TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ---o0o---
BÀI TẬP LỚNMÔN: MẠNG TRUYỀN THÔNG CÔNG NGHIỆP
HỌC KỲ 2, NĂM HỌC 2015-2016
Đề tài: Mạng Modbus điều khiển toà nhà.
GVHD: TS. Đinh hoàng Bách
SVTH:
1/ Ph m Ng c Đ c – MSSV: 41203003ạ ọ ứ2/ Lê Đ c Chi n – MSSV: 41203031ứ ế3/Nguy n Minh Trung– MSSV: 41203183ễ4/Tr n Thành Nguyên – MSSV: ầ 41203128
Báo cáo đồ án 2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN……. 000 ……
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
TP. Hồ Chí Minh, ngày.....tháng.....năm 2015.
GVHD
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang2/37
Báo cáo đồ án 2
LỜI CẢM ƠN
Là lần đầu tiên thực hiện một đồ án, thiết kế, gia công một mạch điện tử nên từ lúc
bắt đầu đến quá trình thực hiện em đã rất bối rối và gặp nhiều vấn đề mới. Em sẽ rất
khó khăn để thực hiện đồ án này nếu không có sự giúp đỡ của các thầy cô và của
các bạn.
Đồ án 2 này đã hoàn thành tốt đẹp và đúng thời gian quy định của khoa Điện – Điện
tử. Kết quả này không chỉ là sự nỗ lực của cá nhân em mà còn có sự giúp đỡ, đóng
góp ý kiến chân thành và quý báu của quý thầy cô và các bạn.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô khoa điện tử đặc biệt là thầy Ths.Nguyễn
Quang Dũng đã giúp đỡ và đóng góp rất nhiều ý kiến quý báu để em có thể hoàn
thành tốt đồ án lần này.
Xin cảm ơn các bạn trong lớp đã tận tình giúp đỡ, đóng góp ý kiến và cung cấp
phương tiện, tài liệu,… để mình thực hiện tốt đồ án lần này.
TP. Hồ Chí Minh, ngày.....tháng.....năm 2015.
SVTH
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang3/37
Báo cáo đồ án 2
Muc luc Trang
Lời mở đầu..............................................................................................................6
Chương I:Mô Phỏng PLCSim, Wincc Và Hệ Thống Phân Loại:......................7
1.1 Tổng quan về mô phỏng:....................................................................................7
1.1.1 Mô phỏng là gì:.........................................................................................7
1.1.2 Vì sao phải mô phỏng:...............................................................................7
1.2 Mô phỏng Step7(PLCSim):................................................................................8
1.3 Mô phỏng hệ thống phân loại:............................................................................8
1.3.1 Mô tả hệ thống phân loại:.........................................................................8
1.3.2 Sơ đồ khối mô phỏng hệ thống phân loại:...............................................10
Chương II:Tông quan về PLC, Loadcell và giơi thiệu PLC S7-300:...............11
2.1Tổng quan về PLC và giới thiệu PLC S7-300:..................................................11
2.1.1 Lịch sử phát triển PLC:...........................................................................11
2.1.2 Vai trò của PLC:.......................................................................................11
2.1.3 Ưu thế của việc dùng PLC trong tự động hóa:.........................................12
2.1.4 Phần cứng của PLC:.................................................................................12
2.2Tổng quan về Loadcell:.....................................................................................13
2.2.1 Loadcell là gì:...........................................................................................13
2.2.2 Nguyên lý hoạt động của Loadcell:..........................................................13
2.2.3 Làm thế nào đưa tín hiệu Loadcell về PLC:.............................................14
2.2.4 Cách chọn cảm biến Loadcell:.................................................................15
2.2.5 Ứng dụng:.................................................................................................15
Chương III: Tông quan về Wincc:......................................................................16
3.1 Giới thiệu chung về Wincc:..............................................................................16
3.2Chức nặng của trung tâm điều khiển:................................................................18
3.2.1 Chức năng:...............................................................................................18
3.2.2 Soạn thảo:.................................................................................................19
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang4/37
Báo cáo đồ án 2
Chương IV: Thưc hiện mô phỏng phân loại san phâm trên WinCC:..............21
4.1 Lưu đồ giải thuật:..............................................................................................21
4.1.1 Lưu đồ giải thuật tổng quát:.....................................................................21
4.1.2 Lưu đồ giải thuật chi tiết:..........................................................................22
4.2 Viết chương trình điều khiển cho S7-300 trên Step:........................................23
4.2.1 Tạo Project: ..............................................................................................23
4.2.2Viết chương trình điều khiển cho S7-300 trên Step7:.................................24
4.3 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên Wincc:.....................................24
4.3.1 Các thao tác trên Wincc:..........................................................................24
4.3.2 Mô hình sau khi thực hiện:.......................................................................32
Kết luận:................................................................................................................33
Tài liệu tham khao:...............................................................................................33
Phụ lục:..................................................................................................................34
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang5/37
Báo cáo đồ án 2
LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay trong công nghiệp hiện đại hóa đất nước, yêu cầu ứng dụng tự động
hóa ngày càng cao vào trong đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự
động, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ,..) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệ
điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển quá
trình PLC.
