Đề tài Dây truyền phân loại và đếm sản phẩm

dụng trong thực tế. Các chức năng của WinCC: » Lập cấu hình hoàn chỉnh. » Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình. » Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án » Quản lí các dự án 20 » Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. » Quản lí phiên bản » 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 cấu hình toàn cục » Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. » Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. » Phản hồi dữ liệu » Báo cáo trạng thái hệ thống. » Thiết lập hệ thống đích. » Chuyển giữa Run-timer và cấu hình. » Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo. 2 Chức năng Graphics Designer. Thực hiện dễ dàng các chức năng mô phỏng và hoạt động thông qua các đối tượng đồ hoạ của chương trình WinCC, Windows, OLE, I/O… với nhiều thuộc tính động (Dynamic). 3 Chức năng Alarm Logging. Thực hiện việc hiển thị các thông báo hay các báo cáo trong khi hệ thống đang vận hành,. Đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ. Nó chứa các chức năng để nhận các thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng. Ngoài ra Alarm Logging còn giúp chúng ta tìm ra nguyên nhân lỗi của hệ thống. 4. Tag Logging Thu thập, lưu trữ và nén các giá trị đo dưới nhiều dạng khác nhau. Tag Logging cho phép lấy dữ liệu từ các quá trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đó. Dữ liệu có thể cung cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến các trạn thái hoạt động của toàn hệ thống. 5 Report Designer 21 Có nhiệm vụ tạo các thông báo, báo cáo và các kết quả này được lưu trữ dưới dạng các trang nhật ký sự kiện. 6 User Achivers. Cho phép người sử dụng lưu trữ dữ liệu từ chương trình ứng dụng và có khả năng trao đổi với các thiết bị tự động hoá khác. Điều này có nghĩa: Các công thức, thông số trong chương trình WinCC có thể được soạn thảo, lưu trữ và sử dụng trong hệ thống. WinCC sử dụng bộ công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như: Toolbox, các control, OLE,… được đặt dễ dàng trên giao diện thiết kế. Ngoài ra, để phục vụ cho công việc giám sát điều khiển tự động WinCC còn trang bị thêm nhiều tính năng mới mà các công cụ khác không có như: » Các Control thông qua hệ thống quản trị dữ liệu có thể gắn với một biến theo dõi trạng thái của hệ thống điều khiển. Thông qua đó, tác động đến việc giám sát các trạng thái. » Thông qua hệ thống, thông điệp có thể thực hiện những hành động tương ứng khi trạng thái thay đổi. » Trong WinCC, ngôn nghữ C-Script, VB-Script được dùng để thao tác giúp cho việc xử lý các sự kiện phát sinh một cách mềm dẻo và linh hoạt. WinCC cho phép người sử dụng có khả năng truy cập vào các hàm giao diện của chương trình ứng dụng API (Application Program Interface) của hệ điều hành. Ngoài ra, sự kết hợp giữa WinCC và công cụ phát triển riêng như: Visal C++ tạo ra hệ thống có tính đặc thù cao, tinh vi, gắn riêng với một cấu hình cụ thể nào đó. WinCC có thể tạo một giao diện Người – Máy (HMI) dựa trên cơ sở giao tiếp giữa con người với các hệ thống máy, thiết bị điều khiển (PLC, CNC,…) thông qua các hình ảnh, sơ đồ, hình vẽ hoặc câu chữ có tính trực quan hơn. Có thể giúp người vận hành theo dõi quá trình làm việc, thay đổi các tham số, công thức hoặc quá trình công nghệ thông qua các hệ thống tự động . Giao diện HMI cho phép người vận hành giám sát các qui trình sản xuất và cảnh báo, báo động hệ thống khi có sự cố. Từ máy tính trung tâm, có thể điều khiển sự hoạt động của toàn bộ dây truyền sản xuất được lập trình trên WinCC, bạn có thể giám sát và thu tất cả các thiết bị trên dây truyền. Dựa vào giao diện HMI, có thể thu thập dữ liệu vào ra (I/O) một cách chính xác. Đây là một trong những chương trình thiết kế giao diện Người – Máy phổ biến tại Việt Nam. 22 B Cấu hình Wincc 1 Các loại Project Hình 2.1: Các loại Project » Single-User Project: Một Single-User Project là một trạm vận hành đơn. Tạo cấu hình, cũng như kết nối bus quá trình và