Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát SCADA cho dây chuyền sản xuất qua mạng Internet trên cơ sở PLC S7-1200

 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 49.2018 66
KHOA HỌC
XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT SCADA 
CHO DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT QUA MẠNG INTERNET 
TRÊN CƠ SỞ PLC S7-1200 
BUILDING UP A SUPERVISED AND CONTROLLED SCADA SYSTEM 
FOR PRODUCTION LINE THROUGH INTERNET BASED ON PLC S7-1200 
Nguyễn Đức Điển*, 
Trần Ngọc Sơn, Nguyễn Cao Cường 
TÓM TẮT 
Internet đang ngày càng mở rộng với những khái niệm như công nghệ số, 
IOT (Internet of things), cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Điều này đã ảnh 
hưởng rất nhiều đến lĩnh vực tự động hóa hiện nay, đối với việc yêu cầu giám sát 
và điều khiển hệ thống từ xa qua điện thoại thông minh, máy tính bảng hay qua 
các trình duyệt web. Việc ứng dụng hệ thống giám sát điều khiển SCADA từ xa 
cho dây chuyền sản xuất là một trong những công cụ hỗ trợ thiết thực cho các
công ty trong việc điều hành hệ thống sản xuất. Bài báo này đề cập đến vấn đề 
xây dựng hệ thống điều khiển giám sát SCADA cho dây chuyền sản xuất qua 
mạng Internet trên cơ sở PLC S7-1200. 
Từ khóa: Dây chuyền sản xuất, PLC, WinCC, Webserver, Internet. 
ABSTRACT 
The Internet is expanding with concepts such as digital technology, the IOT 
(Internet of things), the 4th Industrial Revolution. This has greatly affected the 
current automation field, requiring remote monitoring and control over 
smartphones, tablets and web browsers. The application of SCADA remote control 
for the production line is one of the practical support tools for companies in 
operating the production system. This paper is about building up a supervised and 
controlled SCADA for the production line over the Internet based on PLC S7-1200. 
Keywords: Production line, PLC, WinCC, Webserver, Internet. 
Trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp 
*Email: nddien@uneti.edu.vn 
Ngày nhận bài: 10/4/2018 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 10/6/2018 
Ngày chấp nhận đăng: 25/12/2018 
1. MỞ ĐẦU 
Ngày nay, khoa học công nghệ đang phát triển với tốc 
độ rất nhanh. Đồng thời Internet đang ngày càng mở rộng 
với những khái niệm như công nghệ số, IOT (Internet of 
things), cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Điều này 
đã ảnh hưởng rất nhiều đến lĩnh vực tự động hóa hiện nay 
đối với việc xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển 
SCADA từ xa cho dây chuyền sản xuất để đem lại hiệu quả 
sản phẩm tốt nhất. Tài liệu [1] đã thiết kế lập trình PLC S7-
300 và xây dựng hệ thống giám sát điều khiển SCADA cho 
dây chuyền trên WinCC qua mạng MPI của PLC. Kết quả [1] 
cho thấy WinCC giám sát và điều khiển dây chuyền sản 
xuất với khoảng cách giới hạn trong phạm vị hẹp mạng 
MPI. Nhằm tăng khoảng cách giám sát và điều khiển dây 
chuyền hệ thống, tài liệu [2] đã xây dựng hệ thống giám sát 
và điều khiển SCADA từ xa qua internet trên cở sở sử dụng 
công cụ Web Navigator của WinCC, không trực tiếp qua 
PLC. Kết quả [2] cho thấy khả năng truy cập hệ thống giám 
sát và điều khiển dây chuyền sản xuất phải sử dụng máy 
tính với hệ điều hành Window có cài đặt công cụ “SIMATIC 
WinCC/DataMonitor Client”, điều này cho thấy [2] không 
thể thực hiện việc giám sát và điều khiển trên điện thoại 
Smart Phone hay máy tính bảng. Công trình [3] đã xây 
dựng hệ thống mạng truyền thông Ethernet giữa PLC S7-
1200, biến tần và màn hình HMI. Tuy nhiên phạm vi điều 
khiển và giám sát của hệ thống mạng này là hẹp (mạng 
LAN), hơn nữa là [3] phải trang bị thêm màn hình HMI. 