Để thực hiện công việc một cách khoa học nhằm đạt được số lượng sản
phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi về kinh tế. Các công ty, xí nghiệp sản xuất thường
sử dụng công nghệ lập trình PLC sử dụng các loại phần mềm tự động. Dây chuyền
sản xuất tự động PLC giảm sức lao động của công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu quả
cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội. Qua bài tập của đồ án môn học tôi sẽ giới
thiệu về lập trình PLC và ứng dụng nó vào sản xuất phân lại sản phẩm theo cân
nặng.
Trong quá trình thực hiện chương trình còn gặp nhiều khó khăn đó là tài liệu
tham khảo cho vấn đề này đang rất ít và hạn hẹp, nó liên quan đến nhiều vấn đề như
phần cơ trong dây chuyền. Mặc dù rất cố gắng nhưng khả năng thời gian có hạn và
kinh nghiệm chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những sai sót. Rất mong sự đóng
góp ý kiến bổ sung của thầy cô để đồ án này được hoàn thiện hơn.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang6/37
Báo cáo đồ án 2
Chương I: Mô Phỏng PLCSim, Wincc Và Hệ
Thống Phân Loại1.1 Tông quan về mô phỏng
1.1.1 Mô phỏng là gì?
Mô phỏng là quá trình phát triển mô hình hoá để mô phỏng một đối tượng cần
nghiên cứu. Thay cho việc phải nghiên cứu đối tượng thực, cụ thể mà nhiều khi là
không thể hoặc tốn kém, người ta mô hình hoá đối tượng đó và tiến hành nghiên
cứu đối tượng đó dựa trên mô hình
Ngoài ra, để bắt chước các quá trình nhằm xem cách chúng hoạt động theo các
điều kiện khác nhau, người ta còn dùng phương pháp mô phỏng để kiểm tra lý
những thuyết mới. Sau khi tạo ra một lý thuyết về mối quan hệ nhân quả, nhà khoa
học có thể hệ thống hóa các mối quan hệ bằng một chương trình máy tính. Nếu
chương trình sau đó hoạt động trong cùng một cách như là quá trình thực tế thì ta có
thể kết luận và dự đoán các mối quan hệ được đề xuất là chính xác..
1.1.2 Vì sao phai mô phỏng?
Trước khi thi công phần cứng chúng ta phải qua qua giai đoạn mô phỏng để
đánh giá những thông số , điều kiện , đúng sai của chương trình trên bản vẽ kế
hoạch mà ta đã định ra trước .
Tiết kiệm thời gian, kinh phí, nguyên vật liệu, tránh được những trường hợp
rủi ro, nguy hiểm trong điều kiện thực, giảm tác động xấu tới môi trường…, thậm
chí có thể làm được cái không thể làm trong điều kiện thực. Đó là những gì công
nghệ mô phỏng có thể mang lại.
1.2 Mô phỏng PLC Step7-300 (PLCSim)
Trong quá trình viết chương trình PLC muốn kiểm tra chương trình khi
không có PLC thật, người ta dùng chương trình thay thế cho PLC bằng PLCSim
dùng trên PC , tốn ít thời gian dễ sử dụng , đầy đủ tính năng của PLC thật.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang7/37
Báo cáo đồ án 2
Bên cạnh PLCSim còn có chương trình Wincc dùng để giám sát hoạt động
của phần cứng , cũng có thể mô phỏng phần cứng bên đời thực bằng cách kết nối
tương tác qua lại với PLCSim. Có thể đưa ra những cảnh báo , báo cáo cho người
dùng để dễ dàng kiểm soát và vận hành.
1.3 Mô phỏng hệ thống phân loại
1.3.1 Mô ta hệ thống hoạt động phân loại
Phân loại sản phẩm dựa theo tiêu chí cân nặng của sản phẩm. Có thể xác
định chất lượng sản phẩm hoặc số lượng sản phẩm trong thùng với những cân nặng
khác nhau. Để phân loại chúng ta cần đặt 1 cảm biến loadcell, 1 cảm biến quang
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang8/37
Báo cáo đồ án 2
phát hiện vật, 1 cảm biến quang đếm sản phẩm trên 4kg và 2 cảm biến quang điều
khiển lần lượt 2 pitong.
Mô phỏng trên cân sản phẩm theo cách cân vật tĩnh . Khi vật đặt vào bàn cân
thì cảm biến quang phát hiện vật lên mức 1 và 3 giây sau pitong sẽ đẩy sản phẩm từ
bàn cân vào băng tải để tiến hành phân loại:
- Trường hợp 1: Vật nặng dưới hoặc bằng 2Kg khi đi trên băng tải gặp
cảm biến quang điều khiển pitong2 thì pitong sẽ đẩy vật vào băng tải
dưới hoặc bằng 2Kg.