lưu trữ dữ liệu của Project được thực hiện trong máy tính này » Multi-User Project: Cấu hình nhiều Client và một Server. Tất cả cùng làm việc trên một Project. Tối đa 16 Client được truy cập vào một Server. Cấu hình có thể đặt trong server hoặc trong một vài client. Dữ liệu của project là các hình ảnh, các tag, mục lưu trữ dữ liệu được lưu trữ trong server và cung cấp cho các client. Server được kết nối với bus quá trình và dữ liệu quá trình được xử lí ở đây. Việc vận hành hệ thống được thực hiện từ các client. »Client Project: Client Project là một loại project mà có thể truy cập vào nhiều server. Các server được liên kết có project của riêng của chúng. Cấu hình project của server được thực hiện trong server hoặc trong các client.\ 2 Chức năng của Win CC Explower Hình 2.2: WinCC Explower 23 Khi khởi động chương trình cửa sổ này hiện ra. Tất cả thành phần của Win CC được khởi động từ đây, có thể truy cập vào tất cả thành phần mà một project giao diện người máy cần có cũng như xây dựng cấu hình cho các thành phần riêng rẽ. Win CC Explower cung cấp các thông tin dưới đây: » Chức năng của Win CC Explower » Kiến trúc của Win CC Explower » Các chuẩn editor chuẩn Tại đây chứa tất cả các cức năng quản lí cho toàn hệ thống trong Win CC Explower có thể đặt cấu hình khởi động module (Run-time). » Nhiệm vụ quản lí dữ liệu: Quản lí dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt động của quản lí dữ liệu đều chạy trên một nền. - Lập cấu hình hoàn chỉnh. - Hướng dẫn giới thiệu về việc lập cấu hình. - Thích ứng việc ấn định, gọi và lưu trữ các dự án - Quản lí các dự án - Có khả năng nối mạng và soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. - 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 cấu hình toàn cục - Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. - Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. - Phản hồi dữ liệu - Báo cáo trạng thái hệ thống. - Thiết lập hệ thống đích. - Chuyển giữa Run-timer và cấu hình. - Kiểm tra chế độ mô phỏng, trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu bao gồm: Dịch hình vẽ, mô phỏng tag, thị trạng thái và thiết lập thông báo. Một dự án bao gồm các thành phần sau: Computer (máy tính), Tag Managerment (quản lí biến), Data Type (kiểu dữ liệu), Editor (soạn thảo). » Computer (máy tính) Thành phần máy tính dùng để quản lí tất cả máy tính có thể truy cập vào một dự án hiện có, đặt cấu hình riêng cho mỗi máy. Các thuộc tính của môt máy tính: bao gồm tên máy và kiểu máy tính. - Server: máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lí toàn cục trong hệ thống Win CC. 24 - Client: được định nghĩa như một trạm làm việc. Trung tâm điều khiển được tải cục bộ trong từng loại máy tính này - Các bộ điều khiển truyền thông: Là giao diện kết nối một hệ thống PLC và WinCC. Hệ thống Win CC chứa các bộ điều khiển truyền thông (liên kêt động) trong kênh DLL với các thông tin về: » Điều kiện tiên quyết cần để xử lí các tag quá trình bằng PLC. » Các thủ tục chung để kết nối tag ngoài » Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL » Tag Mamagerment (quản lí biến)Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy cập các giá trị quá trình. Trong một dự án, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết nối logic sẽ được gán với biến WinCC. Kết nối này xác định kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các biến. Các biến được lưu trong cơ sở dữ liệu toàn dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các biến trong một dự án được nạp và cấu trúc Run-time tương ứng được thiết lập. Mỗi biến được lưu trữ trong quản lí dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn. - Biến nội: các biến nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lí dữ liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ mạng hệ thống. Các biến nội được dùng lưu trữ thông tin tổng quát như: Ngày giờ hiện hành, lớp hiện hành, cập nhật liên tục. Hơn nữa, các biến nội cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng để thực hiện việc truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu. - Biến quá trình: là các biến liên kết với việc truyền thông logic để phản ánh thông tin về địa chỉ của các hệ thông PLC khác nhau. Các biến ngoại chứa một một mục đích tổng quát gồm các thông tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic. - Nhóm biến: chứa tất cả các biến có kết nối logic lẫn nhau » Data Type (Các kiểu dữ liệu) - Binary: Kiểu nhị phân - Unsigned 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit không dấu. - Signed 8-bit value: kiểu nguyên 8 bit có dấu. - Unsigned 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit không dấu - Signed 16-bit value: Kiểu nguyên 16 bit có dấu - Unsigned 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit không dấu - Signed 32-bit value: Kiểu nguyên 32 bit có dấu 25 - Floating point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754. - Floating point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêu chuẩn IEEE 754. - Text Tag 8 bit character set: kiểu kí tự 8 bit - Text Tag 16 bit character set: kiểu kí tự 8 bit - Raw Data type: dữ liệu thô » Các trình soạn thảo (Editor) - Hệ thống đồ hoạ (Graphics Designer): Là một trình soạn thảo đồ hoạ cung cấp các đối tượng đồ hoạ và các bảng màu cho phép tạo các hình ảnh quá trình từ đơn giản đến phức tạp. Những đặc tính động có thể được tạo ra cho từng đối tượng đồ hoạ riêng lẻ. Các đối tượng đồ hoạ có thể do người sử dụng tạo ra hoặc lấy trực tiếp trong thư viện - Ấn bản các Action (Global Script): cho phép tạo ra những hành động cho các đối tượng. Trình soạn thảo này cho phép người ta tạo ra các hàm giống như trong C hoặc VB. Các hành động này có thể được sử dụng trong một số hoặc nhiều project tuỳ vào mã code được tạo ra - Hệ thống thông báo (Alarm Longging): cho phép thao tác việc lựa chọn việc thu thập và lưu trữ các kết quả của quá trình và chuẩn bị để hiển thị các thông báo. Có thể lựa chọn các khối thông báo (Message blocks), các lớp thông báo (Message classes), loại thông báo (Message type) để hiển thị các thông báo và báo cáo. - Lưu trữ các giá trị đo của quá trình (Tag Longging): được sử dụng để thu thập dữ liệu từ các quá trình và chuẩn bị chúng cho việc hiển thị và lưu trữ. Dữ liệu được định dạng cho việc lưu trữ, thời gian thu thập và lưu trữ có thể được lựa chọn trước. - Hệ thống báo cáo (Report Designer): Là một hệ thống tích hợp các báo cáo để cung cấp tài liệu theo thời gian đặt trước hoặc theo sự kiện điều khiển của các thông báo, các thao tác, các nội dung lưu trữ, các dữ liệu hiện thời hoặc dữ liệu lưu trữ trong các báo cáo của người sử dụng hoặc có thể lựa chọn các dạng layout trong project. Nó cung cấp đầy đủ các giao diện cho người sử dụng với các công cụ đồ hoạ và đưa ra các kiểu báo cáo khác nhau. - Cho phép soạn thảo các văn bản để sử dụng trong quá trình chạy bởi các module khác nhau. 26 3 Graphics Designer: Hình 2.3: Graphics Designer » Cấu trúc của giao diện đồ hoạ - Menu bar - Palette chuẩn - Thanh trạng thái - Thanh lớp Các palette tạo và sửa chữa đối tượng đồ hoạ - Palette màu - Palette đối tượng - Palette kiểu - Palette về sắp xếp - Palette phóng to thu nhỏ - Palette font » Bảng các đối tượng - Các đối tượng chuẩn (Standard Object): Tại đây có rất nhiều đối tượng, để sử dụng và lấy chúng thì chỉ cần nhấp chuột và kéo vào cửa sổ làm việc. Có thể dùng chuột làm thay đổi kích thước các đối tượng bao gồm: Đường thẳng, hình đa giác, đường gấp khúc, elip,… - Các đối tượng thông minh (Smart Object): Gồm các đối tượng nhúng - Ứng dụng Window (Application Window): Là những đối tượng thông báo hệ thống (Alarm Longging), lưu trữ hệ thống (Tag Longging), báo cáo hệ thống. Application Window mở ra những ứng dụng và quản lí nó để hiển thị và vận hành. - Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE control): Sử dụng OLE control để cung cấp các công cụ Winndow (nút ấn, hộp lựa chọn…). Các thuộc tính của nó được biểu thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event”. - Trường