Bài báo sẽ xây dựng hệ thống điều khiển giám sát hệ 
thống dây chuyền sản xuất qua mạng Internet trên cở sở 
truyền thông PLC S7-1200. Người dùng truy cập hệ thống 
điều khiển giám sát từ thông qua các trình duyệt web trên 
các thiết bị như máy tính, máy tính bảng, điện thoại 
SmartPhone ở bắt cứ đâu nếu thiết bị đó có kết nối Internet. 
2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 
Để nghiên cứu một dây chuyền sản xuất tự động, bài 
báo chọn đối tượng là một dây chuyền sản xuất thức ăn 
chăn nuôi. 
Quy trình công nghệ dây chuyền sản xuất thức ăn chăn 
nuôi minh họa như hình 1. Nguyên liệu để chế biến thức ăn 
được cấp từ 2 nhánh, mỗi nhánh nguyên liệu sẽ được đưa 
vào bồn chứa riêng biệt. Trên các bồn chứa này có các cảm 
biến để xác định khối lượng thành phần hàm lượng chất 
dinh dưỡng, sau khi đã xác định xong thì nguyên liệu sẽ 
qua bồn trộn. Bồn trộn làm việc theo chương trình đã lập 
trình sẵn, sau một khoảng thời gian thì hỗn hợp này sẽ 
được xả tự động xuống bồn chứa để bổ sung thêm thành 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 49.2018 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 67
phần vi lượng. Sau khi đã cân đủ khối lượng, Loadcell sẽ tác 
động đổ hỗn hợp này vào bồn nghiền. Sau đó hỗn hợp này 
được chuyển qua lò sấy. Lò sấy cũng làm việc theo chương 
trình đã lập trình sẵn, sau khi sấy xong thức ăn sẽ được cho 
xuống băng tải và được đóng bao tự động. 
NGUYÊN LIỆU 
A
NGUYÊN LIỆU 
B
BỒN CHỨA
CẢM BIẾN 1
CẢM BIẾN 2
Xác định khối 
lượng thành 
phẩm dinh 
dưỡng
BỒN TRỘN
Bổ sung thêm 
thành phần vi 
lượng
LOADCELL 
Cân trọng 
lượng
BỒN NGHIỀNBỒN SẤYĐÓNG GÓI
Chuyển qua 
băng tải 1
Chuyển qua 
băng tải 2 
Hình 1. Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi 
Bài báo sử dụng thiết bị điều khiển là PLC S7-1200 hãng 
Siemen, một thiết bị được tích hợp khả năng truyền thông 
mạnh mẽ. Một trong những tính năng nổi bật của PLC S7-
1200 đó là Webserver. S7-1200 có tích hợp cổng truyền 
thông PROFINET, và có mức giá phù hợp đã làm cho nó trở 
lên phổ biến và tính năng Webserver cũng được khai thác 
mạnh mẽ. Với tính năng Webserver, ta có thể điều khiển và 
giám sát hệ thống bằng các thiết bị di động hay máy tính 
bảng có hỗ trợ kết nối mạng. Điều này cho phép bạn có thể 
truy cập vào hệ thống mọi lúc mọi nơi. Hệ thống giám sát 
và điều khiển dây chuyền sản xuất thức ăn chăn nuôi qua 
internet có cấu trúc như hình 2. 
TIA 
PORTAL 
PROFINET
.
Industrial Ethernet
Hình 2. Cấu trúc hệ thống giám sát và điều khiển dây chuyền sản xuất qua 
Internet 
Cấu trúc hệ thống bao gồm: PLC S7-1200 dùng để điều 
khiển dây chuyền sản xuất, máy tính được cài đặt phần 
mềm TIA PORTAL dùng để lập trình PLC S7-1200 và thiết kế 
giao diện điều khiển giám sát trên WinCC. PLC S7-1200 
được kết nối với Router có kết nối Internet, qua đó ta có thể 
xây dựng hệ thống điều khiển giám sát SCADA qua mạng 
Internet, và có thể truy cập hệ thống bằng các thiết bị như 
máy tính, điện thoại thông minh, máy tính bảng qua trình 
duyệt web. 
