Thiết kế chế tạo mô hình mô phỏng hệ điều khiển giám sát cho hệ thống xe cầu, xe con, nâng hạ và đóng mở gầu ngoạm - Sử dụng PLC và WinCC

LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay với sự phát triển như vũ bão về khoa học kỹ thuật, bộ mặt thế giới đã có những thay đổi vô cùng to lớn. Có thể nói khoa học kỹ thuật hiện đại đã đang và sẽ gây ảnh hưởng mạnh mẽ đến toàn nhân loại. Ở nước ta mặc dù là một nước đang phát triển nhưng những năm gần đây cùng với đòi hỏi của sản xuất cũng như hội nhập nền kinh tế thế giới thì việc áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật mà đặc biệt là tự động hóa quá trình sản xuất đã có bước phát triển tạo ra sản phẩm có hàm lượng chất xám cao tiến tới hình thành một nền kinh tế tri thức. Do đó tự động hóa điều khiển các quá trình sản xuất đã đi sâu, vào trong tất cả các quá trình tạo ra sản phẩm. Chúng ta có thể nhận thấy nhà máy nhiệt điện Phả Lại dây truyền 2 đã áp dụng tiến bộ của khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất sớm nhất của nước ta với hệ thống điều khiển DCS nhà máy đã thực hiện công cuộc cách mạng trong sản xuất. Trong đó hệ thống cầu trục giữ một vai trò rất quan trọng trong nhà máy. Là những sinh viên theo học chuyên ngành “Điện tự động hóa” cùng những nhu cầu, ứng dụng thực tế cấp thiết của nền công nghiệp nước nhà chúng em muốn được nghiên cứu và tìm hiểu những thành tựu khoa học mới để có nhiều cơ hội biết thêm về kiến thức thực tế, củng cố kiến thức đã học, phục vụ tốt cho sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại hóa. Vì vậy nhóm chúng em đã được nghiên cứu về đề tài: “Thiết kế chế tạo mô hình mô phỏng hệ điều khiển giám sát cho hệ thống xe cầu, xe con, nâng hạ và đóng mở gầu ngoạm. Sử dụng PLC và WinCC”. Trong bản thuyết minh này chúng em đã hoàn thành những nội dung chính sau: Chương 1: Tổng quan về hệ thống cầu trục trong thực tế Chương 2: Tổng quan về WinCC Chương 3: Thiết kế hệ điều khiển giám sát mô hình hệ thống cầu trục

doc74 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 14/06/2013 | Lượt xem: 1690 | Lượt tải: 3download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế chế tạo mô hình mô phỏng hệ điều khiển giám sát cho hệ thống xe cầu, xe con, nâng hạ và đóng mở gầu ngoạm - Sử dụng PLC và WinCC, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ng có thể tự tạo ra. Ứng dụng 32bit, chạy dưới Windows NT. Các công cụ khác như Alarm Logging, Tag Logging sẽ được kết nối gián tiếp thông qua chương trình này. Ngoài ra Graphics Designer cũng thể coi là môi trường lập trình (Ngôn ngữ là C chuẩn) 2.3.2. Cách tạo một trang đồ hoạ : Gồm các bước sau: + Trong cửa sổ bên trái WinCC-Explorer, kích đúp lên "Editor", khi đó các thành phần của Editor sẽ được liệt kê ra. Vào "Graphic Designer" bằng cách kích chuột phải và chọn “New Picture” trên menu thả xuống. + Sau khi khởi tạo thì một File có tên là Newpdl0.pdl được tạo ra và hiển thị ở cửa sổ bên phải WinCC Explorer. + Nếu muốn đổi tên File thì ta kích phải chuột vào File Newpdl0.pdl và chọn Rename Picture trong Pop-up menu. Khi hộp thoại New name hiện ra thì ta thay đổi tên cho trang đồ hoạ và kích OK 2.3.3. Cấu trúc của Graphic Designer: Graphics Designer chứa các mục sau Standart ToolBar Menu Bar Font palette Object palette Style palette Alignment palette Color palette Zoom palette Layer Bar Hình 2.4. Cấu trúc của Graphics Designer Các palette để tạo và sửa các đối tượng đồ hoạ: + Palette màu (Color Palette): ấn định màu cho từng đối tượng, phạm vi của nó gồm 16 màu tiêu chuẩn + Palette đối tượng (Object Palette): Bao gồm các chuẩn đối tượng để vẽ (Standart Object) như Polygon, Ellipse, Rectangle, ..., Smart Object (OLE Control, OLE Element, I/O Field ... và Window Object (Button, check Box ...) + Palette kiểu (Style Palette): Dùng để thay đổi hình dạng của đối tượng lựa chọn, tuỳ thuộc vào từng đối tượng cụ thể mà ta có thể thay đổi chúng về đường nét và hình dạng (Như độ rộng của đường nét, màu gạch cho hình dạng ...). + Palette về sắp xếp (Alignment Palette): Cho phép thay đổi vị trí tuyệt đối cũng như tương đối của một hay nhiều đối tượng, hoặc các tiêu chuẩn về độ rộng, độ cao cho một vài đối tượng + Palette về phóng to, thu nhỏ hình (Zoom Palette): Cho phép đặt độ phóng to hay thu nhỏ của màn hình trang đồ hoạ, tiêu chuẩn chỉ ở dạng các tỷ lệ 8, 4, 1, 1/2, 1/4. + Font Palette: Cho phép ta thay đổi kiểu chữ, kích cỡ và kiểu màu cho các đối tượng dạng Text. Các bảng và các thanh công cụ phục vụ cho thao tác với Graphic Designer. + Menu Bar: Chứa toàn bộ các lệnh cần thao tác trong khi thiết kế + Palette chuẩn. + Thanh công cụ: Có chứa các lệnh dùng thao tác nhanh trong khi thiết kế + Thanh lớp (Layer Bar): sử dụng để lựa chọn các kiểu lớp (Có 16 lớp với kí hiệu từ 0¸15), trong đó lớp 0 là lớp mặc định, mỗi đối tượng khi kéo ra màn hình đều mặc định là lớp 0, tuy vậy ta có thể định nghĩa lại sự phân lớp của chúng trong phạm vi từ 0¸15, thứ tự lớp ở đây được hiểu là lớp sau che lớp trước (có nghĩa là nếu có hai đối tượng trồng lên nhau thì đối tượng nào nằm ở lớp thấp hơn sẽ bị che khuất). Đối tượng thiết kế các trang đồ hoạ : Các công cụ chuẩn dùng để thiết kế chủ yếu là các đối tượng nằm trong thành phần “Object Palette”. Ngoài ra còn có nhiều đối tượng khác được lấy từ thư viện chuẩn. Các đối tượng lấy ra từ thư viện này thực ra được xây dựng “Object Palette”. Cấu trúc của Object Palette: gồm 3 thành phần chính sau Các đối tượng chuẩn (Standard Object ) gồm các hình đa giác, chữ nhật, elip Các đối tượng thông minh (Smart Object) gồm có các đối tượng nhúng, các trường vào/ra, các đối tượng đồ hoạ, các công cụ hiển thị, các đối tượng ba chiều... Các đối tượng Window (Window Object) gồm có các Button, hộp check Box, Option Group, Slider ... Đây là các đối tượng hỗ trợ đồ hoạ. Smart Object ứng dụng Window (Application Window). Là những đối tượng thông báo hệ thống (Alarm Logging), lưu trữ hệ thống (Tag Logging), báo cáo hệ thống (Print Jobs) cũng như các ứng dụng của Global Script. Application Window mở ra những cửa sổ ứng dụng và quản lí nó để hiển thị và vận hành. Picture Window. Là những đối tượng được tạo ra trong Graphic Disigner. Các đối tượng đó được đặt cấu hình theo vị trí, kích thước và các đặc tính động khác. Chẳng hạn một đặc tính quan trọng là truy nhập hình ảnh được hiển thị trong Picture Window bằng cách thay đổi thuộc tính động ’’Picture name”, lúc chạy thực thì nội dung của cửa sổ có thể được thay đổi theo. Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE Control). Sử dụng OLE Control để cung cấp các công cụ Window (như nút bấm, hộp lựa chọn). Các thuộc tính của nó được hiển thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event”. Các thuộc tính này có thể được ấn bản trong cửa sổ trên. Đối tượng liên kết và nhúng. Graphic Disigner cho phép chèn các đối tượng nhúng vào cửa sổ làm việc của nó. Trong mode cấu hình ta có thể thiết lập một đối tượng với ứng dụng OLE thích hợp. Sau khi ta hoàn thành việc thay đổi để liên kết đối tượng nhúng một cách chặt chẽ thì ta phải cập nhật liên kết bằng tay sao cho phù hợp với các thay đổi được thể hiện .Tuy nhiên ta không được phép thiết lập trong khi hệ thống đang chạy runtime. Trường vào/ra(I/O Field). Sử dụng như một trường vào hoặc một trường ra hoặc như là một trường vào/ra. Các dạng dữ liệu cho phép sử dụng với I/O Field: - Nhị phân (Binary). - Hệ 16(Hexadecimal). - Hệ thập phân(Decimal). - Xâu kí tự (String). Ta cũng có thể định rõ giá trị giới hạn, chỉ định là trường vào hoặc trường ra hoặc là trường vào/ra. Bar Thuộc nhóm Smart Object. Thuộc tính của nó ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nó. Nó thể hiện những giá trị bằng đồ thị có quan hệ với giới hạn cao, thấp hoặc hoàn toàn chỉ là miêu tả bằng đồ hoạ hoặc phối hợp thể hiện những giá trị với tỉ lệ do ta định nghĩa ra. Hiển thị trạng thái (Status Display) Sử dụng để thể hiện bất kì con số của những trạng thái khác nhau nào. Cho phép thực hiện trạng thái động bằng cách nối nó với giá trị của tất cả các tag tương ứng với những trạng thái khác nhau. Ta có thể ấn định bất kì con số nào trong khoảng từ 0 - >222 -1. Danh sách văn bản (Text List) Sử dụng Text List để đưa giá trị cho văn bản. Nó có thể sử dụng như một danh sách vào (Vào là danh sách, ra là giá trị) hoặc danh sách ra (Vào giá trị, ra là văn bản) hoặc phối hợp danh sách/văn bản. Dạng số liệu là thập phân, nhị phân hoặc bit dữ liệu đều có thể sử dụng. - Loại danh sách “Decimal” thể hiện văn bản đã ấn định tới giá trị ra. Khi ta cho vào một “Text” thì giá trị đã được chỉ định sẽ được truyền tới trình quản lí dữ liệu. - Loại dang sách “Binary” thể hiện một văn bản được chỉ định tới một bit của giá trị ra nếu bit đó được Set(đặt giá trị lên 0 hoặc 1). Trong trường hợp này chỉ một bit của giá trị ra được Set. Văn bản được chỉ định tới bit nào thì bit ấy được đưa ra. Khi vào một văn bản, trình quản lí dữ liệu nhận giá trị vào và sẽ Set chính xác những bit tương ứng với văn bản vào. - Loại danh sách “Bit” thể hiện một văn bản mà nó liên quan tới những trạng thái của bit đã định nghĩa trong miền giá trị ra. 3D Bar Nó thể hiện những giá trị có quan hệ đồ hoạ với mức cao và mức thấp. Có thể đặt cấu hình loại thể hiện 3D theo bất kì cách nào mà bạn muốn. Nhóm thể hiện (Group Display) Cung cấp thể hiện cách quy tụ theo cấp bậc của trạng thái hiện tại của những loại thông báo nhất định mặc dù không có sự liên quan tới thông báo hệ thống với WinCC. Các đối tượng của Window(Window Object) Nút bấm (Button) Sử dụng để điều khiển sự kiện quá trình. Nó có hai trạng thái ấn xuống và không ấn. Liên kết tới quá trình bằng cách thực hiện các thuộc tính động tương ứng. Hộp thử (Check-Box) Nó được sử dụng khi mà ta cần có 1 hay nhiều lựa chọn bằng cách kích lên từng trường hợp mà ta cần. Cho phép liên kết mềm dẻo với quá trình bằng cách thực hiện những thuộc tính động tương ứng. Nhóm lựa chọn (Option Group) Tương tự như Check-Box nhưng là lựa chọn đơn (tức mỗi một thời điểm chỉ có một tuỳ chọn được lựa chọn) Nút tròn (Round Button) Là một công cụ giống như Button phục vụ cho vận hành sự kiện quá trình. Slider Là công cụ điển hình chuyển động phục vụ cho điều khiển quá trình (điều khiển nhiệt độ chẳng hạn). Phạm vi điều khiển nằm giưã giá trị nhỏ nhất và giá trị lớn nhất. Ta có thể thiết lập một sự liên kết tới quá trình bằng cách thực hiện những thuộc tính động tương ứng. 2.3.4. Quan sát các thuộc tính của các đối tượng tạo ra trong màn hình đồ hoạ Tất cả các đối tượng được tạo ra trong cửa sổ đồ họa đều có các thuộc tính khác nhau. Mỗi một thuộc tính lại được liên kết với các Tag (tuỳ theo mục đích cụ thể mà có cần thiết phải liên kết với tag hay không) đồng thời WinCC cũng cho phép liên kết động cho từng đối tượng và gán các hành động hay sự kiện vào cho chúng để điều khiển quá trình. Nếu muốn thay đổi hay ấn bản một hay nhiều thuộc tính của một đối tượng đồ họa thì chỉ cần nháy đúp chuột trái lên đối tượng đó hoặc kích chuột phải lên nó và khi menu sổ ra ta chọn "Properties". Hộp thoại chứa các thông tin về thuộc tính cũng như các sự kiện có thể gán cho đối tượng hiện ra chờ ta thiết lập các thông tin cần thiết. Mỗi đối tượng được kéo ra màn hình Graphic Designer đều có các trường thuộc tính sau Attribute: Phân loại tên của mỗi thuộc tính Static: Dùng để đặt thêm một số cấu hình tĩnh của đối tượng Dynamic: Đặt trạng thái động của đối tượng. Có 3 trường hợp đặt trạng thái động + Dynamic Dialog: Dùng để kết nối gián tiếp với các Tag hoặc các hàm đã được lập trình trong “Global Script”, sự kết nối này nhằm tạo ra các trạng thái khác nhau của đối tượng khi hệ thống chạy Runtime + Tag: Dùng để kết nối trực tiếp đối tượng với các biến Tag + C-Action: Dùng để lập trình thay đổi trạng thái cho đối tượng Chú ý: Khi bóng đèn chuyển sang màu lục thì đối tượng được liên kết trực tiếp với Tag, bóng đèn chuyển sang dang mũi tên có màu lục thì đối tượng ở dạng lập trình, còn màu đỏ tương ứng đối tượng liên kết gián tiếp với Tag. Current: Dùng để đặt chu kỳ cập nhật cho thuộc tính của đối tượng (Chỉ sử dụng trong trường hợp đối tượng kết nối trực tiếp với Tag). Indirect: Thuộc tính của đối tượng được định vị trực tiếp thông qua tag (Chỉ sử dụng trong trường hợp đối tượng kết nối trực tiếp với Tag). 