- Trường hợp 2: Vật nặng trên 2Kg và dười hoặc bằng 4Kg khi đi trên
băng tải gặp cảm biến quang điều khiển pitong2 nhưng pitong sẽ
không đẩy cho vật nặng tiếp tục đi trên băng tải chính , khi gặp cảm
biến quang điều khiển pitong3 thì pitong sẽ đẩy vật vào băng tải trên
2Kg và dười hoặc bằng 4Kg.
- Trường hợp 3: Vật nặng trên 4Kg khi đi trên băng tải gặp cảm biến
quang điều khiển pitong 2 và pitong3 nhưng pitong sẽ không đẩy cho
vật nặng tiếp tục đi trên băng tải chính, sau khi vật di chuyển hết băng
tải chính vật sẽ chạy qua băng tải trên 4Kg.
Số lượng sản phẩm được xác định bằng số lần pitong2 và pitong3 hoạt động
đối với những vật dưới hoặc bằng 4Kg. Số lượng sản phẩm của vật trên 4Kg được
xác định bằng cảm biến quang đặt cuối băng tải chính
Dùng cảm biến quang để phát hiện sản phẩm. Cảm biến quang thu phát chung
được cấu tạo gồm một led hồng ngọai thu và một led hồng ngọai phát. Khi có vật
thể tác động vào vùng phát tia sẽ làm phản xạ lại ánh sáng tác động vào led thu. Lúc
này led thu sẽ tác động vào Transistor để out tín hiệu (mức 1). Khi gặp tín hiệu, cảm
biến truyền tín về khối xử lý trung tâm để thực thi tiếp các giai đoạn tiếp theo của
quá trình như truyền tín hiệu ra băng tải, động cơ, bộ đếm,…
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang9/37
Báo cáo đồ án 2
1.3.2 Sơ đồ khối mô phỏng hệ thống phân loại
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang10/37
PCGiám sát
Cảm biến Băng tải Pitong
PLC
Dùng Wincc Mô Phỏng
Dùng PLCSim Mô Phỏng
Báo cáo đồ án 2
Chương II: Tông quan về PLC,Loadcell và giơi
thiệu PLC S7-3002.1Tông quan về PLC và giơi thiệu PLC S7-300
2.1.1 Lịch sử phát triển PLC
-Bộ điều khiển lập trình PLC (Programmable Logic Controller) được sáng tạo ra từ
ý tưởng ban đầu của một nhóm kỹ sư thuộc hãng General Motors vào năm 1968
nhằm thay thế những mạch điều khiển bằng Rơle và thiết bị điều khiển rời rạc cồng
kềnh.
-Đến giữa thập niên 70, công nghệ PLC nổi bật nhất là điều khiển tuần tự theo chu
kỳ và theo bít trên nền tảng của CPU. Thiết bị AMD 2901 và AMD 2903 trở nên
ngày càng phổ biến. Lúc này phần cứng cũng phát triển: bộ nhớ lớn hơn, số lượng
ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều loại module chuyên dụng hơn. Vào năm 1976, PLC có
khả năng điều khiển các ngõ vào/ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thông, khoảng 200
mét.
-Đến thập niên 80, bằng sự nỗ lực chuẩn hoá hệ giao tiếp với giao diện tự động hoá,
hãng General Motors cho ra đời loại PLC có kích thước giảm, có thể lập trình bằng
biểu tượng trên máy tính cá nhân thay vì thiết bị lập trình đầu cuối chuyên dụng hay
lập trình bằng tay.
-Đến thập niên 90, những giao diện phần mềm mới có cấu trúc lệnh giảm và cấu
trúc của những giao diện được cung cấp từ thập niên 80 đã được đổi mới.
-Cho đến nay những loại PLC có thể lập trình bằng ngôn ngữ cấu trúc lệnh (STL),
sơ đồ hình thang (LAD), sơ đồ khối (FBD).
-PLC của Siemens gồm có các họ: Simatic S5, Simatic S7, Simatic S500/505. Mỗi
họ PLC có nhiều phiên bản khác nhau, chẳng hạn như: Simatic S7 có S7-200, S7-
300, S7-400… Trong đó mỗi loại S7 có nhiều loại CPU khác nhau như S7-300 có
CPU 312, CPU 314, CPU 316, CPU 315-2DP, CPU 614…
2.1.2 Vai trò của PLC
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang11/37
Báo cáo đồ án 2
-Trong hệ thống điều khiển tự động hoá PLC được xem như một trái tim, với
chương trình ứng dụng được lưu trong bộ nhớ của PLC. Nó điều khiển trạng thái
của hệ thống thông qua tín hiệu phản hồi ở đầu vào, dựa trên nền tảng của chương
trình logic để quyết định quá trình hoạt động và xuất tín hiệu đến các thiết bị đầu ra.
PLC có thể hoạt động độc lập hoặc có thể kết nối với nhau và với máy tính chủ
thông qua mạng truyền thông để điều khiển một quá trình phức tạp.
2.1.3 Ưu thế của việc dùng PLC trong tư động hoá
Thời gian lắp đặt ngắn.
Dễ dàng thay đổi chương trình điều khiển mà không gây tổn thất.
Thời gian huấn luyện sử dụng ngắn, bảo trì dễ dàng.
