Đề tài Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ scada phục vụ an toàn lao động trong ngành khai thác hầm lò

ng phiên bản 1.02. Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 69 Hình 24 : Màn hình giao diện chức năng quản lý Task và thông số đo của phần mềm SLabS-Mining V1.02 Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 70 Hình 25 : Màn hình giao diện một số chức năng cấu hình và đặt tham số của phần mềm SLabS-Mining V1.02 Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 71 VII. THIẾT KẾ CÁC TRẠM THIẾT BỊ ĐO PHÂN TÁN 1. Giới thiệu chung Trong phần trạm điều khiển phân tán này chúng tôi sẽ trình bày các thiết bị đầu cuối (các điểm đo, thiết bị đo khí mêtan xách tay) và trạm điều khiển khu vực. Quan điểm thiết kế các trạm thiết bị này đã được trình bày trong phần V.1.2, dưới đây là trình bày thiết kế phần cứng, thiết kế phần mềm và các kết quả đã đạt được. Hệ thống được thiết kế trên cơ sở tìm hiểu và tham khảo các hệ thống monitoring hiện có tại TVN và hệ thống SCADA của các hãng nổi tiếng giới thiệu. Ngoài ra, hệ thống còn được thiết kế trên cơ sở các yêu cầu cụ thể của người sử dụng tại các mỏ than Việt Nam. Chính từ các yêu cầu này chúng tôi đã đưa ra hệ thống khác so với hai hệ thống của nước ngoài đang lắp đặt tại Công ty Than Mạo Khê. Thay vì hệ thống chỉ gồm có các đầu đo (trong hệ thống của chúng tôi thiết kế gọi là điểm đo) rồi truyền thẳng về trung tâm điều khiển thì chúng tôi đã thiết kế hệ thống thêm 01 cấp nữa gọi là cấp khu vực (gọi là trạm điều khiển phân tán hay trạm làm việc). Trạm điều khiển phân tán được đặt tại các phân xưởng nên giúp cho quản đốc các phân xưởng có thể quản lý ngay được các thông số môi trường tại các khai trường, cửa thoát gió thải,.. của khu vực mình quản lý cho nên rất phù hợp với thực tế và được người sử dụng đánh giá cao. Ngoài trạm điều khiển phân tán chúng tôi còn thiết kế thêm được thiết bị đo khí mêtan xách tay, đây là một thiết bị cũng được thiết kế thêm dựa trên yêu cầu thực tế của người sử dụng. Thiết bị này là loại thiết bị an toàn tia lửa, dạng bảo vệ Exd “ia”I, được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 7079-0 và 7079-11. 2. Thiết kế chi tiết các trạm thiết bị đo 2.1. Thiết kế phần cứng trạm làm việc Trên cơ sở các tính năng cần đạt được như trên chúng tôi đưa ra thiết kế hệ thống cho một trạm làm việc theo các module với sơ đồ khối như Hình 26, trong đó: ƒ Module DP dùng để giao tiếp với Trung tâm điều khiển (TTĐK) ƒ Module COMM dùng cho giao tiếp với các điểm đo ƒ Module Display dùng để hiển thị giá trị đo và dùng cho keyboard ƒ Module PC dùng để giao tiếp với máy tính Trạm làm được thiết kế theo hai dạng chính: − Dạng hiện đại: Dùng PLC (dùng cho những nơi có yêu cầu đòi hỏi chất lượng cũng như tốc độ truyền thông cao), loại này có giá thành cao. − Loại giá thành thấp: Dùng linh kiện rời rạc, tự thiết kế, lắp ráp (dùng cho các hệ thống yêu cầu giá thành thấp – low cost) Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 72 Hình 26 : Sơ đồ module của một trạm làm việc Các trạm làm việc được thiết kế theo nguyên tắc đa xử lý: Mỗi module trên chúng tôi đều sử dụng một vi xử lý riêng (do các chip hiện đang có tốc độ thấp). Tuy nhiên sơ đồ tổng quát của một trạm làm việc có thể quy về sơ đồ khối tương đương như sau (Hình 27): Hình 27 : Sơ đồ khối tương đương của trạm làm việc Đến các điểm đo CPU Nguồn nuôi ROM & RAM ngoài Máy in Báo hiệu (Chuông, đèn) Phối ghép về TTĐK Điều chế, Giải điều chế FSK PC Kênh truyền Hiển thị&bàn phím Đến TTĐK Module DP Module COMM Module Display Module PC NGUỒN NUÔI Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 73 Trong sơ đồ khối trên chúng ta thấy mỗi trạm làm việc được kết nối đến các điểm đo (8 điểm) thông qua kênh truyền. Để đảm bảo liên lạc tốt trên khoảng cách xa (có thể lên tới vài km) ta sử dụng phương pháp điều chế FSK. Tuy nhiên phương pháp điều chế FSK với các chip hiện có lại bị hạn chế bởi tốc độ truyền dẫn (tốc độ lớn nhất là 1200 bps), cho nên chúng tôi sử dụng thêm phương pháp truyền dẫn theo chuẩn giao tiếp RS-485. Trên mỗi trạm làm việc có phần hiển thị các thông số đo lường và phần phím điều khiển để thực hiện điều khiển các cơ cấu chấp hành từ trung tâm (trạm làm việc). Hệ thống có phần báo động khi các thông số đo lường đạt giá trị ngưỡng nguy hiểm đặt trước (theo TCVN), ngưỡng này có thể thay đổi được tuỳ từng vị trí và theo yêu cầu của người sử dụng. Ngoài ra trạm làm việc còn có thể nối vào một máy tính để lưu trữ và quản lý số liệu đo từ các điểm đo gửi về. Quá trình trao đổi thông tin của các trạm làm việc gồm có hai quá trình chính: ƒ Trao đổi thông tin với các điểm đo ƒ Trao đổi thông tin với trung tâm điều khiển Để thực hiện trao đổi thông tin từ trạm làm việc với các điểm đo hiện nay chúng tôi sử dụng hai phương pháp: ƒ Phương pháp FSK (Frequency Shift Key): Điều chế FSK theo chuẩn V23 của ITU hoặc Bell 202 với tốc độ trao đổi thông tin là 1200baud/sec. Ở đây chúng tôi thực hiện điều chế và giải điều chế FSK bằng IC chuyên dụng FX614, chi tiết về IC này được trình bày kỹ trong báo cáo định kỳ của các kỳ 4 và 5. ƒ Truyền dẫn theo chuẩn RS-485: Ở những trạm không cần làm việc với khoảng cách quá xa chúng tôi dùng ghép nối RS-485 để tăng tốc độ trao đổi thông tin và đơn giản hoá mạch phối ghép. Phương pháp này hiện cũng đang sử dụng trong hệ thống đo, quản lý khí mỏ do Nhật bản cung cấp tại mỏ than Mạo Khê. Phần phối ghép với Trung tâm điều khiển qua mạng công nghiệp Profibus-DP, hiện nay chúng tôi chế tạo được 4 trạm làm việc nên chúng tôi sử dụng 4 phương pháp kết nối khác nhau là: ‰ Trạm DCS01: Quản lý được 08 điểm đo, các module dùng các loại vi xử lý 8 bit thông dụng họ 8051. Truyền thông về TTĐK dùng mạng thoại có sẵn bằng modem thông thường loại US Robotic 