2.3.5. Cài đặt thông số khi chạy Runtime. Tiếp theo, chúng ta cài đặt thông số khi chạy Runtime. Chúng ta đặt tham số cho cửa sổ giao diện khi chạy Runtime theo trình tự sau: Bên trái cửa sổ “Wincc Explorer”, kích vào “Computer”. Bên phải cửa sổ “Wincc Explorer”, kích chuột phải lên tên của Computer, trên menu thả xuống chọn “Properties”. Trên tab “Graphics Runtime”: Để lựa chọn màn hình khởi động, kích vào “Browse” trong hộp thoại “Start Picture” và chọn giao diện điều khiển “CauTruc.pdl”. Sau đó chọn OK. Trong hộp thoại “Window Attributes”, đặt thuộc tính cho giao diện điều khiển: kích chuột vào “Title”, “Maximize”, “Minimize” và “Adapt Picture”. Sau đó chọn OK. 2.3.6. Chạy chương trình Active. Để biết giao diện điều khiển sẽ xuất hiện như thế nào khi chạy Runtime, chọn “File” -> chọn “Active” trên thanh menu của cửa sổ “Wincc Expolorer”. Hoặc kích chuột vào biểu tượng trên thanh toobar của cửa sổ “Wincc Expolorer”. 2.3.7. Sử dụng chương trình mô phỏng Wincc Variable Simulator. Nếu không có thiết bị PLC nào được kết nối với Wincc, bạn có thể sử dụng Simulator để mô phỏng hoạt động các biến Tag: - Từ màn hình window vào “Start” -> chọn “Simatic” -> chọn “Wincc” -> chọn “Tool” -> chọn “Wincc Variable Simulator”. - Chú ý: Project phải được kích hoạt rồi (ở chế độ Runtime) để đảm bảo mô phỏng chính xác. - Trong hộp “Simulation”, chọn biến Tag cần mô phỏng bằng cách chọn “Edit” -> chọn “New Tag”. Hộp thoại “Tags-Project”, chọn biến Internal Tag là “Solanx”. Đồng thời thay đổi dữ liệu của Tag: dạng Sin, tăng dần, giảm dần, hay dao động… - Tích chuột vào “Active”. Gía trị biến Tags sẽ được hiển thị với giá trị được mô phỏng. - Trong hộp thoại “Simulation” -> chọn hộp thoại “List of Tags” -> kích chuột vào nút “Start Simulation” để bắt đầu mô phỏng biến Tag. 2.4. Thu thập và lưu trữ dữ liệu (Tag Logging) Các bước để thu thập và lưu trữ thông số quá trình 1. Mở cửa sổ Tag Logging. 2. Thiết lập Timer. 3. Tạo lưu trữ. 4. Vẽ đồ thị. 5. Tạo bảng báo cáo. 6. Cài đặt tham số Runtime. 7. Chạy chương trình. 2.4.1. Chức năng của Tag Logging Nhiệm vụ chính của Tag Logging là thu thập, lưu trữ mọi sự thay đổi của thuộc tính, trạng thái, tính chất của dữ liệu từ bên ngoài (khi có sự kết nối của phần cứng) cũng như sự thay đổi bên trong máy tính theo một chu kỳ định sẵn. Dữ liệu thu được sẽ được hiển thị trên màn hình dưới dạng các đồ thị (Trend) hay dưới dạng bảng (Table) và được thực hiện thông qua WinCC Online Trend và Table Control của Graphics Designer. Tag Logging chứa các hàm để lấy dữ liệu từ các quá trình đã thực hiện và chuẩn bị dữ liệu đó để hiển thị và lưu trữ. Ưu diểm chínhTag Logging: Đơn giản hoá việc phát hiện sớm sự cố nguy hiểm và các điều kiện gây ra lỗi. Sáng sủa, dễ hiểu trong thủ tục vận hành. Giúp tăng năng suất Giúp cải tiến chất lượng sản phẩm Hiệu quả và tối ưu trong việc sử dụng hệ thống Tạo văn bản cho tiến trình của các giá trị quá trình Tag Logging có chứa những chức năng nhận dữ liệu từ quy trình chấp hành để lưu trữ và hiển thị. Nó có thể mang lại ý nghĩa công nghệ và kỹ thuật liên quan tới trạng thái vận hành của hệ thống. Tag Logging được tách ra làm 2 thành phần : Cấu hình của hệ thống (Tag Logging Cofiguration System /Tag Logging CS). Chạy thực hệ thống (Tag Logging Runtime Tag Logging RT). a) Nhiệm vụ của Tag Logging CS: Tất cả các đặc tính cần thiết cho lưu trữ và hiển thị được gán dữ liệu bằng "Tag Logging Configuration System ". Những đặc tính này phải được tạo ra và chuẩn bị trước khi khởi động chạy thực hệ thống. b) Nhiệm vụ của TagLoggig Run-Time System : Tag Logging Run -Time System chấp nhận dữ liệuđã đặt và liên kết chúng tới những đặc tính đã được chỉ định và chuẩn bị cho lưu trữ và hiển thị . 3.4.2. Cấu trúc của Tag Logging : Trong cửa sổ hướng của project kích đúp vào "Editor"để hiển thị danh sách tất cả các ấn bản đã dược cài đặt. Kích chuột phải vào nút "Tag Logging". Khi Menu xuất hiện hãy chọn "Open". Sự lựa chọn này sẽ khởi động "Tag Logging"và bây giờ bạn có thể khởi tạo. Cấu trúc của Tag Logging: Gồm 3 loại cửa sổ Navigation Window: Chứa các thành phần cơ bản của Tags Logging Data Window: Hiển thị nội dung cửa sổ Navigation Window Table Window: Chứa danh sách nội dung từ cửa sổ Data Window 2.4.3. Timer Timer: Chứa các Timer cơ sở (như 500ms, 1s, 1 phút, 1 giờ, 1 ngày), thực chất thì Time trong timer là khoảng thời gian mà ta sử dụng trong việc định nghĩa chu kỳ thu thập hay lưu trữ dữ liệu (Định nghĩa chu kỳ thu thập của biến Tags). Tag Logging giới thiệu 2 loại hệ thống Timer khác nhau: Timer thu nhận (Acquisition Timer). Timer lưu trữ (Archiving Timer ). + Timer thu nhận : Là khoảng thời gian mà các giá trị được Tag Logging copy từ hình ảnh quá trình của bộ quản lí dữ liệu (Data Manager). + Timer lưu trữ : Là khoảng thời gian mà dữ liệu được nạp vào vùng lưu trữ. Bộ định thời lưu trữ luôn là một số nguyên lần bộ định thời thu nhận được thiết lập. Giá trị đầu tiên thuộc về khoảng thời gian trước. + Timer nén: Là những Timer được sử dụng để đặt phạm vi thời gian, dữ liệu của nó được nén lại. Ta có thể tạo ra và thiết lập những Timer này trong vùng cấu hình "Timer". Biến lưu trữ Archives Được sử dụng để liên kết các Tags mà ta đã định nghĩa ở Tag Management Thư mục lưu trữ có chứa thông số mặc định cho việc tạo ra một bộ phận lưu trữ và xác định các tag liên quan trong suốt mối liên hệ giữa chúng với quản lí dữ liệu của tag. Tạo ra và ấn bản một hay nhiều lưu trữ được thực hiện trong vùng đặt cấu hình "Archive". Tại mội thời điểm một lưu trữ mới cũng được nạp vào project. Các vùng lưu trữ Các thư mục lưu trữ chứa những thiết lập mặc định để tạo ra và lưu trữ và định nghĩa các Tag liên quan cùng với liên kết của chúng với Tag bộ quản lý dữ liệu,... Các vùng lưu trữ có thể được tạo ra và sửa đổi trong vùng cấu hình “Archives". Mỗi khi một vùng lưu trữ mới được tạo ra, các thiết lập trước được dùng. Trend Window Template: Dùng để định nghĩa việc thu thập dữ liệu thông qua Tags hay dưới dạng đồ thị (Trend) + Chức năng Để thể hiện trạng thái các Tag. Nhờ Tag Logging mà giá trị của các Tag được thể hiện bằng Trend. Tag Logging cho phép lựa chọn kiểu Trend và có thể vẽ đồ thị của Tag hiện thời hoặc lưu trữ giá trị Tag. + Phân loại : Có 3 loại Trend có thể sử dụng Trend vẽ theo các điểm rời rạc. Trend tuyến tính. Trend tuyến tính hoá theo từng bước nhảy. + Đặt cấu hình cho "Trend Window Template" Tạo Trend Window Template. Liên kết Trend với Trend Window Template. Đăt các thông số tổng thể cho Trend. Nối Trend với tag được hiển thị. Đặt thông số của trục x, y. Đặt các thuộc tính của Trend: - Tạo cửa sổ ứng dụng trong "Graphic Disigner". - Trong "Graphic Disigner" nối cửa sổ ứng dụng tới Trend đã đặt cấu hình. Phạm vi của Trend được thể hiện Thể hiện tĩnh của đồ thị : Có thể cho phép thể hiện đồ thị trong một đoạn thời gian mà ta đặt cho Trend. Cấu hình này được đặt trong "X-Axis". Khi thể hiện tĩnh thì Trend chỉ thể hiện một đoạn giá trị cố định mà ta đã đặt. Thể hiện động của đồ thị: Thời điểm cuối của Trend luôn tương ứng với thời gian hệ thống ở thời điểm hiện tại. Việc đặt cấu hình cho nó cũng trong "X-Axis" của cửa sổ hộp thoại "Properties Trend Window Template". Table Window Template: Dùng để định nghĩa việc thu thập dữ liệu thông qua Tags hay dưới dạng bảng (Table) . 