƣơng trình chế độ tuyến tín hiệu S7-300 35 Giao diện chƣơng trình chế độ tuyến tín hiệu S7-300 36 Hình 3.11 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 3.12 36 Hình 3.13 Bảng giá trị Tank 37 Hình 3.14 Bảng giá trị Tank-2 37 Hình 3.15 Bảng giá trị áp suất vi sai 38 Hình 3.16 Bảng thông báo trạng thái hệ thống 38 Giao diện nhấn nút OFF Hình 4.2 Cấu trúc truyền thông ứng dụng HTTP 39 Hình 4.2 Khái niệm kiểm soát giao diện ngƣời dùng Web 41 Hình 4.3 Lƣợc đồ tƣơng tác trình duyệt web sở liệu 41 Hình 4.4 Cấu trúc sở liệu MySQL 43 Hình 4.5 Bảng AlgCSDataENU lƣu thông tin sửa đổi từ khoá 45 Hình 4.6 Bảng sở liệu thời gian chạy wincc 46 Hình 4.7 WinCC/Connectivity Pack – truy nhập tới lƣu trữ WinCC 48 Hình 4.8 Sự cập nhật liệu MSSQL – MySQL 49 Hình 4.9 Khái niệm vận hành điện thoại di động khách hàng 49 Hình 4.10 Lƣợc đồ tƣơng tác điện thoại di động khách hàng sở liệu 50 Hình 5.1 Bảng điều khiển HMI WinCC 54 Hình 5.2 Thiết lập đăng nhập cảnh báo 55 Hình 5.3 Mô chế độ hoạt động tự động 55 Hình 5.4 Mô chế độ hoạt động nhân công 56 Hình 5.5 Đăng nhập cảnh báo suốt trình hoạt động hệ thống 56 Hình 5.6 Xu hƣớng xử lý trực tuyến 58 Hình 5.7 Các giá trị lƣu trữ 58 Hình 5.8 Trạng thái từ khoá sở liệu MS SQL 59 Hình 5.9 Bảng chi tiết sở liệu MySQL 59 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 5.10 Chuyển đổi liệu web server nội 60 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng Tên bảng Trang Bảng 3.1 Bảng thích kí hiệu vào/ra PLC S7 300 21 Bảng 4.1 Các folder cho dự án 51 Bảng 5.1 Các trạng thái tƣơng tác MSSQL – MySQL Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 61 http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu chung Với nhiều lợi thế, ngày hầu hết nhà máy, xí nghiệp công nghiệp lĩnh vực dầu khí, ga, nƣớc, đƣờng, giấy… áp dụng công nghệ tự động hoá cho việc kiểm soát hệ thống Có nhiều loại công đoạn khác công nghệ tự động hóa mà có lựa chọn hệ thống điều khiển theo yêu cầu nhà máy cụ thể Tuy nhiên, mục đích chung việc sử dụng công nghệ tự động hóa để giảm chi phí lao động, tăng xuất, nâng cao chất lƣợng sản phẩm, khả kiểm soát xác tin cậy dây chuyền sản xuất Công nghệ tự động hóa đƣợc biết đến sử dụng điều khiển lôgic lập trình đƣợc (PLC: Programmable Logic Controller) để điều khiển trình riêng biệt, với hệ thống xử lý đơn giản Trong công nghiệp đại, thiết bị hệ thống nhà máy có mối quan hệ lẫn nhau, phần cứng (nhƣ máy tính, PLC, DCS, vv) phần mềm đƣợc kết hợp với thành hệ thống tự động hóa tích hợp Hệ thống đủ mạnh thực tất chức tự động hóa nhà máy Hệ thống điều khiển trình (PCS: Process Control System) Simatic PSC7 hệ hệ thống điều khiển Siemens, nâng cấp hệ thống tự động hóa PLC cho môi trƣờng Windows giao tiếp ngƣời máy (HMI: Human Machine Interface) Simatic PCS7 bao gồm hệ thống HMI, hệ thống tự động hóa, mạng lƣới truyền thông, phân phối I/O (từ xa), công cụ kỹ thuật khác Thiết kế Simatic PCS7 dựa kiến trúc kiểu môđun hoá mở cách sử dụng công nghệ state-of-the-art Simatic, thực quán tiêu chuẩn công nghiệp chức tự động hóa trình, hiệu sử dụng phần cứng phần mềm cao Vì vậy, ngƣời dùng đạt đƣợc chi phí thực có hiệu kinh tế cao dạt đƣợc hoạt động tối ƣu thiết bị tự động hóa trình tất giai đoạn: việc