3Com 56K. ‰ Trạm DCS02: Quản lý được 08 điểm đo, các module dùng các loại vi xử lý 8 bit thông dụng họ 8051. Truyền thông về TTĐK dùng thu phát vô tuyến (máy phát ICOM và modem Kantronic). ‰ Trạm DCS03: Quản lý được 08 điểm đo, các module dùng các loại vi xử lý 8 bit thông dụng họ 8051. Truyền thông về TTĐK qua module chuyển đổi RS232/ Profibus-DP (dùng cáp quang). ‰ Trạm DCS04: Quản lý được 16 điểm đo, dùng PLC của Siemens S7-200, CPU 226. Truyền thông về TTĐK trực tiếp qua mạng Profibus-DP. Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 74 Hình 28 : Một số hình ảnh về các trạm làm việc đã thiết kế, chế tạo Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 75 Vấn đề truyền thông ở trạm làm việc gồm hai quá trình trao đổi thông tin: ƒ Trao đổi với TTĐK ƒ Trao đổi với các điểm đo Cả hai quá trình truyền tin đều gồm hai trường hợp: ƒ Trao đổi thông tin số liệu ƒ Truyền lệnh điều khiển, thực hiện các dịch vụ Quá trình truyền thông này thực hiện theo các protocol chuẩn, được trình bày kỹ ở phần sau. Kênh truyền: Ta có thể sử dụng các hình thức hữu tuyến (dùng cáp quang, dây dẫn hay dây điện thoại) hoặc vô tuyến. 2.2. Thiết kế phần cứng điểm đo Điểm đo được thiết kế với sơ đồ khối như sau (Hình 29): Hình 29 : Sơ đồ khối điểm đo Trong đó: ƒ S1 ÷ Sn: là các sensor đo các thông số khác nhau ƒ KĐ&CH: Mạch khuếch đại và chuẩn hoá WS MUX CPU Nguồn nuôi ROM & RAM ngoài Điều khiển các thiết bị chấp hành Báo hiệu (Chuông, đèn) Kênh truyền Điều chế và giải điều chế FSK KĐ&CH KĐ&CH Sensor 1 Sensor n ADC Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 76 ƒ MUX: mạch dồn kênh để chọn sensor đưa giá trị đo vào mạch vi xử lí ƒ ADC: Dùng loại ADC 12 bit để nâng cao độ chính xác ƒ CCCH: Cơ cấu chấp hành để nhận lệnh điều khiển từ trạm làm việc đưa ra hoặc từ trung tâm gửi tới ƒ Trường hợp muốn truyền đi xa ta có thể truyền trực tiếp tín hiệu sau điều chế FSK hoặc tín hiệu sau modem ƒ Báo hiệu tại chỗ dựng còi và đèn nhấp nháy ƒ CPU dùng loại vi xử lí 8 bit hoặc 16 bit thông dụng ™ Nguyên lí làm việc ¾ Nguyên lí làm việc của phần đo các thông số Các sensor biến đổi các thông số cần đo tương ứng thành tín hiệu điện, sau để đưa vào mạch khuếch đại và chuẩn hoá để đảm bảo mức tín hiệu đưa vào bộ biến đổi ADC nằm trong một dải xác định. Bộ vi xử lí sẽ đưa tín hiệu điều khiển mạch dồn kênh để chọn lần lượt các thông số đo đưa vào xử lí. Bộ biến đổi ADC làm nhiệm vụ biến số liệu đo lường từ các sensor đưa vào dưới dạng tương tự thành tín hiệu số để CPU xử lí thành giá trị đo đưa về trung tâm để hiển thị. Khi giá trị đo vượt ngưỡng nguy hiểm định trước vi xử lí sẽ đưa tín hiệu ra điều khiển cắt điện các thiết bị để đảm bảo an toàn. Tuy nhiên điện cho thiết bị đo vẫn còn (nguồn này được lấy từ nguồn pin nạp bên trong điểm đo) nên mạch điện điểm đo vẫn làm việc khi trạm làm việc cho thấy số liệu đã ổn định ở mức an toàn thì người