Độ tin cậy cao, chuẩn hoá được phần cứng điều khiển.Thích ứng trong
các môi trường khắc nghiệt như: nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, điện áp thay
đổi,…
-Rõ ràng so với hệ thống điều khiển dùng Rơle thì hệ thống điều khiển dùng PLC
có ưu thế tuyệt đối về khả năng linh động, mềm dẻo, và hiệu quả giải quyết bài toán
cao.
2.1.4 Phần cứng của PLC S7-300
-PLC S7-300 được thiết kế theo kiểu module. Các module này sử dụng cho nhiều
ứng dụng khác nhau. Việc xây dựng PLC theo cấu trúc module rất thuận tiện cho
việc thiết kế các hệ thống gọn nhẹ và dễ dàng cho việc mở rộng hệ thống. Số các
module được sử dụng nhiều hay ít tuỳ theo từng ứng dụng, song tối thiểu bao giờ
cũng có một module chính là module CPU. Các module còn lại là những module
truyền và nhận tín hiệu với đối tượng điều khiển bên ngoài, các module chức năng
chuyên dụng… Chúng được gọi chung là các module mở rộng.
Các module mở rộng gồm có:
Module nguồn (PS).
Module mở rộng cổng tín hiệu vào/ra (SM), gồm có: DI, DO, DI/DO, AI,
AO, AI/AO.
Module ghép nối (IM).
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang12/37
Báo cáo đồ án 2
Module chức năng điều khiển riêng (FM).
Module phục vụ truyền thông (CP).
-Analog Input Module: Module mở rộng các cổng vào tương
tự, có nhiệm vụ chuyển các tín hiệu tương tự từ bên ngoài
thành các tín hiệu số để xử lý bên trong S7-300
SM 331 AI8x12bit
2.2 Tông quan về Loadcell
2.2.1 Loadcell là gì ?
- Loadcell là một cảm biến lực (khối lượng hoặc mô men xoắn)..vv
- Khi một lực tác dụng lên loadcell, nó sẽ chuyển đổi các lực tác dụng thành tín hiệu
điện. Các loadcell cũng thường được gọi là bộ chuyển đổi tải, bởi vì nó chuyển đổi
một lực thành tín hiệu điện.
2.2.2 Nguyên lý hoạt động Loadcell
Cấu tạo chính của loadcell gồm các điện trở strain gauges R1, R2, R3, R4 kết nối
thành 1 cầu điện trở Wheatstone như hình dưới và được dán vào bề mặt của thân
loadcell.
Một điện áp kích thích được cung cấp cho ngõ vào loadcell (2 góc (1) và (4) của cầu
điện trở Wheatstone) và điện áp tín hiệu ra được đo giữa hai góc khác.
Tại trạng thái cân bằng (trạng thái không tải),
điện áp tín hiệu ra là số không hoặc gần bằng
không khi bốn điện trở được gắn phù hợp về
giá trị.
Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên
thân loadcell làm cho thân loadcell bị biến
dạng (giãn hoặc nén), điều đó dẫn tới sự thay đổi chiều dài và tiết diện của các sợi
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang13/37
Báo cáo đồ án 2
kim loại của điện trở strain gauges dán trên thân loadcell dẫn đến một sự thay đổi
giá trị của các điện trở strain gauges. Sự thay đổi này dẫn tới sự thay đổi trong điện
áp đầu ra.
Sự thay đổi điện áp này là rất nhỏ, do đó nó chỉ có thể được đo và chuyển thành số
sau khi đi qua bộ khuếch đại của các bộ chỉ thị cân điện tử (đầu cân).
Loadcell có 4 loại chính:
- Loadcell dạng thanh
- Loadcell dạng trụ
- Loadcell dạng chữ “S”
- Loadcell dạng mỏng
Có 2 cách cân: Cân tĩnh và cân động
- Cân tĩnh: cảm biến cân vật khi vật đang đứng yên.
Ưu điểm:
Cân chính xác
Dễ kiểm soát
Nhược điểm:
Tốn nhiều thời gian
Năng suất không cao
- Cân động: cảm biến cân vật khi vật đang chuyển động.
Ưu điểm:
Không tốn nhiều thời gian
Năng suất cao
Nhược điểm:
Cân không ổn định
Khó kiểm soát
2.2.3 Làm thế nào đưa tín hiệu Loadcell về PLC
Tín hiệu từ loadcell thường là rất nhỏ cỡ vài chục milivolt. Đầu vào analog của
PLC thường là đầu vào chuẩn công nghiệp: 0-10V, 0-20mA hoặc 4-20mA. Do đó
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang14/37
Báo cáo đồ án 2
để đưa tín hiệu loadcell về PLC thì phải khuếch đại/chuyển đổi tín hiệu đó lên thành
tín hiệu analog chuẩn công nghiệp.
2.2.4 Cách chọn cam biến loadcell
Khi lựa chọn Loadcell thì các thông số cần phải quan tâm là:
Chọn loại tương tự hay loại số?