2.4.5. Cài đặt tham số khi chạy Runtime Tiếp theo, chúng ta cài đặt tham số để Tag Logging khởi tạo khi chạy Runtime. Bên trái cửa sổ Wincc Explorer, kích vào Computer. Bên phải cửa sổ Wincc Explorer, kích chuột phải lên tên của Computer, trên menu thả xuống chọn Properties. Tích chọn “Tag Logging Runtime” và “Graphics Runtime”. Trong hộp thoại “Graphics Runtime”. Để chọn màn hình khởi động, kích vào nút “Browse” trong hộp thoại “Start Picture” và chọn giao diện khởi động “TagLogging.pdl”. Sau đó chọn OK. 2.4.6. Chạy chương trình. - Để chạy chương trình mô phỏng chọn “Wincc Variable Simulator”. - Trong hộp Simulation, chọn biến Tag cần mô phỏng - Trong hộp thoại “Simulation”, chọn hộp thoại “Properties” -> chọn kiểu mô phỏng - Tích chuột vào “Active”. - Trong hộp thoại “Simulation” -> chọn hộp thoại “List of Tags” -> kích chuột vào nút “Start Simulation” để bắt đầu mô phỏng biến Tag. Cảnh báo và thông báo lỗi (Alamr Logging) Các bước thiết lập cảnh báo và thông báo lỗi: 1. Mở cửa sổ Alarm Logging 2. Khởi động System Wizard 3. Thiết lập thông báo 4. Thiết lập màu cho các thông báo 5. Thiết lập giá trị giới hạn cho các thông báo 6. Thiết lập giao diện thông báo 7. Thiết lập các tham số Runtime 8. Chạy chương trình Chức năng của (Alamr logging) Cho phép thao tác lựa chọn thực hiện thu thập và lưu trữ các kết quả của quá trình và hiển thị các thông báo và đáp ứng nhanh đối với các dạng thông điệp (Message). Alarm Logging có thể: Cung cấp thông tin đầy đủ chính xác về lỗi và trạng thái hoạt động. Được dùng để phát hiện sớm các trường hợp sự cố nghiêm trọng. Tránh và giảm thời gian chết (Downtime). Tăng chất lượng sản phẩm Cung cấp tài liệu định hướng cho các lỗi và trạng thái hoạt động. Hệ thống thông báo xử lí kết quả từ các chức năng theo dõi các tác vụ trong quá trình, ở mức tự động và trong hệ thống WinCC. Các sự kiện thông báo được ghi nhận được thông báo bởi hệ thống theo cả hình ảnh và âm thanh. Khởi động Alarm Logging. Bên trái cửa sổ WinCC Explorer, Click chuột phải vào “Alarm Logging”, trên menu thả xuống chọn Open. Cấu trúc cửa sổ Alarm Logging gồm 3 phần: Navigation Window: chứa các thành phần cơ bản của Alarm Logging. Data Window: chứa nội dung chi tiết các thành phần cửa sổ Navigation Window. 2.5.3. Khởi động System Wizard Chúng ta dễ dàng thiết lập một hệ thống cảnh báo sử dụng System Wizard như sau: Để khởi động System Wizard, chọn File ® chọn Select Wizard: Hộp thoại “Select Wizard...” xuất hiện, click đúp vào System Wizard. Trong hộp thoại đầu tiên, chọn Next. Hộp “System Wizard: Selecting Message Blocks” xuất hiện hộp thoại “System Blocks” và hộp thoại “User Text Blocks” Trong hộp thoại này, chúng ta thiết lập các khối thông báo như “System Blocks” là khối khối thông báo cửa hệ thống (ví dụ: ngày, thời gian...), “User Text Block” là khối thông báo do người dùng định nghĩa (ví dụ: nội dung thông điệp, vị trí lỗi...) Chọn Next, hộp thoại “System Wizard: Preset Classes” xuất hiện, chọn "Class of Error with Types Alarm, Error and Warning (Incoming Acknowledgement)". Chọn Next. Hộp thoại “System Wizad: Select Archive”, chọn “ShortTerm Archive for 250 Messages”. Trong hộp thoại này, chúng ta có thể lựa chọn số lượng dòng thông báo trên giao diện thông báo (ở đây ta chọn ít nhất có 250 dòng thông báo được lưu trữ trên giao diện thông báo). Chọn Next, Hộp thoại cuối cùng System Wizard đưa ra tóm tắt các tham số đã được thiết lập. Sau đó chọn Finish để thoát khỏi System Wizard. 2.5.4. Thiết lập thông báo Tiếp theo, chúng ta thiết lập thông báo trong cửa sổ Table Window. Đối với Project này chúng ta sẽ đặt 3 thông báo. Nhưng độ dài của các User Text Blocks được tạo bởi Wizard phải được hiệu chỉnh. 2.5.4.1. Thay đổi độ dài của một dòng thông báo: Click chuột vào biểu tượng dấu thập (+) trên thư mục “Message Blocks”. Chọn “User Text Blocks”. Kích chuột phải vào “Message text chọn “Properties”. Hộp thoại tiếp theo, nhập độ dài thông báo “Length” ® chọn OK 2.5.4.2. Thay đổi độ dài của một thông báo vị trí lỗi (Point of error): Chọn “User Text Blocks” Þ click chuột phải vào “Point of error”, chọn “Properties”.Hộp thoại tiếp theo, nhập độ dài thông báo trong “Length” ® chọn OK. 2.5.4.3. Thiết lập thông báo thứ nhất: Message Tag: lựa chọn biến Tag (để thu thập dữ liệu). Message Bit: chọn bít lỗi có trong Message Tag. Message Text: thông điệp lỗi. Point of error: chỉ vị trí lỗi xẩy ra. Tại dòng thứ nhất, click đúp chuột vào “MessageTag”. Trong hộp thoại tiếp theo, chọn biến Tag là “Vitri” và sau đó chọn OK. Tại dòng thứ nhất, Click chuột vào “MessageBit” và nhập giá trị “2”. Số này có nghĩa là dòng thông báo đầu tiên sẽ xuất hiện khi bít thứ ba kể từ phải sang của 16 bít thuộc biến “Phuongx” được thiết lập. 2.5.4.4. Thiết lập màu cho các thông báo Các thông báo có thể được hiển thị màu khác nhau khi chạy Runtime. Điều này thuận tiện cho việc nhận dạng lỗi dựa vào màu sắc: Kick vào biểu tượng dấu thập của “Message classes”, click chuột vào “Error”. Click phải chuột vào “Alarm”, trên menu kéo xuống chọn Properties. Để đặt màu chữ và màu nền cho thông báo chúng ta làm như sau: Click chọn “Came in” (Kích hoạt cảnh báo Alarm): Click chuột vào “Text Color”. Þ Click chọn vào “Background Color”. Þ Click chọn “Went Out” (không kích hoạt cảnh báo Alarm):Þ Click chuột vào “Text Color”. ÞClick chọn vào “Background Color”. ÞClick chọn “Acknowledged” (xác nhận). Click chuột vào “Text Color”. Click chọn vào “Background Color”. 