vận hành sẽ ấn nút điều khiển điểm đo để để cấp lại điện cho các thiết bị thuộc phạm vi quản lí của điểm đo này. Pin nạp dùng loại Ni-MH 7,2V-3700mAh đảm bảo cho điểm đo có thể làm việc liên tục hơn 3 giờ kể từ khi mất điện lưới (127V). ¾ Nguyên lí làm việc phần truyền tin Trạm làm việc sẽ gửi yêu cầu truyền số liệu hoặc điều khiển thiết bị ngoại vi đến tất cả các điểm đo với mã điểm đo cụ thể. Các điểm đo đều nhận được lệnh này và xử lí, nếu là lệnh của mình thì điểm đo để sẽ thực hiện lệnh yêu cầu còn các điểm đo khác sẽ tự cắt ra trong một khoảng thời gian xác định. Điểm đo được thiết kế theo tiêu chuẩn TCVN 7079-0 & 7079-11. Điểm đo đã được Cục Kỹ thuật an toàn Công nghiệp - Bộ Công nghiệp kiểm định và cấp chứng nhận đạt tiêu chuẩn TCVN 6734-2000 về thiết bị điện phòng nổ. Sau đây là hình ảnh về điểm đo đưa xuống thử nghiệm tại hầm lò: Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 77 Lưới bảo vệ và quai treo Hộp sensor Gioăng chống ẩm Thân điểm đo Hình 30 : Điểm đo sử dụng 2.3. Thiết kế thiết bị đo khí mêtan cầm tay Sau khi đi khảo sát chúng tôi đã nghiên cứu chế tạo thiết bị đo khí mêtan cầm tay (đây cũng là sản phẩm không có trong đăng ký đề tài). Thiết bị đo khí mêtan cầm tay là một dạng thiết bị đầu cuối của hệ thống SCADA tổng quát. Thiết bị được thiết kế theo sơ đồ khối trên Hình 31, trong đó: ƒ Sensor (đo khí CH4): làm nhiệm vụ chuyển đổi nồng độ khí CH4 thành tín hiệu điện. ƒ KĐCH: Làm nhiệm vụ khuếch đại và chuẩn hóa tín hiệu từ sensor cho phù hợp với mức vào ADC. ƒ ADC: Chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số đưa vào microcontroller. Hiện nay chúng tôi đang sử dụng loại ADC 12 bit để nâng cao độ chính xác của thiết bị. ƒ CPU: Thu nhận tín hiệu từ ADC, xử lí, đưa ra hiển thị, cảnh báo và lưu giữ số liệu đo. Vi xử lý đang dùng là loại 8 bit họ 8051. ƒ Phần báo hiệu: Dùng còi chip và đèn Led nhấp nháy khi nồng độ CH4 vượt quá ngưỡng cho phép ƒ Phần nguồn: Cung cấp điện áp cho toàn bộ các phần của thiết bị. Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 78 Hình 31 : Sơ đồ khối thiết bị đo khí mêtan cầm tay VIELINA-ĐCT01 Thiết bị đo khí mêtan cầm tay đã được chúng tôi thiết kế và hiệu chỉnh qua nhiều thế hệ, sau đây là hình ảnh một sản phẩm cụ thể: ADC cpu Nguån B¸o hiÖu Chu«ng , ®Ìn HiÓn thÞ KĐ & CH Sensor Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 79 Trong đó, phần nguồn được thiết kế theo yêu cầu an toàn tia lửa dạng bảo vệ Exd “ia”I, được đổ đầy hợp chất chống ẩm và chống đánh lửa như hình sau: ™ Tính năng của thiết bị đã thiết kế được: − Dải đo CH4: (0 - 5)% Vol. − Sai số: 0,1% − Ngưỡng báo động: Thay đổi dễ dàng − Báo động: Dùng còi và đèn nháy − Thời gian khởi động: 20 s − Nguồn nuôi: Dùng ắc qui loại 7,2V – 3700 mAh, thời gian sử dụng liên tục 16h. − Nhiệt độ làm việc: 0oC ÷ +50oC − Làm việc được với độ ẩm tương đối: tới 95% Nồng độ khí CH4 đo về, sau