3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRÊN 
INTERNET TRÊN CƠ SỞ PLC S7-1200 CHO DÂY CHUYỀN 
SẢN XUẤT THỨC ĂN CHĂN NUÔI 
3.1. Xây dựng hệ thống giám sát điều khiển trên WinCC 
qua mạng LAN 
Dây truyền sản xuất được điều khiển bởi thiết bị điều 
khiển PLC S7-1200. Sau khi lập trình trình chương trình điều 
khiển PLC, tiến hành xây dựng hệ thống giám sát và điều 
khiển trên WinCC. Cấu hình hệ thống trên phần mềm TIA 
PORTAL như hình 3, bao gồm PLC S7-1200 và WinCC. 
Hình 3. Cấu hình hệ thống truyền thông PLC - WinCC trên phần mềm TIA 
PORTAL 
Để thiết lập kết nối giữa WinCC và PLC S7-1200, cần 
khai báo các biến quá trình hay còn gọi là các Tags liên kết. 
Hình 4 mô tả bảng các biến quá trình. 
Hình 4. Thiết lập các biến quá trình 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 49.2018 68
KHOA HỌC
Giao diện giám sát và điều khiển được thiết kế thành 
bốn giao diện: “GIAO DIEN CHINH” là giao diện chính của 
chương trình minh họa như hình 5; “SO DO KHOI” là sơ đồ 
khối hệ thống dây chuyền sản xuất; “SO DO TRON” là giao 
diện công đoạn bồn chứa và trộn (Hình 6), “SO DO NGHIEN” 
là giao diện công đoạn nghiền, sấy và vận chuyển (hình 7). 
Hình 5. Giao diện chính chương trình 
Hình 6. Giao diện giám sát và điều khiển quá trình trộn 
Hình 7. Giao diện giám sát và điều khiển quá nghiền, sấy và vận chuyển 
3.2. Xây dựng hệ thống giám sát điều khiển qua mạng 
Internet 
Xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển trên Internet 
được thực hiện qua các bước sau: thiết kế giao diện web, 
kích hoạt tính năng Webserver PLC S7-1200, đăng ký tên 
miền (hay host), cấu hình NAT trên modem. 
Bước 1: Xây dựng giao diện giám sát và điều khiển trên 
Web 
Sử dụng phần mềm “Notepad++” để soạn thảo các 
trang web, sau đó lưu dưới dạng .html. Xây dựng hai giao 
diện giám sát điều khiển chính: một giao diện cho quá trình 
trộn (hình 8); một giao diện cho quá trình nghiền, sấy và 
vận chuyển (hình 9). 
Hình 8. Chương trình giao diện web quá trình trộn trên phần mềm 
“Notepad++” 
Hình 9. Chương trình giao diện web quá trình nghiền, sấy và vận chuyển 
trên phần mềm “Notepad++” 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số 49.2018 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 69
Bước 2: Cấu hình Webserver cho PLC S7-1200. 
Kích hoạt chức năng Webserver bằng cách chọn thuộc 
tính “Activate web server on this module”, đính kèm thư 
mục web đã tạo trên bước 1 tại mục “HRML directory” như 
hình 10. Ngoài ra chúng ta có thể tạo tên người dùng, cấp 
quyền truy cập và mật khẩu để đăng nhập. Sau đó tiến 
hành dowload cấu hình xuống CPU, khi đó chỉ có những 
tên người dùng được cấp quyền mới có thể truy cập chức 
năng Webserver với các chức năng được chỉ định. 