2.5.4.5. Thiết lập giá trị giới hạn cho các thông báo Các biến Tag có thể được quan sát để xác định giá trị của chúng có nằm trong giới hạn cho phép hay không. Trên thanh menu cửa sổ Alarm Logging ® chọn Tools ® chọn “Add Ins...” Trong hộp thoại “Expansions” tiếp theo, click chọn vào “Analog Alarm” để kích hoạt giá trị giới hạn giám sát. Giá trị giới hạn quan sát được hiển thị bên dưới thư mục Message Classes Trong cửa sổ Navigation window, click chuột phải vào Analog Alarm, trên menu thả xuống chọn New. Hộp thoại “Properties” xuất hiện, chúng ta có thể chọn biến Tag để quan sát: Để chọn biến Tag quan sát, chúng ta click vào nút ấn “…” Chúng ta có thể chọn biến Tag đã có hay tạo một biến Tag mới Chọn tiếp OK để thoát khỏi hộp thoại “Properties”. Lưu chương trình lại và đóng cửa sổ lại. 2.5.4.6. Tạo giao diện cảnh báo Để tạo một giao diện cảnh báo thực hiện các chức năng giống như hiển thị giao diện bảng và đồ thị. Mở cửa sổ Graphics Designer và tạo một giao diện có tên AlarmLogging.pdl, sau đó chúng ta làm các bước như sau: Trong cửa sổ Object Palette ® chọn Controls ® chọn WinCC Alarm Control Chuột phải chọn “Configuration Dialog...”. Nhập tên “Su di chuyen cua xe” Tích chuột vào “Display”. Sau đó chọn OK. Thiết lập trường vào/ra I/O: Từ Object Palette ® chọn SmartObject ® chọn I/OField. Chọn biến Tag là “phuongx” Chu kỳ cập nhật là 500ms. Sau đó chọn OK. Thiết lập Slider: Từ Object Palette ® chọn Standard ® chọn Windows Objects ® chọn Slider Object. Chọn biến Tag là “phuongx” Giá trị max, min, bước nhảy như hình vẽ Chu kỳ cập nhật là 250ms. Chọn hướng trượt là horizontal Sau đó chọn OK. Sau đó lưu lại giao diện AlarmLogging.pdl 2.5.4.7. Đặt tham số khi chạy Runtime và chạy chương trình Chúng ta thực hiên tương tự như đã thực hiện với Graphic Designer và Alarm Logging 2.7. Lập trình C cho WinCC 2.7.1. Môi trường phát triển những đoạn chương trình C WinCC cung cấp hai trình soạn thảo cho chương trình C. Một trình soạn thảo trong Graphics Designer cho việc tạo CAction cho các đối tượng, một trình soạn thảo khác trong Global Script cho việc tạo những Function và Action toàn cục. Cú pháp của ngôn ngữ soạn thảo tương ứng với C chuẩn theo ANSI. Một vùng ứng dụng khác cho ngôn ngữ lập trình C trong WinCC kèm theo việc tạo Dynamic Wizards. Do đó có sẵn trình soạn thảo tách rời. 2.7.2. Soạn thảo Action trong Graphics Designer Chú ý: Có thể tạo mới và sửa chữa các hàm có sẵn trong Global Script Action là các chức năng được tạo lập trong ngôn ngữ lập trình C và được thực hiện đều đặn hoặc là đáp ứng lại một sự kiện. Ví dụ các sự kiện là bấm phím thay đổi thuộc tính hoặc trong giá trị các biến Tag. Action được liên kết với các mục sau: đối tượng đồ hoạ, lưu trữ dữ liệu, vòng lặp Alarm hay chức năng của hệ thống Message. Giá trị trả về của một hàm có thể điều khiển thuộc tính của đối tượng mà Action gắn tới. Các hàm và action mà có thể dùng trong suốt một quá trình hay một dự án được gọi là “Global Script” – các Script toàn cục. Chúng không được liên kết với các đối tượng. Cùng với các hàm Project, ta có thể sử dụng “Internal function”, các hàm trong là các hàm chuẩn riêng của hệ thống, cũng như tất cả các hàm trong thư viện C chuẩn Chú ý: Việc xử lý action được thực hiện nhờ một module biên dịch. Khi thực hiện nhiều hoặc mở rộng các action, ta có thể lập kế hoạch cho một tải hệ thống cao hơn. Do vậy nên thay thế các action mở rộng bằng các DLL riêng. Lập trình với C-Action cho Properties của đối tượng thì cần phải có Trigger, còn Event thì không cần có Trigger vì bản thân nó là Trigger rồi Cấu trúc một chương trình cửa C-Action cho một Property của đối tượng: Câu lệnh #include”apdefap.h” là khai báo các thư viện các Function và Action hỗ trợ có sẵn. Dòng thứ hai là dòng mã lệnh tự động phát sinh giống nhau cho các Properties và không được thay đổi. Bao gồm: Picture Name (lpszPictureName) Object Name (lpszObjectName) Property Name (lpszPropertyName) Nội dung của chương trình là do người sử dụng viết, ví dụ chương trình trên bao gồm: Khai báo biến Tính toán các giá cho Property Trả về giá trị cho Property Chú ý: Sau khi lập trình xong Action cho một Property của đối tượng thì phải chọn Trigger cho nó bằng biểu tượng ở góc phải bên trên của cửa sổ Cấu trúc một chương trình cửa CAction cho một Event của đối tượng: Cấu trúc có một số điểm khác cơ bản sau: Hàm không có giá trị trả về Sau khi lập trình xong Action cho một Event không phải chọn Trigger. 2.7.3. Global Script WinCC Chức năng: Đây là môi trường chuẩn dùng để lập trình các sự kiện, trạng thái cho hệ thống sử dụng ngôn ngữ C. Lập trình trong Global Script là lập trình theo cấu trúc. Global Script cho phép ta tạo ra những hành động (thay đổi trạng thái) cho các đối tượng. Trình soạn thảo này cho phép ta tạo ra các hàm giống như trong C và các sự kiện này có thể sử dụng trong một dự án hoặc nhiều dự án phụ thuộc vào loại hàm được tạo ra. Cấu trúc của một Global Script bao gồm các thành phần sau: a. Project Functions: Tạo ra các module nhỏ, mỗi module là một chương trình con có thể tạo mới và sửachữa các hàm có sẵn. Chỉ được sử dụng trong Project mà nó tạo ra Standard Functions: Là các hàm chuẩn đã có sẵn trong WinCC có thể tạo mới và sửa chữa các hàm có sẵn Được sử dụng trong tất cả các Project Internal Functions: Chứa các lệnh cơ bản trong WinCC dùng để lập trình không thể tạo mới hay sửa chữa các hàm có sẵn được sử dụng trong tất cả các Project 2.7.4. Sự khác nhau giữa Function và Action Function được sử dụng khi cần tính toán nhiều lần trong chương trình. Ưu điểm của hàm Function là: Chỉ cần lập trình một lần. Khi cần thực hiện chỉ cần gọi hàm và đưa ra đối số thích hợp Chương trình ngắn và dễ hiểu Action khác với Function, nó chỉ được hoạt động khi có các điều kiện click. Ưu điểm của Action là: Action không có đối số Có thể tạo bảo quyền cho Action Để tạo và soạn thảo Funtion hay Action ta sử dụng Global Script WinCC * Lập trình tạo một Funtion Giả sử ta lập trình một ví dụ đơn giản là tính tổng hai số Integer và xuất kết quả ra màn hình khi nhấn một nút ấn Button. Để mở cửa sổ Global Script, từ cửa sổ Wincc Explorer -> kích chuột phải Global Script bên nửa cửa sổ bên trái -> chọn Open, thì hộp thoại Global xuất hiện Kích chuột phải vào loại vào Function -> chọn New. Trong cửa sổ soạn thảo ta ta lập trình như sau: Cấu trúc của một Funtion đơn giản: Kiểu dữ liệu trả về của hàm, Tên hàm, Đối số cùng với kiểu dữ liệu của nó, Thân hàm, Gía trị trả về của hàm Để xem kết quả tính toán của hàm và chuẩn đoán lỗi ta dùng của sổ Global Script Window, cách thực hiện như sau: - Mở trang màn hình Graphics Designer - Từ Object