Các thông số như mV/V là gì, tín hiệu vào ra, tầm sử dụng tải
Cấu tạo Loadcell, thụ động (thuần trở) hay tích cực (bán dẫn), độ ổn định,
chịu nhiệt, chịu nước, chống nhiễu
Kết cấu của ứng dụng, lưc tập trung, lực phân bố, tải trọng tỉnh, tải trọng
động
Phương pháp cân: chất lỏng chất rắn, cân kiểm tra, cân định lượng,cân phân
loại, cân gián tiếp liên tục (cân băng tải)
Nên chọn những loadcell tầm đo lớn hơn số kg mình cần để tránh quá tải làm
hư loadcell
2.2.5 Ứng dụng
Loadcell đước ứng dụng trong các trạm cân xe , cân điện tử, dây truyền sản xuất,
phân loại theo cân nặng…
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang15/37
Báo cáo đồ án 2
Chương III:Tông quan về WinCC3.1 Giơi thiệu chungvề Wincc
WinCC
viếttắtcủaWindowsControlCenter,làmộtphầnmềmcủahãngSiemensdùngđể
điềukhiểngiámsátvàthu
thậpdữliệutrongquátrìnhsảnxuất.TheonghĩahẹpWincclàchương
trìnhhỗtrợchongườilậptrình thiếtkếcácgiaodiệnNgườivàMáy-HMI(HumanManchie
Interface) trong hệ thốngSCADA (SupervisoryControlAnd DataAcquisition), với
chức năng chính là thuthập sốliệu, giámsát vàđiều khiểnquá trìnhsản xuất.Những
thànhphần cótrong WinCCdễ sử dụng, giúp người dùng tích hợp những ứng dụng
mới hoặc có sẵn mà không gặp trở ngại nào.
WinCCcun
gcấpcácmodulechứcnăngthườngdùngtrongcôngnghiệpnhư:Hiểnthịhình ảnh,tạo
thông điệp, lưu trữ an toàn (bảo mật) của nó đảm bảo tính hữu dụng cao.
V
ớiWinCC,ngườidùngcóthểtraođổidữliệutrựctiếpvớinhiềuPLCcủacáchãngkhác
nhaunhưMisubishi,AllenBraddly,Siemensv.v…thôngquacổngCOMvớichuẩnRS-
232của máy tính với chuẩnRS-485 của PLC.
Ứngdung phổ biến nhất của WinCC là:
Tựđộnghóaquátrìnhđiềukhiểnvàgiámsátquátrìnhsảnxuất.Khimộthệthốngdùng
chương trình WinCCđể điều khiểnvà thu thập dữliệu từ quátrình, nócó thể mô
phỏng bằng các sự
k
iệnxảyratrongquátrìnhđiềukhiểndướidạngcácchuỗisựkiện.WinCCcungcấpnhiềuhàm
chức năng cho mục đích hiển thị, thông báo bắngđồ họa,xử lý thông tin đo lường,
các tham số công thức,cácbảngghibáocáo,v.v…
đápứngyêucầucôngnghệngàymộtpháttriểnvàlàmộttrong những chương
trìnhứngdụng trong thiết kếgiao diệnHMI, sử dụng phổ cập nhất tạiViệt Namhiện
naynhờvàohệthốngtrợgiúpcủaSiemenscómặttạinhiềunướctrênthếgiớitrongđócóViệt
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang16/37
Báo cáo đồ án 2
Nam.
KhisửdụngWinCCđểthiếtkếgiaodiệnđiềukhiểnHMIvàmạngSCADA,WinCCsử
dụng các chức năng sau:
GraphicsDesigne
rThựchiệndễdàngcácchứcnăngmôphỏngvàhoạtđộngquacácđối
tượngđồhoạcủachươngtrìnhWinCC,Windows,OLE,I/O,…vớinhiềuthuộctínhđộng
(Dynamic).
AlramLoggin
gThựchiệnviệchiểnthịcácthôngbáohaycácbáocáotronghệthốngvận hành. Đảm trách
về các thông báo nhận được và lưu trữ. Ngoài ra Alram Logging còn giúp ta tìm ra
nguyên nhân của lỗi.
ReportDesign
erCónhiệmvụtạocácthôngbáo,báocáovàcáckếtquảnàyđượclưudưới dạng các trang
nhật ký sự kiện.
WinCCsửdụngbộcôngcụthiếtkếgiaodiệnđồhọamạnhnhư:Toolbox,cácControl,
OLE,…đượcđặtdễdàngtronggiaodiệnthiếtkế.Ngoàirađểphụcvụchocôngviệcgiám
sátđiềukhiểntựđộng,WinCCcòntrangbịthêmnhiềutínhnăngmớimàcáccôngcụkhác
khôngcó:
CácControlthôngquahệthốngquảntrịdữliệucóthểgắnvớimộtbiếntheodõi
trạngtháicủahệthốngđiềukhiển.Thôngquađó,tácđộngđếnviệcgiámsátcác trạng thái.
Thôngquahệthống,thôngđiệpcóthểthựchiệnđượcnhữnghànhđộngtươngứng
khitrạng thái thay đổi.