khi xử lí, được đưa ra hiển thị bằng LED 7 thanh dưới dạng: x.xx% (Vol.) theo quy định TCVN. Nếu nồng độ vượt quá mức ngưỡng quy định (1%) thì sẽ có báo động bằng còi và đèn nhấp nháy. Khi nồng độ vượt quá dải đo sẽ hiện lên thông báo OVE (quá dải). Thiết bị VIELINA-ĐCT.01 đã được Cục Kỹ thuật an toàn Công nghiệp - Bộ Công nghiệp và Trung tâm An toàn Mỏ kiểm định và cấp chứng nhận đạt tiêu chuẩn TCVN 6734-2000 về thiết bị điện phòng nổ và tiêu chuẩn TCVN 7079-0 và 7079- 11 về thiết bị an toàn tia lửa. Mặt khác sản phẩm này đã đăng ký thành dự án sản xuất thử nghiệm và đã được duyệt cho thực hiện giai đoạn 2004 – 2005 với mã số KC.03.DA04. Sau đây là trình bày về thiết kế phần mềm của hệ thống. Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 80 3. Thiết kế phần mềm 3.1. Thiết kế phần mềm trạm làm việc Trạm làm việc có nhiệm vụ quản lý và điều khiển một số điểm đo xác định, đồng thời là trạm trung chuyển để truyền lệnh điều khiển từ TTĐK đến các điểm đo cũng như phải gửi kết quả đo tại các điểm về TTĐK. Với nhiệm vụ như vậy phần mềm điều khiển cho trạm làm việc phải gồm một số chức năng chính như sau: ƒ Kiểm tra hệ thống, xác định cấu hình (phần do mình quản lý) ƒ Hiển thị kết quả đo tại các điểm đo và báo động tại chỗ ƒ Trao đổi thông tin với máy tính, điều khiển phím bấm. ƒ Trao đổi thông tin với các điểm đo. ƒ Trao đổi thông tin với TTĐK Các chức năng chính được thể hiện theo một số lưu đồ sau: 3.1.1 Lưu đồ thuật toán cho các trạm làm việc dùng vi xử lý Trong phần này chúng tôi chỉ trình bày một số lưu đồ chính, đó là ƒ Lưu đồ đặt cấu hình hệ thống (nhận điều khiển từ TTĐK đưa tới) ƒ Lưu đồ hiển thị và cảnh báo ƒ Lưu đồ trao đổi dữ liệu với điểm đo ƒ Lưu đồ trao đổi dữ liệu với TTĐK Ghi chú: Giao thức của quá trình đọc dữ liệu được trình bày chi tiết trong phần sau. Phần trao đổi dữ liệu với TTĐK thực hiện theo chuẩn truyền thông Profibus- DP và đã được trình bày rõ trong mục VI.2 (Thiết kế giao thức truyền thông). Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 81 Hình 32 : Lưu đồ đặt cấu hình hệ thống Begin Ghi cấu hình vào EEPROM Ghi cÊu h×nh vµo EEPROM Đặt cấu hình cho điểm đo i Trạm trung tâm gửi cấu hình mới Yes No Điểm đo i nhận được cấu hình? No Yes End Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 82 Hình 33 : Lưu đồ quá trình hiển thị dữ liệu và cảnh báo Begin End Hiển thị số liệu kênh đo thứ: i (i=1..8) Kênh đo Select=i (i:1…8) Số liệu kênh đo j, điểm đo i>Ngưỡng j DCS gửi lệnh báo động cho điểm đo i DCS bật còi và đèn báo động Yes DCS gửi lệnh tắt báo động cho điểm đo i DCS tắt còi và đèn báo động Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 83 Hình 34 : Lưu đồ trao đổi dữ liệu với điểm đo Begin End DCS đọc số liệu: Điểm đo: i Kênh đo: j=1 Dịch vụ đọc số liệu bị lỗi No Yes Huỷ bỏ số liệu: Điểm đo: i Kênh đo: j Kênh đo: j=j+1 j <= 8 Yes DCS ghi sô liệu của 8 kênh đo vào bộ đệm No Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 84 Hình 35 : Lưu đồ trao đổi dữ liệu với trạm trung tâm Begin Par1=i(i=1..16) Par2=j(j=1..8) Par3=k(k=1..8) Ghi cÊu h×nh vµo EEPROM Cung cấp số liệu: điểm đo thứ: i(i=1..16) Kênh đo bắt đầu: j(j=1..8) Số kênh đo: k(k=1..8) Trung tâm gửi dịch vụ số liệu (Sid=01 hex) Yes No End Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 85 3.1.2 Lưu đồ thuật toán cho trạm làm việc dùng PLC S7-200 (DCS04) Phần mềm điều khiển DCS0.4 được viết cho PLC S7-200 trên nền soạn thảo MicroWin32. Lưu đồ thuật toán như Hình 36. Hình 36 : Lưu đồ thuật toán cho trạm làm việc dùng PLC S7-200 BEGIN Khởi tạo chế độ truyền thông Freeport để nhận dữ liệu từ các điểm đo Đọc cổng truyền thông Freeport 0 Nhận được bản tin đúng, không lỗi từ các điểm đo Hiển thị dữ liệu Truyền thông với Master Xử lý cảnh báo khởi tạo và truyền bản tin điều khiển tới các điểm đo Kết thúc truyền bản tin điều khiển END No Yes Yes No Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 86 3.1.3 Giao thức trao đổi dữ liệu với các điểm đo ™ Giao thức trạm DCS0.x với các MPi Giao thức truyền thông xây dựng cho trạm DCS0.x với các điểm đo (MPi) trên cơ sở chuẩn truyền thông công nghiệp RS485. Mô hình mạng xây dựng với một trạm chủ và nhiều trạm tớ: Master là DCS, các Slave là các điểm đo Mpi (i=1..16). DCS_out1 DCS_out2 DCS_out15 DCS_out16 DCS_int1 DCS_int2 … DCS_int15 DCS_int16 DCS.0x RS485-Bus MP_out1 MP_out2 MP_out15 MP_out16 MP_int1 MP_int2 … MP_int15 MP_int16 MP1 MP2 MP15 MP16 Buffer của DCS0.x và MPi "DCS_outi /MP_inti (i=1…16) DCS_outi là cấu trúc bức điện DCS_outi của trạm DCS gửi cho các Mpi gồm 12 bytes như sau: Khởi đầu Địa chỉ MPi Mã hàm Dữ liệu CRC Kết thúc (----) 8 bít 8 bít Dwj 16 bít (----) Bảng 6 : Cấu trúc bức điện DCS_outi/MP_inti X Khởi đầu Bức điện DCS_outi khởi đầu bằng một khoảng lặng tối thiểu là bốn lần thời gian ký tự. Y Địa chỉ_Mpi DCS_outi bắt đầu bằng một khoảng lặng do đó byte đầu tiên được truyền là một byte địa chỉ. Địa chỉ gồm một byte, các giá trị địa chỉ hợp lệ nằm trong khoảng: 0…16 thập phân. Ö Địa chỉ 0 dành riêng cho các thông báo gửi đồng loạt từ Master xuống các Slave. Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 87 Z Mã hàm Mã hàm gồm 8 bít. Các giá trị hợp lệ nằm trong khoảng: 1…255 thập phân, trong đó các mã hàm trong thông báo yêu cầu chỉ được phép từ 1…125 thập phân. Tuy nhiên chỉ sử dụng một phần nhỏ số mã hàm cho đề tài. [ Dữ liệu Dwj (j:0..1) chứa nội dung của mã hàm, hay nói cách khác là chi tiết hành động bên Slave cần thực hiện. DW0.Byte0 DW1.Byte0 DW0.Byte1 DW1.Byte1 DW0.Byte2 DW1.Byte2 DW0.Byte3 DW1.Byte3 ÖLưu ý rằng có một số hàm không đòi hỏi tham số, do đó phần dữ liệu bỏ trống. \ CRC Đa thức sinh dược sử dụng là: G(x)=1010 0000 0000 0001. Khi dưa vào bức điện thì byte thấp của CRC được gửi đi trước, tiếp theo sau là byte cao của CRC. ] Kết thúc Bức