Palete -> chọn Standard -> chọn Smart Object -> chọn Appliaction Window - Hộp thoại “Window content” xuất hiện -> chọn “Global Sript” -> chọn OK - Hộp thoại “Template” xuất hiện -> chọn “GSC Diagnostic” -> chọn OK - Kích chuột phải vào Application Window vừa tạo ra -> chọn Properties -> cửa sổ “Object Properties” xuất hiện chọn “Properties”. Chọn “Yes” cho tất cả các thuộc tính của Miscellaneous. Khi chạy Runtime kết quả của lệnh Printf sẽ được hiện ra trên cửa sổ này 2.7.5. Các thủ tục hay sử dụng khi lập trình Định nghĩa Tag Cú pháp #define Tên Tag Trong đó : Tag là biến đã được khai báo trong Tag Manager Ví dụ: Gỉa sử đã định nghĩa một Tag tên là Start trong Tag Manager có địa chỉ trên PLC đã xác định từ trước. Vậy câu lệnh sau: #define Tag0 “Start“ Thì khi đó trong chương trình ta dùng biến Tag0 thay cho biến “Start“ Khai báo hằng, biến Khai báo hằng: Cú pháp #define Tên hằng Khai báo biến: Cú pháp: Kiểu dữ liệu của biến Tên biến Thủ tục xuất dữ liệu ra màn hình Cú pháp: printf (); 2.7.6. Một số hàm hay sử dụng trong chương trình. a. SetTagBit Cú pháp: BOOL SetTagBit(Tag Tag_Name, short int value); Chức năng: thiết lập một giá trị cho biến quá trình (kiểu dữ liệu BOOL) b. SetTagByte Cú pháp: BOOL SetTagByte(Tag Tag_Name, BYTE value); Chức năng: thiết lập một giá trị cho biến quá trình (kiểu dữ liệu 8 bit không dấu). c. GetTagBit Cú pháp: BOOL GetTagBit (Tag Tag_Name); Chức năng: lấy giá trị hiện thời của một Tag, kiểu dữ liệu Binary d. GetTagByte Cú pháp: BOOL GetTagByte (Tag Tag_Name); Chức năng: lấy giá trị hiện thời của một Tag, kiểu dữ liệu 8 bit không dấu 2.7.7. Các hàm điều khiển a.Thoát khỏi RunTime Cú pháp: BOOL DeactiveTProject(); Chức năng: Thoát khỏi chương trình WinCC đang chạy Runtime b.Thoát khỏi WinCC Cú pháp: BOOL ExitWinCC(); Chức năng: Thoát khỏi chương trình WinCC, kể cả WinCC Explorer Các hàm xử lý tính toán Bảng 2.1. Các hàm xử lý tính toán + Phép cộng + Dấu dương - Phép trừ số - Dấu âm % Trả về số dư của phép chia ++ Phép tăng * Phép nhân -- Phép giảm Các hàm tính toán trên bit Bảng 2.2. Các hàm xử lý tính toán trên bít & Phép hội các bit (AND) ~ Phép lấy phần bù ! Phép tuyển các bit (OR) << Phép dịch các bít về bên trái ^ Phép tuyển các bit loại trừ >> Phép dịch các bít về bên phải 2.7.10. Các toán tử logic Bảng 2.3. Các toán tử logic > Lớn hơn < Nhỏ hơn >= Lớn hơn hoặc bằng && Và = = Bằng || Hoặc != khác ! Đảo CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẦU TRỤC 3.1. Giới thiệu chung về mô hình Qua thời gian nghiên cứu tìm hiểu thực tế các hệ thống cầu trục trên thực tế nhất là hệ thống cầu trục múc than tại nhà máy nhiệt điện Phả Lại chúng em đã đi thiết kế mô hình của cầu trục: Gồm có bộ phận chính là xe con, cơ cấu nâng hạ và đóng mở gầu ngoạm. Mô hình được điều khiển bằng bộ điều khiển PLC và được điều khiển giám sát thông qua màn hình máy tính nhờ sử dụng phần mềm WinCC. Hệ thống thực hiện bốc dỡ những mặt hàng vụn, nhỏ Mô hình chúng em đã thiết kế : Hình 3.1. Mô hình cơ khí Với mục đích là vận chuyển, bốc dỡ than, cát, những vật liệu nhỏ vụn nên gầu thiết kế có trọng lượng lớn khi dây thả gầu chùng gầu sẽ cào nguyên liệu và đóng chặt gầu. - Trong mô hình chúng em sử dụng 3 động cơ điện một chiều có hộp giảm tốc 3 động cơ được cấp nguồn 12V lấy từ bộ nguồn chỉnh lưu,động cơ một điều khiển xe con di chyển ra vào, động cơ hai thả và kéo dây tời, động cơ ba đóng mở gầu ngoạm. - Hai động cơ điều khiển xe con và dây tời được giám sát nhờ sử dụng biến trở xoay nối cứng với trục động cơ. - Nguồn nuôi cho các biến trở sử dụng điện áp 10V lấy từ đầu ra tương tự của PLC. 4.2. Chương trình điều khiển 4.2.1. Yêu cầu công nghệ - Hệ thống có thể hoạt động ở hai chế độ bằng tay và tự động. Chế độ bằng tay để hệ thống vẫn có thể làm việc khi PLC gặp sự cố. Ở chế độ tự động người vận hành có thể khởi động hệ thống trực tiếp từ bàn điều khiển hoặc có thể khởi động từ giao diện giám sát trên máy tính. - Trong chế độ tự động hệ thống dừng toàn bộ khi tác động vào nút ấn stop, hệ thống sẽ trở về vị trí ban đầu hoặc có thể bắt đầu một chu trình mới khi người vận hành tác động vào nút Reset. Hệ thống có thể bắt đầu khởi động bước tiếp theo là người vận hành tác động vào nút Start. - Có hai loại xà lan để lựa chọn bằng hai nút ấn xalan1 và xalan2. Quá trình hoạt động của chế độ tự động Hình 3.2. Trục XOY mô tả quá trình hoạt động của hệ thống Chọn phương ngang Ox trùng với phương dịch chuyển của xe con, phương dọc Oy trùng với phương dây tời. Các điểm A, B, C… là các vị trí mà gầu sẽ được hạ để ngoạm nguyên vật liệu. Vị trí A là vị trí đổ nguyên vật liệu vào osilo. Vị trí B là vị trí ban đầu hạ gầu cố định đối với mọi xàlan. Các vị trí C và D được xác định dựa vào kích thước của gầu. Các điểm E và F là các vị trí mặt trên của nguyên vật liệu tại đó gầu sẽ cào và ngoạm chặt nguyên vật liệu. Tại vị trí ban đầu gầu múc mở, khi xe con di chuyển theo phương X (động cơ 1 quay thuận) từ điểm A đến vị trí B xe con dừng, động cơ tời gầu (động cơ 2 quay thuận) di chuyển gầu múc theo phương Y xuống điểm E dây tời sẽ chùng công tắc hành trình hai sẽ tác động động cơ 2 dừng, động cơ đóng gầu múc hoạt động quay phải (động cơ 3) gầu múc ngoạm nguyên vật liệu. Khi gầu đóng động cơ 2 quay ngược tời gầu lên đến vị trí ban đầu động cơ tời gầu dừng, động cơ 1 hoạt động di chuyển xe con về vị trí A ban đầu, công tắc hành trình 1 tác động động cơ xe con dừng, khởi động động 3 quay trái nhả nguyên vật liệu kết thúc một chu trình thực hiện. Các chu trình tiếp theo được thực hiện tương tự như chu trình ngoạm nhả vật ban đầu. Vị trí thả gầu tiếp theo sẽ cách vị trí trước75cm. Cách xác định các vị trí A, B, C, D như sau: Biến trở được nối cứng với trục động cơ biến trở mà chúng em chọn có số vòng là 10 vòng giá trị điện trở là 12K. Mỗi vòng biến trở thay đổi tương ứng với điện áp ra thay đổi 1V. Đường kính bánh xe là 2.5cm mồi vòng xe đi được 7.85 cm do vậy quãng đường lớn nhất xe đi được là 78 mm. Điệp áp lấy từ đầu ra chân điều khiển của biến trở được đưa vào đầu tương tự và lưu trong vùng nhớ PIW288 dưới dạng số nguyên 16 bit nằm trong khoảng từ 0 đến 27648 tương ứng với đầu vào là 0 đến 10V. Chia vùng nhớ PIW288 cho 2764,8 sẽ được số nguyên tương ứng với điện áp đầu vào 0 đến 10V. Ta lấy giá trị bắt đầu khởi động hệ thống là 1V trừ đi 1 thì sẽ được giá tri 0 đến 