TrongWinCC,ngônngữC-Sriptđượcdùngđểthaotácchoviệcxửlýcácsựkiện
phátsinh một cách mềm dẻo và linh hoạt.
WinCCcóthểtạomộtgiaodiệnHMIdựatrêncơsởgiaotiếpgiữaconngườivớicáchệ
thống máy,thiếtbịđiềukhiển(PLC,CNC,
…)thôngquacáchìnhảnh,sơđồ,hìnhvẽhoặccâuchữ
cótínhtrựcquanhơn.Cóthểgiúpngườivậ
nhànhtheodõiđượcquátrìnhlàmviệc,thayđổicác tham số, công thức hoặcquá trình
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang17/37
Báo cáo đồ án 2
hoạt động, hiển thị cácgiá trị hiện thời cũng như giao tiếp với quá
trìnhcôngn
ghệthôngquacáchệthốngtựđộng.GiaodiệnHMIchophépngườivậnhànhgiámsát
cácquytrìn
hsảnxuấtvàcảnhbáo,báođộnghệthốngkhicósựcố.DođóWinCClàchươngtrình
thiếtkếgiaodiệnNgười-
Máythậtsựcầnthiết,khôngthểthiếutrongcáchệthốngcóquátrìnhtự động hóa phức tạp
và hiện đại.
Việc sử dụng chương trìnhWinCCđể điều khiển và giám sát hệ thống tự động
hóatrong quá trìnhsản xuất đã cho kết quả điều khiển chính xác.
Từ máy tính trung tâm,có thểđiều khiển sựhoạtđộng toàn bộ dây chuyền sản
xuất được lập trình trên WinCC, bạn có thể giám sát tất cả các thiết bị trên dây
chuyền. Dựa vào giao diện HMI, có
thểgiámsátvàthuthậpdữliệuvào/ra(I/O)mộtcáchchínhxác,hỗtrợcácphươngthứcxửlýdữ
liệu, tổ chứcsố liệu một cách linh hoạt thông qua kiểu lập trình bằng ngôn ngữ C.
3.2 Chức năng của trung tâm điều khiển ( Control Center)
3.2.1 Chứcnăng
ControlCenter chứa tấtcả các chức năngquản lý cho toàn hệ
thống.TrongControlCenter, có thể đặt cấu hình và khởi động module Run-time.
Nhiệm vụ quản lý dữ liệu:
Quảnlýdữliệucungcấphìnhảnhquátrìnhvớicácgiátrịcủatag.Tấtcảcáchoạtđộngcủa
quản lý dữ liệu đều chạy trên một background (nền).
Cácnhiệm vụ chính của Control Center:
Lập cấu hình hoàn chỉnh.
Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình.
Thíchứng việc in ấn, gọi và lưu trữ các dự án (projects).
Quản lý các dự án. Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử
dụng trong một projects:
Quản lý phiên bản.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang18/37
Báo cáo đồ án 2
Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình.
Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/cấu trúc hệ thống.
Thiết lập việc cài đặt toàn cục.
Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặcbiệt.
Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo.
Phản hồi tài liệu.
Báo cáo trạng thái hệ thống.
Thiết lập hệ thống đích.
Chuyển giữa Run-time và cấu hình.
Kiểmtrachếđộmôphỏng,trợgiúpthaotácđểđặtcấuhìnhdữliệubaogồm:Dịch hình
vẽ, mô phỏng tag, hiển thị trạng thái và thiết lập thông báo.
3.2.2 Soạnthảo(Editor)
Editordùng soạn thảo và điều khiển một dự án (Project) hoàn chỉnh.
Cácbộ soạn thảo trong trung tâm điều khiển (Control Center ) bao gồm:
Alarm Logging (báo động).
User Administrator (quản lý người dùng).
Text Library (thư viện văn bản).
Report Designer (báo cáo).
Global Scripts (viết chương trình).
Tag Logging (hiển thị giá trị xử lý).
Graphics Designer (thiết kế đồ họa).
Biến (tag)
TagWinCClàphầntửtrungtâmđểtruycậpcácgiátrịquátrình.Trongmộtdựán,chúng
nhậnmộttênvàmộtkiểudữliệuduynhất.Kếtnốilogic sẽđượcgán
vớibiếnWinCC.Kếtnốinày xácđịnh rằng kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình
cho các biến.
Cácbiếnđượclưutrữtrêncơsởdữliệutoàndựán.KhimộtchếđộcủaWinCCkhởiđộng,
tấtcảcácbiếntrongmộtdựánđượcnạpvàcáccấutrúcRun-
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang19/37
Báo cáo đồ án 2
timetươngứngđượcthiếtlập.Mỗi biến được lưu trữ trong quản lý dữ liệu theo một
kiểu dữ liệu chuẩn.
Biến nội
CácbiếnnộikhôngcóđịachỉtronghệthốngPLC,dođóquảnlýdữliệubêntrongsẽ
cungcấpchotoànbộmạnghệthống(Network).Cácbiếnnộiđượcdùnglưutrữthôngtin
tổngquátnhư:ngày,giờhiệnhành,lớphiệnhành,cậpnhậtliêntục.Hơnnữa,cácbiếnnội còn
cho phép traođổi dữ liệu giữa các ứng dụng để thựchiện việc truyền thông cho quá
trình theo cách tập trung và tối ưu.