vào/ra (I/O field): Sử dụng như một số trường vào hoặc ra hoặc cả hai. Các dạng dữ liệu cho phép sử dụng với I/O field: 27 - Nhị phân - Hệ 16 - Hệ thập phân - Xâu kí tự - Bar: Thuộc tính của nó ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nó. Nó thể hiện các giá trị bằng đồ thị có quan hệ với giới hạn cao, thấp hoặc hoàn toàn chỉ là miêu tả bằng đồ hoạ phối hợp thể hiện những giá trị với tỉ lệ do người sử dụng định trước. - Hiển thị trạng thái (Status Display): Sử dụng để hiển thị bất kỳ con số nào của những trạng thái khác nhau. Cho phép thực hiện hiển thị động bằng cách nối nó với tất cảc các tag tương ứng với những trạng thái khác nhau. - Danh sách văn bản (Text list): Sử dụng để đưa giá trị cho văn bản. Nó có thể sử dụng như một danh sách vào hoặc phối hợp danh sách văn bản. Dạng số liệu là thập phân, nhị phân, hoặc bít dữ liệu đều có thể được sử dụng. Các đối tượng của Window (Window Objeccct): - Nút ấn (button): Nó được 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) - Nhóm lựa chọn (Option Group) - Nút tròn (Round Button) - Slider 4 Tag Longging (hiển thị giá trị của quá trình) Đầu tiên, khởi động chương trình windows control Center 6.0 bằng cách: Tasbar, chọn Start> Simantic > Win CC > Windows control center 6.0. Hình 2.4: Tag Logging 28 » Chức năng của Tag logging Tag logging có chức năng cho phép lấy dữ liệu từ quá trình thực thị,chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đó. Dữ liệu có thể được cung cấp các tiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến hoạt động của hệ thống. Tag logging được chia làm 2 phần: - Tag logging CS hệ thống cấu hình - Tag logging RT hệ thống Run-Time » Nhiệm vụ của Tag logging CS Có thể gán tất cả các đặc tính cần thiết để lưu trữ và hiển thị các dữ liệu bằng Tag logging CS. Các đặc tính này phải được tạo và chuẩn bị trước khi hệ thống Run-Time khởi động. Tag logging CS của WINCC cung cấp một giao diện đặc biệt cho mục đích này. » Nhiệm vụ của Tag logging RT Hệ thống Tag logging RT nhận các giá trị dữ liệu và liên kết chúng với các đặc tính đã được ấn định. Tag logging được thực hiện cho các mục đích sau: - Tối ưu hoá hệ thống - Cung cấp các thủ tục vận hành rõ ràng và dễ hiểu - Tăng năng suất - Tăng chất lượng sản phẩm - Tối ưu hoá chu kỳ lặp lại - Cung cấp tài liêu. » Các kiểu dữ liệu. Dữ liệu được chia thành các nhóm sau: - Dữ liệu điều hành: được xem là cở sở của việc chuyển trạng thái hiện tại, khối công việc cần làm và hướng phát triển của hệ điều hành. - Dữ liệu đảm nhận: gồm các thông báo ,dữ liệu quá trình và các giá trị đặt cho mỗi công đoạn sản xuất. - Dữ liệu làm việc: bao gồm tất cả các dữ liệu đầu vào. - Dữ liệu về máy: cho các phát biểu về trạng thái của máy. - Dữ liệu quá trình: cho các phát biểu về phiên bản hiện hành và trước đó của một quá trình liên tục. - Dữ liệu về chất lượng: định ra các phát biểu về đặc tính của một sản phẩm cần được bảo quản. Có thể có một vài dữ liệu trong nhiều lớp cùng lúc hoặc cùng một dữ liệu được gán nhiều kiểu dữ liệu khác nhau. 29 Tag logging có thể thu thập và bổ túc dữ liệu quá trình, cung cấp các cơ chế cơ bản để thu thập và bổ túc kiểu dữ liệu. » Các phương pháp lưu trữ dữ liệu quá trình. Dữ liệu quá trình là các giá trị đo lường được thu thập bởi các cảm biến. để xử lý trong WINCC các dữ liệu này phải được gán vào những vùng lưu trữ hay Tags. Có các phương pháp lưu trữ sau: - Việc lưu trữ tuần hoàn sẽ giám sát các thiết bị đo lường/tags. - Việc lưu trữ tuần hoàn nhận giá trị hiện thời khi ngắt được đặt cấu hình xảy ra. - Việc lưu trữ tuần hoàn có chọn lọc sẽ liên kết điều khiển ngắt với điều khiển việc lưu trữ thông qua các chu trình. - Việc điều khiển quá trình nhận sự thực thi của hệ thống thông báo. » Cấu trúc Tags logging CS Tags logging CS có các phần sau: - Timers: tạo các chu kỳ thu thập và lưu trữ. - Archives: tạo các vùng lưu trữ và các Tags - Trend Window Templates: hiển thị giá trị đo lường bằng đường cong. - Table Window Templates: : hiển thị giá trị đo lường theo dạng bảng. - Timers: tags logging phân biệt hai hệ thồng thời gian khác nhau. Thời gian thu thập và thời gian lưu trữ. - Thời gian thu thập: khoảng thời gian mà các giá trị trong đó được sao chép từ ảnh quá trình của quản lý dữ liệu bởi Tags logging. - Thời gian lưu trữ: khoảng thời gian mà dữ liệu được nạp vào vùng lưu trữ. Thời gian lưu trữ luôn là một số nguyên gồm các khoảng thời gian thu thập. giá trị mới nhất sẽ được nạp vào vùng lưu trữ. - Thời gian nén: được sử dụng để tạo thời gian giới hạn trong đó dữ liệu được nén. - Achivers: có thể lưu trữ bằng 1 trong 3 cách: - Lưu trữ giá trị quá trình: nhận nội dung của các tags quản lý dữ liệu. - Lưu trữ nén: nén dữ liệu và liên kết các dữ liệu rất hiệu quả. Bằng cách này, các giá trị đo lường được bổ túc trực tiếp và ghi nhận ngay lập tức. lưu trữ nén cho phép lưu trữ trong thời gian dài cho tất cả các kiểu tags khác trong tags logging. - Lưu trữ theo người dùng: một số biến người dùng (tags Use-Defined) được nạp vào vùng lưu trữ cho người sử dụng. vùng này dùng để thu thập dữ liệu quan trọng, ấn định tham số sản xuất, điều khiển dữ liệu liệt kê. - Trends: có thể vẽ đồ thị các đường cong từ giá trị thu được trong quá trình, WINCC có thể theo dõi sự thay đổi các giá trị đo lường theo thời gian một cách tổng quát và rõ ràng. 30 - Tables: tables có chức năng giông như trends nhưng hiển thị bằng giá trị cụ thể theo bảng. với tính năng này của table khi cần thiết có thể hiệu chỉnh các thông số đầu vào để đặt được ngõ ra tối ưu. 5 Cấu trúc Alarm longging Hình 2.5: Alarm logging » Chức năng của Alarm logging Module đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ.Nó chứa các chức năng để nhận các thông tin báo từ các quá trình chuẩn bị hiển thị lưu trữ và hồi đáp chúng ,với đặc tính này Alarm longging giúp chúng ta tìm ra nguyên nhân lỗi. Các đặc tính của hệ thông Alarm longging : - Cung cấp các thông tin về loõi và trạng thái hoạt động của hệ thống toàn diện. - Cho phép sớm nhận ra các tình trạng nguy cấp. - Tránh và giảm thiểu thong báo. - Chất lượng sản phẩm tăng. Module gồm hai phần . - Hệ thống cấu hình Alarm longging Cs. - Hệ thông run-time (Alarm longging RT). » Nhiệm vụ của Alarm Longging CS .. Sử dụng Alarm longging CS đặt cấu hình cho các thông báo để chúng được hiển thị theo mong muốn .Cấu hình của Alarm longging của Wincc cung cấp một giao diện được tạo lập sẵn . » Nhiệm vụ của Alarm longging RT 31 Thu thập các thông báo và hồi đáp . Nó chuẩn bị các thông báo để hiển thị và lưu trữ » Thiết lập thông báo . Để thiết lập thông báo hoàn chỉnh cho Alarm longging ,tiến hành theo các bước sau: - Mở Alarm longging. - Khởi động Massage Winzard - Định dạng khối bản tin. - Sửa đổi cửa sổ bản tin . - Định dạng cấu hình bản tin. - Đặt lớp màu cho bản tin. - Giám sát giá trị. - Chèn cửa sổ bản tin vào trong màn hình. - Đặt thông số ứng dụng và chạy ứng dụng. Mở cửa sổ Alarm longging.Trong cửa sổ Alarm longging gồm các thư mục chính sau : - Massage blocks: Khối thông báo chức năng chứa các thông tin hệ thống và các tham số khác, các khối thông báo được chia thành ba vùng chính sau. - Các khối hệ thống (System blocks):các khối này chứa dữ liệu hệ thống được gán bởi Alarm longging. Các dữ liệu bao gồm :ngày giờ ,báo cáo. - Các khối giá trị quá trình (Process value): các khối này chứa các giá trị chuyển từ quá trình như :Vượt ngưỡng và giá trị nhiệt độ quá cao - Các khối văn bản người dùng (Userr text block) là khối văn bản cho các thông tin tổng quát và dễ hiểu như: giải thích các thông báắôni xảy ra lỗi ra và nguồn gốc thông báo. - Massage classes: Lớp thông báo,Wincc cung cấp 16 lớp thông báo .Có thể cấu hình cho các lớp thông báo. Mỗi thông báo được gán một kiểu thông báo. - Group masssges: Nhóm thông báo gồm có lớp thông báo và định nghĩa người dùng - Massage Winzard: Đây là công cụ đơn giản tự động trong việc tạo những thông số của hệ thống báo cáo. E .Phần mềm PC access kết nối PLC và WinCC Do s7 – 200 