9 tương ứng với điện áp là 1 đến 10V. Sau đó nhân với 78mm sẽ ra quãng đường xe con đi được là 700mm. Dựa vào ô hình cơ khí đã đặt lấy giá trị ban đầu theo phương x là 420mm. Các vị trí tiếp theo là 75mm. Lưu đồ thuật toán: Lưu đồ thuật toán chính: Lưu đồ thuật toán điều khiển: 3.2.2. Sơ đồ mạch điện Sơ đồ mạch tạo nguồn 12V Nguồn nuôi cho động cơ là 12V nên chúng em đã thiết kế mạch tạo nguồn 12V riêng lấy nguồn trực tiếp từ điên áp 220V xoay chiều sơ đồ mạch như sau: Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 12V Sơ đồ board mạch: Hình 3.4. Sơ đồ board mạch Sơ đồ mạch động lực 3 động cơ đều thực hiện đảo chiều quay nên ta sử dụng 6 rơle nguồn nuôi được lấy trực tiếp từ đầu ra Q của PLC sơ đồ mạch động cơ như sau: Hình 3.5. Sơ đồ mạch động lực Mạch kết nối PLC Sau khi nghiên cứu yêu cầu công nghệ và thuật toán điều khiển chúng em đã tiến hành thiết kế sơ đồ mạch kết nối PLC như sau: Hình 3.6. Sơ đồ mạch kết nối PLC Bảng điều khiển Hình 3.7. Sơ đồ bảng điều khiển và kết nối PLC 3.2.3. Thiết lập phần cứng Phần cứng có các thành phần như sau: 1 modul nguồn nuôi 1 modul CPU 2 modul DI/DO 1 modul tương tự AI4/AO2 Hình 3.8. Các modul sử dụng 3.2.4. Bảng Symbol Sau khi nghiên cứu số đầu vào và ra của hệ thống ta có bảng Symbol sau: Bảng 3.1: Bảng Symbol 3.2.5. Chương trình PLC ( xem phần Phụ lục) 3.2. Chương trình điều khiển và giám sát với WinCC Mục đích và yêu cầu: Quá trình điều khiển cẩu trục đã được thực hiện một cách tự động. Nhưng một yêu cầu đặt ra là, việc giám sát hoạt động của hệ thống cũng cần thực hiện tự động. Điều này là thực sự cần thiết vì những lý do sau: Quá trình điều khiển và giám sát gắn liền với nhau nhằm thực hiện một giải pháp tự động hoá toàn diện. Nó mang lại hiệu quả sản xuất cao. Hỗ trợ con người trong việc quan sát và điều khiển từ xa. Đảm bảo sự hoạt động ổn định và tăng tính tin cậy của hệ thống. Theo dõi được mọi diễn biến của quá trình, tình trạng thiết bị, trạng thái hệ thống một cách nhanh chóng, chính xác. Dễ dàng phát hiện sự cố để có những biện pháp điều chỉnh kịp thời. Việc thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống trên WinCC phải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình vận hành được thực hiện một cách hoàn toàn tự động. Quá trình điều khiển phải đúng qui trình công nghệ đảm bảo yêu cầu công nghệ. Người vận hành dễ dàng giám sát trạng thái hoạt động của hệ thống, theo dõi diễn biến các quá trình thông qua các đồ thị. Dễ dàng phát hiện các sự cố để có những biện pháp xử lý kịp thời. Các giao diện thân thiện, linh hoạt và dễ dàng sử dụng. 3.2.1. Các Tag sử dụng trong chương trình Tag kết nối với đầu vào PLC () Bảng 3.2: Tag đầu vào STT Tên Tag Kiểu dữ liệu Địa chỉ 1 2 3 4 5 6 7 8 Start Stop Reset CTHT1 CTHT2 CTHT3 Xalan1 Xalan2 Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool I 0.0 I 0.1 I 0.2 I 0.7 I 0.3 I 0.4 I 0.5 I 0.6 Tag kết nối với đầu ra PLC () Bảng 3.3: Tag đầu ra STT Tên Tag Kiểu dữ liệu Địa chỉ 1 2 3 4 5 6 7 8 Den Start Den Reset DC1thuan DC1nguoc DC2thuan DC2nguoc DC3thuan DC3nguoc Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Bool Q 0.6 Q 0.7 Q 0.0 Q 0.1 Q 0.2 Q 0.3 Q 0.4 Q 0.5 Tag kết nối với vùng nhớ PLC () Bảng 3.4: Tag vùng nhớ STT Tên Tag Kiểu dữ liệu Địa chỉ 1 2 3 4 5 6 7 Su Co Bientro1 Bientro2 Condichtheox Condichtheoy Dattheox Dattheoy Byte DWord DWord Word Word Word Word MB 20 MD 20 MD 12 MW 4 MW 6 MW 40 MW 42 3.2.2. Giao diện điều khiển chính Đây là giao diện quan trọng nhất mô tả hệ thống cẩu trục cũng như qui trình hoạt động của hệ thống. Các đối tượng của hệ thống được thể hiển bằng các hình ảnh đồ hoạ trực quan. Thông qua màn hình giao diện này, người vận hành biết được trạng thái hoạt động của cẩu trục và tình trạng các thiết bị. Khi WinCC chạy run - time, giao diện này xuất hiện trước tiên cho phép ta vận hành hệ thống. Trên giao diện này có các nút bấm gọi tới các trang màn hình khác, tại các trang màn hình này ta có thể theo dõi chi tiết các quá trình của hệ thống và ra các quyết định vận hành. Khi có sự cố sẽ hiện dòng Canh Bao ở giữa màn hình giao diện để người vận hành tiện quan sát. Kích chuột vào trang màn hình đó ta sẽ biết được hệ thống đang xảy ra sự cố gì người vận hành sẽ đưa ra quyết định xem hệ thống có nên tiếp tục vận hành hay không. Khi người vận hành chưa hiểu rõ về quá trình hoạt động của hệ thống thì tác động vào nút bấm Help. Để biết được động cơ nào đang hoạt động hoặc công tắc hành trình nào tác động ta cũng có thể quan sát ở màn hình qua Bảng Trạng Thái sẽ hiển thị các đèn báo và các dòng chữ màu khác thông báo . Nút dùng để xem các trang đã mở trước. Nút dùng để xem các trang vừa mở trước. Nút dùng để thoát khỏi chế độ Runtime. Các bước điều khiển mô hình hệ thống cầu trục trên màn hình điều khiển giám sát như sau: Khi hệ thống chạy Runtime màn hình giao diện chính sẽ xuất hiên đầu tiên Dùng chuột tác động vào nút Start, Stop, Reset trên màn hình khi nhả chuột thì các bít tương ứng ở mức 1 Khi bắt đầu khởi động hệ thống ta phải dùng chuột tác động vào nút ấn Reset khi đèn đã sáng tiếp tục tác động vào nút Start Dưới đây là màn hình giao diện chính điều khiển mô hình cẩu trục: Hình 3.9. Giao diện điều khiển chính 3.2.3. Các giao diện điều khiển khác Ta có thể biết được loại xà lan đang thực hiện bốc dỡ và biết được số lần còn phải thực hiện cũng như giá trị cần bốc dỡ của mỗi loại xà lan ở màn hình giao diện AUTO . Khi ta đang ở giao diện chính dùng chuột tác động vào nút ấn Auto trang giao diện Auto sẽ xuất hiện như sau: Hình 3.10. Giao diện của chế độ tự động Từ màn hình giao diện này ta có thể quay lại màn hình giao diện chính bằng cách dùng chuột ấn chuột trái lên nút ấn đồng thời từ đây ta có thể điều khiển khởi động hoặc dừng hệ thống. CHƯƠNG 4 TỔNG KẾT VÀ KIẾN NGHỊ 4.1. Tổng kết Sau gần 5 tháng thực hiện đồ án với sự cố gắng nỗ lực của mỗi thành viên trong nhóm cùng với sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy Đỗ Tuấn Khanh cũng như các thầy cô trong khoa chúng em đã hoàn thành đồ án theo đúng thời gian và đã thu được kết quả như sau: - Tìm hiểu về hệ thống cầu trục trong thực tế - Nghiên cứu tổng quan về PLC S7-300 - Nghiên cứu tổng quan về WinCC - Quan trọng nhất là chúng em đã thiết kế chế tạo mô hình hệ thống cầu trục và viết chương trình điều khiển và giám sát mô hình dựa trên những yêu cầu của