Biến quá trình
TronghệthốngWinCC,biếnngoàicũngđượchiểulàtagquátrình.Cácbiếnquátrình
đượcliên kết truyền thông logic đểphản ánhthôngtinvề địachỉ củacác hệ thốngPLC
khác nhau. Cácbiến ngoài chứa mộtmục tổngquátgồmcác thôngtinvề tên, kiểu,
cácgiá trịgiới
hạnvàmộtmụcchuyênbiệtvềkếtnốimàcáchdiễntảphụthuộckếtnốilogic.Quảnlýdữ
liệuluôncungcấpnhữngmụcđặcbiệtcủaquátrìnhchocácứngdụngtrongmộtmẫuvăn bản.
Nhóm biến: Nhóm biến chứa tất cả các biến có kết nối logic lẫn nhau.
Mộtkếtnốilogicdiễntảgiao diệngiữa hệthốngtựđộngvàquảnlý dữliệu.Mỗinhóm
biến được gán với một khối kênh. Mỗi khối kênh có thể chứa nhiều nhóm biến.
Các kiểu dữ liệu: Biến phải được gán một trong các dữ liệu sao cho mỗi biến
được cấu hình. Việc gán kiểu dữ liệu cho biến được thực hiện trong khi tạo một
biến mới.
Kiểu dữ liệucủa một biếnđộc lập vớikiểu biến (biến nội haybiến quá trình).
Trong WinCC, một kiểu dữ liệu nào đó cũng đều có thể chuyển đổi thành kiểu khác
bằng cách điều chỉnh lại dạng.
Cáckiểu dữliệu (Data Types) có trong WinCC:
Binary Tag: kiểu nhị phân.
Signed 8-bit Value: kiểu 8 bit có dấu.
Unsigned 8-bit Value: kiểu 8 bit không dấu.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang20/37
Báo cáo đồ án 2
Signed 16-bit Value: kiểu 16 bit có dấu.
Unsigned 16-bit Value: kiểu 16 bit không dấu.
Signed 32-bit Value: kiểu 32 bit có dấu.
Unsigned 32-bit Value: kiểu 32 bit không dấu.
FloatingPointNumber32bitIEEE754:
kiểusốthực32bittheotiêuchuẩnIEEE 754.
FloatingPointNumber64bitIEEE754:
kiểusốthực64bittheotiêuchuẩnIEEE 754.
Text tag 8 bit character set: kiểu kí tự 8 bit.
Text tag 16 bit character set: kiểu kí tự 16 bit.
Raw data type: kiểu dữ liệu thô.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang21/37
Báo cáo đồ án 2
Chương IV: Thưc hiện mô phỏng phân loại san
phâm trên WinCC 4.1 Lưu đồ giai thuật
4.1.1 Lưu đồ giai thuật tông quát
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang22/37
Bắt đầu
Kết thúc
Băng tải
Pitong2 Pitong3
Pitong1
So sánh
Đ Đ
Bộ đếm sản phẩm
Báo cáo đồ án 2
4.1.2 Lưu đồ giai thuật chi tiết
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang23/37
Bắt đầu
Băng tải
<=2Kg
>2Kg<=4Kg
>4Kg
Bộ đếm tổng +1Bộ đếm >4kg +1
Kết thúc
Pitong2
Pitong3
CB4=1
CB2=1
CB3=1
CB=1=1
Pitong1
Bộ đếm tổng +1Bộ đếm <=2kg +1
Bộ đếm tổng +1Bộ đếm
>2Kg&<=4Kg +1
Đ
S
S
Đ
Đ
Báo cáo đồ án 2
4.2 Viết chương trình điều khiển cho S7-300 trên Step7
4.2.1 Tạo project
Nhấn next -> chọn CPU 312->Next -> Chọn LAB-Next->Đặt tên project-
>Finish
Click chọn OB sẽ hiển thi cửa sổ để viết chương trình điều khiển
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang24/37
Báo cáo đồ án 2
4.2.2 Các lệnh cơ ban trong Step7
Các lệnh sử dụng
[CMP] so sanh các biến nhớ M
[S_CU] bộ đếm
[S_ODT] bộ định thời
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang25/37
Download PLCNút nhấn
thường hởNgỏ ra Output
Nút nhấn thưởng đóng
Các bộ thuật toán
Báo cáo đồ án 2
[Move] bộ di chuyển dữ liệu
[Div] bộ chia
[Mul] bộ nhân
Chương trình điều khiển cho hệ thống cân được thể hiện cụ thể ở phụ
lục 1.1
4.3 Thiết kế giao diện điều khiển và giám sát trên WinCC
4.3.1 Các thao tác trên Wincc
Bươc 1: Chọn file New. Bảng hộp thoại WinCC Explorer xuất hiện chọn
Single-User Project rồi OK. Sau đó ta đặt tên cho dự án mới và chọn
“Creat”Là bước tạo dự án mới đã hoàn thành
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang26/37
Báo cáo đồ án 2
Bươc 2: Đối với giao diện WinCC ta thực chọn những Tag. Ta chọn phải
chuột Tag Management Add New Driver, ta chọn mục SimaticS7
Protolocol Suite.chn. Ta sẽ được SimaticS7 Protolocol Suite được gọi là Tag
ngoại.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang27/37
Báo cáo đồ án 2
Bươc 3: Tạo các Tag nội và Tag ngoại
Tag nội
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang28/37
Báo cáo đồ án 2
Tag ngoại
Bươc 4: Tạo Graphics Designer. Nhấp đúp vào biểu tượng Graphics Designer
Bươc 5: Tạo đối tượng trong Graphics Designer. Có nhiều cách để tạo đối
tượng:
Tự tạo đối tượng bằng cách chọn những Standard Objects trong Object Palette
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang29/37
Báo cáo đồ án 2
Chọn những đối tượng có sẵn trong Library. Chọn View Library, cửa sổ
Library xuất hiện.