điện DCS_outi kết thúc bằng một khoảng lặng tối thiểu là bốn lần thời gian của ký tự. "MP_outi/DCS_inti(i=1…16) MP_outi là cấu trúc bức điện mà các điểm đo Mpi gửi đáp trả DCS. Bức điện gồm 12 bytes như sau: Khởi đầu Địa chỉ MPi Mã hàm Dữ liệu CRC Kết thúc (----) 8 bít 8 bít DWj 16 bít (----) Bảng 7 : Cấu trúc bức điện MP_outi/DCS_inti X Khởi đầu Bức điện MP_outi khởi đầu bằng một khoảng lặng tối thiểu là bốn lần thời gian ký tự. Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 88 Y Địa chỉ_Mpi MP_outi bắt đầu bằng một khoảng lặng do đó byte đầu tiên được truyền là một byte địa chỉ chính là địa chỉ của Slave đó. Z Mã hàm Mã hàm gồm 8 bít. Các giá trị hợp lệ nằm trong khoảng: 1…255 thập phân. Mã hàm trong thông báo đáp trả là mã hàm mà Slave đó nhận dược từ Master với bít cao nhất được đặt bằng 1. [ Dữ liệu Dwj (j:0..1) chứa thông tin kết quả mà Master yêu cầu. DW0.Byte0 DW1.Byte0 DW0.Byte1 DW1.Byte1 DW0.Byte2 DW1.Byte2 DW0.Byte3 DW1.Byte3 ÖLưu ý rằng có một số hàm không đòi hỏi tham số, do đó phần dữ liệu bỏ trống. \ CRC Đa thức sinh dược sử dụng là: G(x)=1010 0000 0000 0001. Khi dưa vào bức điện thì byte thấp của CRC được gửi đi trước, tiếp theo sau là byte cao của CRC. ] Kết thúc Bức điện MP_outi kết thúc bằng một khoảng lặng tối thiểu là bốn lần thời gian của ký tự.  Một số các mã hàm cơ bản (Bảng 8) Mã hàm Hex Tên mã hàm 0x01h(0x81h) Đọc giá trị các kênh đo 0x02h(0x82h) Đọc ngưỡng báo động 0x03h(0x83h) Đọc cấu hình 0x12h(0x92h) Đặt ngưỡng báo động 0x13h(0x93h) Đặt cấu hình Các mã hàm khác dành cho việc mở rộng sau này Bảng 8 : Mã hàm Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 89  Chi tiết các hàm cơ bản (Bảng 9) Mã hàm DCS_out MP_int 0x01h DW0.Byte0=Mã kênh đo i+1; i=0..7 DW1=Số liệu kênh đo i+1 (Số thực) 0x02h DW0.Byte0=Mã kênh đo i+1; i=0..7 DW1=Ngưỡng kênh đo i+1 (Số thực) 0x03h DW0.Byte1=Cấu hình các kênh đo ảo đang hoạt động. DW1.Byte(j)=Vị trí kênh đo 0x12h DW0.Byte0=Mã kênh đo i DW1=Ngưỡng kênh đo i+1; i=0..7 (Số thực) 0x13h DW0.Byte2=Địa chỉ mới DW1.Byte(j)=Vị trí kênh đo Bảng 9 : Hàm cơ bản  Mã kênh đo (Bảng 10) Bảng 10 : Mã kênh đo  Cấu hình các kênh đo ảo đang hoạt động DW0.Byte1 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 DW0.Byte0(4 bit thấp) Tên kênh đo Đơn vị Hex Dec CH4 %Vol 0x00 0 CO ppm 0x01 1 CO2 %Vol 0x02 2 Nhiệt độ °C 0x03 3 Tốc độ gió m/s 0x04 4 Lưu lượng gió m≥/s 0x05 5 H2S %Vol 0x06 6 Độ ẩm %Vol 0x07 7 Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 90 Ý nghĩa của các bít như sau: Bit0= 0: Kênh ảo 1 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 1 đang hoạt động. Bit1= 0: Kênh ảo 2 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 2 đang hoạt động. Bit2= 0: Kênh ảo 3 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 3 đang hoạt động. Bit3= 0: Kênh ảo 4 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 4 đang hoạt động. Bit4= 0: Kênh ảo 5 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 5 đang hoạt động. Bit5= 0: Kênh ảo 6 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 6 đang hoạt động. Bit6= 0: Kênh ảo 7 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 7 đang hoạt động. Bit7= 0: Kênh ảo 8 không có hoặc không hoạt động 1: Kênh ảo 8 đang hoạt động.  