Hình 10. Chức năng webserver của PLC S7-1200 trên phần mềm TIA PORTAL 
Bước 3: Đăng ký địa chỉ Web 
Hiện có rất nhiều địa chỉ đăng ký tên miền, bài báo này 
đăng ký trên địa chỉ: www.noip.com. Và tạo địa chỉ Web có 
tên là: https://dieukhien123.ddns.net 
Bước 4: Cấu hình NAT trên modem 
Để các trạm tớ có thể truy cập được trên Internet, cần 
phải cấu hình NAT trên modem. Đối với modem TP Link của 
mạng FPT truy cập địa chỉ  Sau khi truy 
cập vào modem, chọn Advanced Setup >NAT >Virtual Server 
và thiết lập như hình 11. 
Hình 11. Cấu hình NAT trên modem 
3.3. Đánh giá kết quả 
Trạm chủ thực hiện giám sát và điều khiển bình thường, 
trạm tớ trên trình duyệt Internet Explorer, nhập địa chỉ của 
trang Web máy chủ là https://dieukhien123.ddns.net. Xuất 
hiện hộp thoại yêu cầu user, pass minh họa như hình 12. 
Các chức năng vùng thông tin cụ thể nhưu sau: “Start Page” 
phần hiển thị thông tin chung về CPU mà người dùng đang 
nối; “Identification” hiển thị thông tin về các sản xuất của 
CPU; “Module Information” cung cấp thông tin về các 
module liên kết với CPU; “Communication” hiển thị tham số 
CPU được kết nối bao gồm: địa chỉ MAC, địa chỉ IP, địa chỉ IP 
cài đặt cho CPU; “Variable Status” cho phép người dùng 
giám sát và điều khiển các vùng nhớ của CPU. “User Pages” 
hiển thị giao diện giám sát và điều khiển đã thiết kế. 
Hình 12. Giao diện đăng nhập hệ thống trên trang web 
Truy cập “User Pages”, trang web hiện thị giao diện điều 
khiển và giám sát hệ thống minh họa như hình 13, 14. Và 
lúc này trên trang web, có thể giám sát và điều khiển hệ 
thống thông qua trang web. 
Hình 13. Giao diện giám sát và điều khiển quá trình trộn trên trang web 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số 49.2018 70
KHOA HỌC
Hình 14. Giao diện giám sát và điều khiển quá nghiền, sấy và vận chuyển 
trên trang web 
4. KẾT LUẬN 
Như vậy bằng cách khai thác sử dụng công cụ 
“Webserver” của PLC S7-1200 thông qua phần mềm TIA 
PORTAL đã xây dựng được hệ thống giám sát và điều khiển 
hệ thống dây chuyền sản xuất trên Internet. Kết quả bài 
báo cho thấy có thể sử dụng các thiết bị như máy tính, 
điện thoại SmartPhone, hay máy tính bảng để truy cập hệ 
thống thông qua các trình duyệt web, điều này rất thuận 
tiện cho việc giám sát và điều khiển hệ thống từ xa của 
người quản lý và vận hành. Và để xây dựng hệ thống giám 
sát và điều khiển hoàn chỉnh ta có thể xây dựng thêm hệ 
thống thu thập dữ liệu, thông báo bằng tín nhắn, lập báo 
cáo, chuyển dữ liệu excel. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Phùng Thị Nguyệt, 2010. “Lập trình điều 
khiển và mô phỏng với S7 - Visu - Logo - Zen - Wincc”. Nhà xuất bản Giao thông 
Vận tải. 
[2]. Nguyễn Đức Điển, 2014. “Xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát 
SCADA cho dây chuyền sản xuất qua mạng internet với WinCC”. Tạp chí Khoa học 
và Công nghệ, Trường Đại học Kinh tế - Kỹ thuật Công nghiệp, số 4 - 2014, trang 
1-6. 
[3]. Trần Tiến Lương, Hoàng Xuân Bình, 2016. “Nghiên cứu xây dựng hệ 
thống mạng truyền thông trong PLC S7-1200 qua mạng Ethernet”. Đề tài NCKH cấp 
cơ sở trường Đại học Hàng Hải Việt Nam. 
[4]. Siemens AG 2016, “SIMATIC S7-1200 Programmable controller”, System 
Manual