không được cài sẵn drive với phần mềm WinCC nên ta phải tự cài đặt cho nó bằng phần mềm PC access 1.0 Các bước thực hiện giao tieps PLC và Win CC thông qua PC Access 1.0 Bước 1 . Tạo Tag trong phần mềm PC Access 1.0 32 1 . Mở phần mềm PC Access 1.0 2 . Thêm plc vào trong từng hệ thống ,số trạm sẽ được thiết kế trong pc access 1.0 , ,mỗi trạm được phân biệt với nhau bằng địa chỉ plc Sau đó ta đặt tên cho PLC ta có thể chọn tới 126 PLC 33 3. Từ PLC mới tạo trong PC Access chúng ta add item vào PLC đó bằng cách đưa con troe chuột vào PLC đó rồi ấn chuột phải. Trong bảng properties xuất hiện dưới đây ta cần chú ý tới name : Tên biến sẽ sử dụng lưu ý phải trùng tên với biến trong Win CC address : Địa chỉ của biến đó là địa chỉ nào trên PLC đầu vào hay ra hay biến nội type : Định dạng cho biến thông thường PC Access sẽ khai báo sẵn phù hợp với địa chỉ mà ta sử dụng biến Chế độ read /write cho phép ta vừa đọc vừa ghi biến Chế độ read chỉ cho đọc biến mà không cho ghi,tùy vào mục đích bài toán mà ta sẽ đặt khác nhau sao cho phù hợp với yêu cầu của bài toán. Ngoài ra để làm rõ cho biến hơn ( đối với các bài toán phức tạp mà ta khó có thể thuộc thuần thục từng biến) ta có thể mô tả về chức năng của biến đó trong ô decription 34 Sau khi khai báo hoàn tất ta ấn ok .Làm tương tự như vậy với các biến khác ta được bảng các biến như ví dụ sau 4.Sau cùng để hoàn tất ta lưu file lại Bước 2 . Kết nối biến với WinCC 1. Mở phần mền wincc ,Tạo mới một chương trình wincc ,chọn file/new … 2. Add thêm diver mới cho việc kết nối với S7-200 35 Chọn loại diver là OPC cho việc liên kết wincc với S7-200 thông qua PC access 1.0 3.Click chuột phải vào OPC Groups rồi chọn system Parameter ,màn hình OPC item manager xuất hiện 36 Tai màn hình manager chúng ta đợi cho WinCC tìm kiếm .Sau khi Việc tìm kiếm hoàn thành ta browse server s7200.OPCServer vào WinCC Ở màn hình s7200.OPCServer ta add từng item từ phần mềm PC Access mà ta đã tạo lúc trước vào WinCC Khi đó phần mền sẽ tự động Add Tag vừa chọn vào trong phần mền , sau khi hoàn thành phần add tất cả các tag thì thoát ra khoải phần thiết kế . Khi đó chương trình wincc sẽ tạo ra những tag mà đã lấy trong phần mền PC access 37 Chương 3 . Mô hình dây truyền phân loại sản phẩm A . Mô hình cơ khí B . Cấu tạo mô hình Mô hình thực tế được làm theo bản vẽ thiết kế hình trên: - Phần khung mô hình: được đóng bằng gỗ. - Phần băng tải: + Gồm có hai con lăn đặt ở vị trí hai đầu băng tải. Hai con lăn truyền lực và kéo băng tải nhờ hai dây cao su. + Mặt băng tải được làm bằng mặt vải quấn tròn xung quanh 2 con lăn. Sản phẩm được đặt chạy trên mặt băng tải. 38 - Các máng hứng sản phẩm: - Các chi tiết, thiết bị được lắp trên khung mô hình: + Các động cơ: DC1, DC2, DC3. - Các động cơ DC1, DC2, DC3 là động cơ 1 chiều 24V - DC 1 là động cơ có nhiệm vụ kéo quay mặt băng tải thông qua dây cao su với con lăn phía trên. - DC 2 là động cơ có nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 1. - DC 3 là động cơ có nhiệm vụ điều khiển thanh gạt ở vị trí 2. + Các cảm biến: CB1. CB2, CB3. - Các cảm biến được sử dụng là cảm biến quang 3 dây của hãng siemen. - Các cảm biến được gắn bên cạnh mặt băng tải. - CB1 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 15cm so với mặt băng tải. - CB2 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 10cm so với mặt băng tải. - CB3 được gắn bên cạnh mặt băng tải cao hơn 5cm so với mặt băng tải. + Các sản phẩm: Có 3 loại sản phẩm: sản phẩm cao,sản phẩm trung bình, sản phẩm thấp. Cả ba sản phẩm đều được làm bằng gỗ. - Sản phẩm cao làm bằng gỗ có kích thước 60x60x150 - Sản phẩm trung bình bằng gỗ có kích thước 60x60x100. - Sản phẩm thấp bằng gỗ có kích thước 60x60x50. * Sau khi gắn các thiết bị lên khung mô hình thì toàn bộ xung quanh được đóng kín bằng gỗ mỏng. C . Chức năng hoạt động của các nút ấn trên mô hình STT Tên Địa chỉ Chức năng 1 start Ấn start khởi động toàn bộ hệ thống . Băng tải quay , cảm biến và các tay gat,hệ thống đặt sản phẩm được hoạt động 2 stop Ấn stop dừng toàn bộ hệ thống.Dừng băng tải,tay gạt,không cho cài đặt số sản phẩm 3 Reset Ấn reset làm toàn bộ hệ thống đặt sản phẩm trở về mặc định trong khi băng tải vẫn quay 4 Set Ấn set cho phép cài đặt số sản phẩm .Khi ở chế độ set thì băng tải không quay,các tay gạt,cảm biến không hoạt động. 5 Tăng Ấn nút tăng để tăng số sản phẩm đặt . 