Bươc 6: Thiết lập nút nhấn và I/O
Tạo I/O hiển thị thông số hiện tại: Khung Object Palette ta chọn Smart
Objects I/O Field. Sau đó Tag biến thực hiện đếm.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang30/37
Báo cáo đồ án 2
Nhấn chuột phải vào I/O chọn Properties cửa sổ Object Properties xuất hiện.
Ta có thể lựa chọn và thay đổi những thông số, giới hạn, kiểu và kích thước
chữ,…
Lần lượt thực hiện cho những nút nhấn và I/O còn lại. Chú ý tương ứng với
mỗi nút nhấn ta chọn những Tag khác nhau trong chương trình.
Tạo nút nhấn: Khung Object Palette chọn Windowns Objects
Button.Nhấn chuột phải vào Button chọn Properties cửa sổ Object Properties
xuất hiện.Chọn Events MousePress leftC-Action… Ta viết chương
trình như sau
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang31/37
Báo cáo đồ án 2
Bươc 7: Thiết lập vật di chuyển:
Chọn Properties, khung Object Properties xuất hiện ta chọn Properties
Geometry Position X Nhấn phải chuột vào Dynamic C-Action.
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang32/37
Báo cáo đồ án 2
Bươc 8 : Tạo canh báo Alarm logging
Mở cửa số Alarm logging
Tại MessageTag ta chọn tag cần cảnh báo và Message text ta có thể ghi chú
lỗi .
Click phải chuột Append New line: nếu muốn thêm phần cảnh báo
Trong Graphics Designer : trong cửa sổ Object palette chọn Controls
Wincc AlarmControl
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang33/37
Báo cáo đồ án 2
Tại Wincc AlarmControl Properties chọn tab Message lists chọn message
text ;
Kết quả:
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang34/37
Báo cáo đồ án 2
4.3.2 Mô hình sau khi thưc hiện
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang35/37
Các nút nhấn tạo thùng
Bảng cảnh báo
Bộ đếm Sản phẩm Reset bộ đếm
Bàn
Cân
Điều khiển băng truyền và cảnh báo
Tốc độ động
cơ
Đèn cảnh báo quá
kg
Báo cáo đồ án 2
Kết luậnQua đề tài “Mô phỏng hệ thống phân loại sản phẩm theo cân nặng ” giúp em
học hỏi được nhiều kinh nghiệm trong việc thiết kế, mô phỏng và viết chương trình
cho PLC. Bên cạnh đó vẫn còn nhiều khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu trong
quá trình thực hiện đề tài, nhờ sự giúp đỡ của thầy để em hoàn thành đồ án theo yêu
cầu đặt ra.
Đề tài cũng có những ưu và nhược điểm riêng:
Ưu điểm: Mô phỏng trên WinCC để giám sát điều khiển quá trình vận hành
của hệ thống thông qua SCADA mà người điều khiển có thể vận hành theo
đúng yêu cầu.
Nhược điểm: Còn gặp nhiều khó khăn trong việc lập trình mô phỏng trên
WinCC chưa theo yêu cầu, chưa đúng chính xác hoàn toàn. Chỉ mô phỏng có
thể chưa đáp ứng được đúng thực tế nếu thực hiện làm mô hình.
Tài liệu tham khao[1]. Giáo trình cảm biến và ứng dụng, Bộ môn tự động hóa – Khoa công nghệ , Đại
học cần thơ
[2]. Trần Thu Hà – Phạm Quang Huy, Giao diện người, máy HMI lập trình với S7-
300 và Wincc, nhà sản xuất Hồng Đức
[3] [Website]
Picvietnam.com
Dientuvietnam.net
loadcell.com.vn
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang36/37
Báo cáo đồ án 2
PHỤ LỤC :1.1 Chương trình điều khiển
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang37/37
Báo cáo đồ án 2
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang38/37
Báo cáo đồ án 2
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang39/37
Báo cáo đồ án 2
SVTH Huỳnh Tân Phát Trang40/37