hệ thống trên thực tế. Qua quá trình thực hiện đồ án chúng em đã vận dụng các kiến thức đã học vào quá trình thiết kế mô hình,viết chương trình điều khiển, có thể áp dụng các kiến thức đã học trong quá trình thực hiện công việc sau này. Ngoài ra chúng em đã rèn luyện khả năng làm việc và tổ chức công việc theo nhóm.. 4.1. Kiến nghị Do chưa có kinh nghiệm, cũng như những hiểu biết về cơ khí còn hạn chế nên mô hình không thể tránh khỏi những thiếu sót về mặt hình thức cũng như về mặt kĩ thuật cơ khí. Ngoài ra đây là mô hình mô phỏng nên mức độ chỉ là tương đối so với hệ thống thực tế. Ví dụ như thực tế sử dụng encoder để điều khiển và giám sát quãng đường tín hiệu điều khiển rất mịn, có thể dừng và khởi động rất chính xác. Do điều kiện kinh tế cũng như không có thiết bị thí nghiệm nên trong mô hình chúng em sử dụng biến trở xoay và sử lý ở đầu vào tương tự của PLC. Với phần mềm WinCC thì chưa khai thác được hết những ứng dụng của phần mềm… Đó là những phần mà khi tham gia nghiên cứu đề tài chúng em muốn tìm hiểu nhưng chưa có điều kiện. PHỤ LỤC Chương trình PLC (trong đĩa CD kèm theo) Chương trình WinCC (trong đĩa CD kèm theo) TÀI LIỆU THAM KHẢO Hoàng Minh Sơn, Mạng truyền thông công nghiệp, NXB khoa học kỹ thuật. Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Duy Bình, Phạm Quang Đăng, Phạm Hồng Sơn (), Hệ điều khiển DCS cho nhà máy sản xuất điện năng Tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật. Phan Xuân Minh, Nguyễn Doãn Phước, Tự động hóa với S7-300 Nguyễn Xuân Công, Lập trình với S7-300, Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên Ngô Diên Tập, Phạm Huy Quỳnh, Lập trình C trong kỹ thuật điện tử, NXB Khoa học kỹ thuật. Giáo trình WinCC, Provina Technology ltd, 148Bis Nam Kỳ Khởi Nghĩa Q1 TP Hồ Chí Minh. Trần Thu Hà, Phạm Quang Huy, Tự động hóa trong công nghiệp với WinCC, NXB Hồng Đức Phạm Ngọc Thắng, Phạm Đăng Ninh, Tài liệu đào tạo hệ thống điều khiển DCS, Nhà máy nhiệt điện Phả Lại WinCC Giao diện người và máy Giáo trình Ngôn ngữ lập trình C Communication with SIMATIC TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN Khoa Điện - Điện Tử ------------o0o--------------- CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự Do - Hạnh Phúc -----------***--------------- ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn: Đỗ Tuấn Khanh Sinh viên thực hiện: Phạm Ngọc Đỉnh, Lê Kim Sơn, Vũ Văn Tòng Khóa học: 2004 - 2008 Ngành đào tạo: Kỹ thuật điện Chuyên nghành: Tự động hóa công nghiệp Tên đề tài: “Thiết kế chế tạo mô hình mô phỏng hệ điều khiển giám sát cho hệ thống xe cầu, xe con, nâng hạ và đóng mở gầu ngoạm. Sử dụng PLC và WinCC“. Số liệu cho trước: Một bộ PLC S7-300 Các trang thiết bị, máy móc ở xưởng thực tập Nội dung cần hoàn thành: Tổng quan về hệ thống cầu trục không đối xứng trong thực tế Nghiên cứu các yêu cầu trang bị điện cho hệ thống xe con Nghiên cứu các yêu cầu trang bị điện cho hệ thống nâng hạ gầu ngoạm Nghiên cứu các yêu cầu trang bị điện cho hệ thống đóng mở gầu ngoạm Giới thiệu tổng quan về WinCC Thiết kế và chế tạo sản phẩm Viết chương trình điều khiển và giám sát cho hệ thống Kết nối chạy thử mô hình Quyển thuyết minh và các bản vẽ mô tả đầy đủ nội dung của đề tài Thời gian thực hiện: + Ngày giao đề tài……………… + Ngày hoàn thành……………… KHOA, BỘ MÔN GIÁO VÊN HƯỚNG DẪN i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. Hưng Yên, ngày tháng năm 2008 ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………….. Hưng Yên, ngày tháng năm 2008 iii LỜI CẢM ƠN & Qua một thời gian làm việc tích cực, đến nay đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Thiết kế chế tạo mô hình mô phỏng hệ điều khiển giám sát cho hệ thống xe cầu, xe con, nâng hạ và đóng mở gầu ngoạm. Sử dụng PLC và WinCC” đã được hoàn thành. Trong thời gian thực hiện, chúng em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ quý báu. Trước tiên, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn: Ths.Đỗ Tuấn Khanh đã quan tâm, giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án. Chúng em cũng xin chân thành cám ơn tới các thầy, cô giáo trong khoa Điện - Điện Tử đã tạo điều kiện thuận lợi nhất, giúp cho chúng em có thể hoàn thành được đồ án theo đúng thời gian quy định. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các bạn trong tập thể lớp ĐK2 đã động viên và tham gia đóng góp ý kiến để chúng em hoàn thành đồ án này. Và chúng em cũng muốn gửi lời cảm ơn tới gia đình, những người thân đã khích lệ, cổ vũ hỗ trợ rất nhiều về mặt tinh thần cũng như vật chất trong suốt quá trình chúng em học tập. Và cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn tới trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng Yên đã tạo ra một môi trường sống, học tập rất tốt từ đây chúng em đã trưởng thành hơn rất nhiều. Chúng em xin hứa sẽ đem hết sức mình và những kiến thức, kỹ năng đã học được ở trường góp phần xây dựng đất nước trở thành một nước công nghiệp hóa hiện đại hóa. iv MỤC LỤC ĐỀ TÀI i NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v DANH MỤC BIỂU BẢNG vii DANH MỤC HÌNH VẼ viii vi DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 2.1: Các hàm xử lý tính toán 49 Bảng 2.2: Các hàm xử lý tính toán trên bit 49 Bảng 2.3: Các toán tử Logic 49 Bảng 3.1: Bảng Symbol 58 Hình 3.2: Tag đầu vào 59 Hình 3.3: Tag đầu ra 60 Hình 3.4: Tag vùng nhớ 60 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cầu trục tháp 2 Hình 1.2: Các thành phần quan trọng của cầu trục tháp 3 Hình 1.3: Cầu trục chuyển hàng từ đường ray lên xe 3 Hình 1.4: Bản vẽ tổng quan về cầu trục bốc than 4 Hình 2.1: Cấu trúc của dự án đơn 20 Hình 2.2: Cấu trúc của dự án nhiều người dùng 20 Hình 2.3: Cấu trúc của dự án nhiều máy khách 21 Hình 2.4: Cấu trúc của Graphics Designer 28 Hình 3.1: Mô hình cơ khí 50 Hình 3.2: Trục XOY mô tả hoạt động hệ thống 51 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý nguồn 12V 55 Hình 3.4: Sơ đồ board mạch 55 Hình 3.5: Sơ đồ mạch động lực 56 Hình 3.6: Sơ đồ kết nối PLC 56 Hình 3.7: Bảng điều khiển và kết nối PLC 57 Hình 3.8: Các Modul sử dụng 57 Hình 3.9: Giao diện điều khiển chính 62 Hình 3.10: Giao diện của chế độ tự động 63 viii

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế chế tạo mô hình mô phỏng hệ điều khiển giám sát cho hệ thống xe cầu, xe con, nâng hạ và đóng mở gầu ngoạm Sử dụng PLC và WinCC.DOC