Vị trí kênh đo DW1.Byte(j) DW1.Byte3 DW1.Byte2 DW1.Byte1 DW1.Byte0 4 bit cao 4 bit thấp 4 bit cao 4 bit thấp 4 bit cao 4 bit thấp 4 bit cao 4 bit thấp Kênh ảo 8 Kênh ảo 7 Kênh ảo 6 Kênh ảo 5 Kênh ảo 4 Kênh ảo 3 Kênh ảo 2 Kênh ảo 1 … Mã kênh đo CH4 … Mã kênh đo CO 0 (dec) … 2 (dec) Hình 37 : Vị trí kênh đo Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong khai thác hầm lò VIELINA – Tel. (04) 7.164 855 91 3.1.4 Thực hiện chương trình Phần mềm được xây dựng trên trình dịch Keil phiên bản V6.0 Chương trình gồm có khối hàm chính: + void main(void), vi điều khiển quét hàm nay liên tục theo chu kỳ. + Sid_block_Mpi_se, gồm có các hàm yêu cầu dịch vụ số liệu và dịch vụ hệ thống cho các điểm đo MPi(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức trạm DCS với các Mpi”). + Sid_block_Mpi_re, gồm có các hàm nhận đáp trả về dịch vụ số liệu và dịch vụ hệ thống từ các điểm đo MPi(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức trạm DCS với các Mpi”). + Display_block, gồm có các hàm điều khiển hiển thị số liệu và lựa chọn kênh hiển thị số liệu tuỳ thuộc vào người sử dụng. + Alarm_block, các khối hàm báo động, nhận và ghi lại ngưỡng báo động từ trạm DP_master đặt mới. + Sid_block_Dpmaster_re, gồm có các hàm nhận các yêu cầu dịch vụ số liêu và hệ thống từ trạm DP_master(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức truyền thông KC.03.04-PB version 1.0”). + Sid_block_Dpmaster_se, gồm có các hàm cung cấp các dịch vụ mà DP_master yêu cầu(về chi tiết có thể xem phần đặc tả “Giao thức truyền thông KC.03.04-PB version 1.0”). + PC_block, các khối hàm dành cho việc truyền thông với máy tính PC qua cổng RS232. + Key_block, các khối hàm xử lý bàn phím, dành cho các ” yêu cầu “ riêng của người sử dụng. + Error_block, hàm xử lý điểm đo MPi hoặc đường truyền tín hiêu bị lỗi. Toàn bộ chương trình đã được xây dựng và chạy ổn định cả trong phòng thí nghiệm cũng như trên hiện trường. Phần mềm đáp ứng được các yêu cầu của người sử dụng. 3.2. Thiết kế phần mềm cho điểm đo ™ Chức năng và nhiệm vụ phần mềm của các điểm đo: n Đọc và xử lý dữ liệu từ các kênh đo. o Nhận và truyền dữ liệu theo các dịch vụ yêu cầu từ trạm DCS.0x. p Xử lý các tín hiệu cảnh báo từ trạm DCS.0x. ™ Mô tả tóm tắt chương trình: Chương trình gồm các thủ tục và hàm sau: + Int Read_Adc(byte Par): Đọc dữ liệu của kênh “Par” từ ADC 12bit. + Float Convert_To_Float(byte Par): Chuyển đổi dữ liệu của kênh Par sang số thực. + Getchr_RS485(): Nhận dữ liệu dịch vụ từ trạm DCS.0x. Đề tài KC.03.04: Hệ thống SCADA phục vụ an toàn trong k