lập kế hoạch, nghiên cứu, việc đƣa máy móc vào hoạt động, đào tạo, vận hành, bảo trì, việc cung cấp dịch vụ, mở rộng đổi Trong xu hƣớng phát triển, hệ thống tự động hóa không kiểm soát nội HMI mà đƣợc kiểm soát giám sát từ xa, đƣợc gọi hệ thống kiểm soát, điều khiển giám sát liệu (SCADA: Supervisory Control and Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Data Acquisition) Hơn nữa, tự động hoá đại hoá, đƣợc phát triển, đƣợc kiểm soát giám sát thông qua mạng Internet Giải pháp khác để điều khiển từ xa giám sát đƣợc gọi tắt kiểm soát từ xa cách sử dụng truyền liệu không dây dựa vào dịch vụ vô tuyến gói chung (GPRS: General Packet Radio Service) hay sử dụng Dịch vụ nhắn tin nhắn (SMS), hai đặc điểm quan trọng hệ thống di động toàn cầu (GSM) Nói chung, hệ thống tự động hóa tiếp tục phát triển với độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, điều khiển linh hoạt 1.2 Đặt vấn đề Trong năm gần đây, nhiều nghiên cứu điều khiển từ xa giám sát đƣợc thực Lĩnh vực thú vị kiểm soát giám sát từ xa qua mạng Internet Trong lĩnh vực này, nhiều ứng dụng đƣợc thực phòng thí nghiệm nhƣ: Tuyến Internet cho thí nghiệm kiểm soát số trƣờng đại học Singapore Một số nghiên cứu khác đƣợc tập trung nhƣ kiểm soát robot thông qua Internet giám sát từ xa, điều khiển trình cho nhà máy Ƣu điểm lớn điều khiển từ xa giám sát qua internet khả thu thập liệu vận hành hệ thống nơi thời gian nào, với giao diện đồ họa dễ hiểu Tuy nhiên, tốc độ chậm tỷ lệ truyền dẫn không phù hợp, kết hệ thống không ổn định, internet không đƣợc thừa nhận rộng rãi ứng dụng công nghiệp [3] Xu hƣớng khác điều khiển giám sát từ xa đƣợc dựa tính phụ hệ thống toàn cầu cho truyền thông di động (GSM) Trong trƣờng hợp này, điện thoại di động đóng vai trò nhƣ trạm hoạt động từ xa Việc truyển liệu đƣợc thực dịch vụ nhắn tin ngắn (SMS) giao thức ứng dụng không dây (WAP) thông qua cổng web máy chủ [4] Đƣợc gọi lĩnh vực phổ biến nhất, phạm vi rộng, không dây, mạng lƣới kỹ thuật số, điều thuận tiện để sử dụng thiết bị GSM, đặc biệt điện thoại di động, việc kiểm soát hệ thống hoạt động Tuy nhiên, điều khiển từ xa điện thoại di động GSM đối mặt với nhiều bất lợi, làm hạn chế ứng dụng Hạn chế khác cần thời gian dài để thiết lập kết nối liệu, băng thông thấp gây giao diện thấp [5], phí kết nối cao, vv Đến nay, hình thức hoạt động đƣợc áp dụng cho dự án nhỏ nhƣ tòa nhà thông minh Những bất tiện đƣợc thực cách sử dụng General Packet Radio Service (GPRS), tốc độ truyền tải nhanh chi phí kết nối rẻ Một số nhà sản xuất tự động hóa, chẳng hạn nhƣ Siemens, áp dụng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... riêng, mạng điện thoại di động để thực tính giám sát điều khiển Nghiên cứu xây dựng cấu hình mà cho phép theo dõi kiểm soát trình điều khiển hệ thống Simatic PCS cách sử dụng điện thoại di động Symbian... mạng lƣới kỹ thuật số, điều thuận tiện để sử dụng thiết bị GSM, đặc biệt điện thoại di động, việc kiểm soát hệ thống hoạt động Tuy nhiên, điều khiển từ xa điện thoại di động GSM đối mặt với nhiều... 4.8 Sự cập nhật liệu MSSQL – MySQL 49 Hình 4.9 Khái niệm vận hành điện thoại di động khách hàng 49 Hình 4.10 Lƣợc đồ tƣơng tác điện thoại di động khách hàng sở liệu 50 Hình 5.1 Bảng điều khiển