Đồ án tốt nghiệp - Chuẩn đoán lỗi cho hệ bồn nước đơn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: CHẨN ĐOÁN LỖI CHO HỆ BỒN NƯỚC ĐƠN

GVHD: TS. Tạ Văn Phương
SVTH: Huỳnh Duy Phương

18151225

Phạm Lý Hồng Phúc

18151222

TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: CHẨN ĐOÁN LỖI CHO HỆ BỒN NƯỚC ĐƠN

GVHD: TS. Tạ Văn Phương
SVTH: Huỳnh Duy Phương

18151225

Phạm Lý Hồng Phúc

18151222

TP. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2022

2

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

TP.HCM, ngày 04 tháng 08 năm 2022

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Huỳnh Duy Phương

MSSV: 18151225

Họ và tên sinh viên 2: Phạm Lý Hồng Phúc

MSSV: 18151222

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Khóa: 2018

Lớp: 181511A

I. Tên đề tài
CHẨN ĐOÁN LỖI CHO HỆ BỒN NƯỚC ĐƠN
II. Nhiệm vụ
1. Các số liệu ban đầu
Tham khảo các mô hình bồn nước trong thực tế, các phương pháp điều khiển
và phát hiện, chẩn đoán lỗi trong các bài báo đã được công bố.
Tham khảo giải thuật PID để điều khiển ổn định mực nước.
2. Nội dung thực hiện
- Thiết kế phần cứng mô hình thực nghiệm hệ thống bồn nước đơn.
- Thực hiện mô phỏng hệ bồn nước dùng Matlab Simulink.
- Lập trình điều khiển hệ thống, thiết kế giao diện vận hành giám sát trên
Matlab App Designer.
- Ứng dụng chuẩn truyền thông mới OPC UA cho việc truyền nhận dữ liệu
giữa PLC và giao diện điều khiển.
- Kết nối và lưu trữ dữ liệu thu thập trên database của SQL.
- Lập trình xử lý dữ liệu và dùng thuật toán đệ quy để ước lượng các thông số
của hệ thống.

i

- Ứng dụng thuật toán PCA cho việc phát hiện lỗi của hệ thống.
- Dùng các công cụ hỗ trợ của Matlab để tạo ra mạng nơ-ron nhân tạo phục vụ
việc chẩn đoán lỗi.
III. Ngày giao nhiệm vụ: 21/02/2022
IV. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 04/08/2022
V. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: TS Tạ Văn Phương

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BỘ MÔN TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN

ii

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên 1: Huỳnh Duy Phương

MSSV: 18151225

Họ và tên sinh viên 2: Phạm Lý Hồng Phúc

MSSV: 18151222

Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Khóa: 2018
Tên đề tài:

Lớp: 181511A
CHẨN ĐOÁN LỖI CHO HỆ BỒN NƯỚC ĐƠN

Giảng viên hướng dẫn: TS Tạ Văn Phương
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
1. Về nội dung đề tài và khố
...

...
,r,LineWidth,1.2)
legend(Theta 1)
grid on
subplot(3,1,2)
plot(tt,Theta(2,:),g,LineWidth,1.2)

Bộ Môn Điều Khiển Tự Động

86

Phụ Lục

grid on
legend(Theta 2)
subplot(3,1,3)
plot(tt,Theta(3,:),b,LineWidth,1.2)
grid on
legend(Theta 3)
%Display final value of Theta
Theta(:,N)

Phụ lục 5. Code SCL nhận dạng hệ thống
#y_h := 1.005284922921759 * #yk_1 - 0.113049461026625 *
SQRT(ABS(#yk_1)) + 0.106498564329819 * #u_arr[2]
#uk_1 := #uk
#u_arr[4]:= #uk
FOR #i := 1 TO 3 DO
#u_arr[#i] := #u_arr[#i + 1]
END_FOR
IF #y_h0 THEN
#yk_1 := 0.001
ELSE
#yk_1 := #y_h
END_IF

Phụ lục 6. Giao tiếp Matlab App Designer với PLC Siemens qua OPC UA
Thực hiện kết nối giao diện với PLC
connectionstring =(app.IPAddressEditField.Value)
app.UAClient = opc.ua.Client(connectionstring)
connect(app.UAClient)
if isConnected(app.UAClient)
app.StatusOPCLabel.Text = CONNECTED
app.StatusOPCLabel.FontColor = blue
app.LampOPC.Color = green
end

Thực hiện ngắt kết nối giao diện với PLC
connectionstring =(app.IPAddressEditField.Value)
app.UAClient = opc.ua.Client(connectionstring)
disconnect(app.UAClient)
if ~isConnected(app.UAClient)
app.StatusOPCLabel.Text = DISCONNECTED
app.StatusOPCLabel.FontColor = red
app.LampOPC.Color = red
end

Bộ Môn Điều Khiển Tự Động

87

Phụ Lục

Phụ lục 6. Giao tiếp Matlab App Designer với SQL Server
Thực hiện kết nối giao diện với SQL Server
app.DBConn =
database(app.SQL_datasource.Value,app.SQL_user.Value,app.SQL_passwo
rd.Value)
if isopen(app.DBConn)
app.StatusSQLLabel.Text = CONNECTED
app.StatusSQLLabel.FontColor = blue
app.LampSQL.Color = green
end

Thực hiện ngắt kết nối giao diện với SQL Server
close(app.DBConn)
if ~isopen(app.DBConn)
app.StatusSQLLabel.Text = DISCONNECTED
app.StatusSQLLabel.FontColor = red
app.LampSQL.Color = red
end

Phụ lục 7. Ghi dữ liệu vào SQL Server
id_SQL=id_SQL+1
app.Datatable =
table([id_SQL],[uk_writeSQL],[yk_writeSQL],{app.time},VariableName
s,{ID Uk Yk Time})
sqlwrite(app.DBConn,app.SQL_table.Value,app.Datatable)

Phụ lục 8. Trao đổi dữ liệu giữa giao diện và PLC thông qua OPC UA
Đọc dữ liệu từ PLC lên Matlab App Designer
function results = read(app,ns,s)
node = opcuanode(ns,s,app.UAClient)
results = readValue(app.UAClient,node)
end

Ghi dữ liệu từ Matlab App Designer xuống PLC
function write(app,ns,s,value)
node = opcuanode(ns,s,app.UAClient)
writeValue(app.UAClient,node,value)
end

Bộ Môn Điều Khiển Tự Động

88