39 6 Giảm Ấn giảm để giảm số sản phẩm đặt . 7 OK Ấn ok để xác nhận số lượng sản phẩm đặt . 8 Local - remote Nút gạt local cho phép hệ thống điều khiển tại chỗ với sự tác động của công nhân đứng máy.Khi ở mức local thì các nút ấn trên Win CC bị vô hiệu(bao gồm cả star,stop,reset..) . Nút gạt remote cho phép điều khiển hệ thống từ phòng máy tính giám sát .Khi này các nút ấn của hệ thống dưới hiện trường đều bị vô hiệu (bao gồm cả star,stop,reset..). D. Nguyên lý hoạt động của dây truyền phân loại và đếm sản phẩm. Trong mô hình trình bày có 3 loại sản phẩm khác nhau về kích thước . Đây chính là đặc điểm mà chúng em sử dụng để phân loại và đếm sản phẩm . Qua kích thước của sản phẩm mà chúng m chia thành 3 loại là sản phẩm cao,sản phẩm trung bình và sản phẩm thấp. Khi ta ấn start khởi động toàn bộ hệ thống thì băng tải quay.Các cảm biến,tay gat,bộ đếm sản phẩm,led hiển thị đều hoạt động. 1. Khi có sản phẩm cao đi qua Cảm biến quang nhận tín hiệu đưa về PLC,Khi sản phẩm đi qua hoàn toàn PLC bắt sườn xuống của tìn hiệu cảm biens đưa vào.Làm counter đếm,lúc này win cc đọc tìn hiệu từ counter và hiển thị ra màn hình.PLC xuất tín hiệu xuống vi điều khiển làm vi điều khiển đếm sản phẩm cao.Sau đó vi điều khiển out tín hiệu ra hiển thị led tại con led thể hiện số sản phẩm cao. Sau 1 khoảng thời gian trễ đã được tính toán để sản phẩm đi đến vị trí thuận lợi thì PLC out ra tìn hiệu cho tay gạt sản phẩm cao hoạt động,sau đó PLC tiếp tục out ra tín hiệu cho tay gạt quay trở lại vị trí ban đầu 2. Khi có sản phẩm trung bình đi vào băng tải.Do sự sắp xếp chiều cao các cảm biến khác nhau mà cảm biến cao sẽ nẳm cao hơn sản phẩm trung bình và thấp nên nó không thể phát hiện ra 2 laoij sản phẩm thấp và trung bình,Khi cảm biến trung bình phát hiện vật phẩm nó cũng thao tác tương tự như với sản phẩm cao . 3. Khi sản phẩm thấp xuất hiện trên băng tải.Nó dễ dàng đi qua 2 cảm biến cao và trung bình đến với cảm biến thấp.Khi này cảm biến thấp có nhiệm vụ đưa tín hiệu vào PLC để đếm sản phẩm thấp ,mà PLC 40 không cần đưa tín hiệu gạt ví sản phẩm thấp sẽ đi thẳng về cuối băng tải. 4. Về chế độ đếm sản phẩm.Chỉ áp dụng với sản phẩm cao và trung bình.Khi ta đặt số sản phẩm đếm là 1 số n( nguyên,dương) thì snr phẩm xuất hiện sẽ được đếm từ 1 đếm n.Khi đến n nó sẽ hiện n 1 khoảng thời gian để quan sát sau đó tự về 0 để chuẩn bị cho chu trình tiếp theo. E Cảm biến E3F DS10C4  Cảm biến quang điện phản xạ khuếch tán Đầu ra là NPN, 3 dây nối NO. NPN cho phép dòng điện trong cảm biến đi vào điện áp chung .Đầu ra của cảm biến hoạt động như một khóa chuyển mạch. Bình thường đầu ra của cảm biến là một Transistor có vai trò như một khóa ( khi sụt áp). Nếu cảm biến vừa phát hiện được đối tượng sau đó tạo ra đường tác động. Đương tác động này được nối trực tiếp tới Trans NPN. Nếu điện áp truyền tới đương tác động là 0V, Trans không cho phép dòng chạy trong cảm biến. Nếu điên áp trên đường tác động lớn hơn (12V), Trans sẽ mở khóa cho phép dòng chạy trong cảm biến tới cực chung. Cảm biến chịu phản ứng của các tác nhân vật lý. Nếu cảm biến không hoạt động, điện áp đường tác động thấp, khi đó Trans khóa. Có nghĩa là đầu ra NPN không có dòng vào/ ra. Khi cảm biến hoạt động làm cho đường tác động có điện áp cao, Trans 41 mở khóa và tác động đóng khóa. Dòng chạy từ cảm biến tới đất. Điện áp ở đầu ra của NPN giảm xuống -V.   Kích thước 18mm, làm việc ở 10- 36 VDC  Khoảng cách phát hiện 10cm, dòng định mức 300mA  Vỏ làm bằng chất liệu ABS  Chống nhiễu tốt  Gọn và tiết kiệm chỗ  Bảo vệ chống ngắn mạch và nối cực nguồn  Chế độ hoạt động Ligh-ON  Hình dáng:  Thông số định mức, đặc tính kỹ thuật: Thông số kỹ thuật E3F DS10C4 Khoảng cách phát hiện 100mm Vật thể phát hiện tiêu chuẩn Giấy trắng 100x100mm Đặc tính trễ Tối đa 20%khoảng cách phát hiện Nguồn sáng( bước sóng) LED hồng ngoại(860nm) Điện áp nguồn cấp 12VDC- 24VDC+/-10% kể cả xung tối đa 10%(p-p) Công suất tiêu thụ Tối đa 25mA Ngõ ra điều khiển Ngõ ra transistor colector hở, tối đa 100mA, điện áp dư : tối đa 1V ở 100mA Mạch bảo vệ Bảo vệ ngắn mạch ngõ ra và nối được cự nguồn cấp DC Thời gian đáp ứng Tối đa 2,5ms Điều chỉnh độ nhạy Ảnh hưởng ánh sáng của môi trường Đèn dây tóc: tối đa 3000lux Ánh sáng mặt trời: Tối đa 10000lux Nhiệt độ mối trường Hoạt động -250C tới 550C( không đóng băng hoặc ngưng tụ) Bảo quản -300C tới 700C ( không đóng băng hoặc ngưng tụ) Độ ẩm môi trường Hoạt động 35% đến 85% Bảo quản -30% đến 95%( không ngưng 42 tụ) Trở kháng cách điện Tối thiểu 20M ở 500VDC giữa các bộ phận mang điện và vỏ Cường độ điện môi 1000VAC, 50/60Hz trong 1 phút giữa các bộ phận mang điện và vỏ Mức độ chịu rung 10-55HZ, biên độ rung 1,5mm hoặc 300m/s2 trong 1h theo x, y ,z Mức độ chịu sốc Mức độ phá hủy 500m/s2 cho 3 lần ở mỗi hướng x,y,z Cấp bảo vệ IP66 Cáp nối Dây nối thường (dài tiêu chuẩn 2m) Đèn chỉ thị Chỉ thị hoạt động Trọng lượng( cả vỏ) Tối đa 85g Vật liệu Vỏ ABS Thấu kính PMMA Phụ kiện Bộ điều khiển Sơ đồ đấu dây: Lưu ý:  Nếu dây vào/ra của cảm biến quang được đặt giống như dây cáp điện hoặc dây điện thế cao. Cảm biến quang có thể bị sai lệch hoặc có thể bị phá hủy bởi nhiễu điện. tách riêng dây hoặc sử dụng dây bọc như là dây vào/ ra từ cảm biến  Không để cảm biến bị va đập mạnh khi gắn vào đối tượng.  Không nối dây với dây nâu khi không tải, nếu nối trực tiếp các dây cảm biến có thể bị phá hủy ( loại chuyển đổi AC). 43  Khi sử dụng cảm biến quang điện ở gần bộ chuyển đổi động cơ, đảm bảo động cơ được nối đất. Nếu động cơ nối đất bị hỏng thì cảm biến có thể bị sai lệch. Khi sử dụng cảm biến ở trên 450C, dòng trên tải nằm trong khoảng 110mA tới 130mA Kích thước NPN output F Ứng dụng: 1 .Ứng dụng trong sản xuất gạch Trong khi tại hầu hết các nhà máy sản xuất gạch ốp lát hiện nay, khâu phân loại gạch được thực hiện bằng mắt thường, một hệ thống tự động nhận dạng và phân loại gạch ra đời hứa hẹn sẽ giúp tiết kiệm sức người và tăng năng suất cho các nhà máy. Các viên gạch sau khi nung được chạy trên băng tải. Trên băng tải ta gắn các cảm biến quanng để nhận dạng chiều cao của từng viên gạch chạy qua. Ta dùng 3 cảm biến để phân biệt chiều cao của từng viên gạch. Nếu viên gạch nào thấp hơn hoặc cao hơn so với yêu cầu thì sẽ được cảm biến nhận dạng. Những viên gạch này sẽ được thanh gạt trên băng tải loại ra một băng tải khác. Những viên gạch đúng tiêu chuẩn sẽ được đóng thùng. Những viên gạch không đúng tiêu chuẩn sẽ bị loại. Tại các nhà máy sản xuất gạch granite hiện nay, khâu nhận dạng, kiểm chuẩn và phân loại sản phẩm gạch đầu ra đều do con người đảm nhiệm. Trên băng chuyền, các công 44 nhân sẽ quan sát viên gạch bằng mắt thường, bằng kinh nghiệm và sự ghi nhớ, trực tiếp phân loại các sản phẩm gạch đạt yêu cầu hoặc loại bỏ phế phẩm bằng tay. Tuy vậy, công việc đòi hỏi sự tập trung cao và có tính lặp lại, nên các công nhân khó đảm bảo được sự chính xác trong công việc. Điều đó sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng sản phẩm và uy tín của nhà sản xuất. Vì vậy, hệ thống tự động nhận dạng và phân loại sản phẩm ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu cấp bách này. Hệ thống gồm 3 phần. Phần thứ nhất là khối xử lý nhận dạng và ra quyết định, gồm một hệ thống Cảm biến chuyên dụng được đặt trong một hộp đen gá trên băng chuyền gạch. Khi viên gạch đi qua hộp đen, hệ thống cảm biến thu nhận hình ảnh bề mặt viên gạch và chuyển cho phần mềm nhận dạng và phân loại. Phần mềm này sẽ thực hiện nhận dạng và ra quyết định viên gạch thuộc loại chất lượng nào. Phần tiếp theo là khối xử lý tín hiệu hỏi đáp, điều khiển và giao tiếp giữa người và máy, gồm bàn phím, màn hình và các nút điều khiển. Phần cuối cùng là khối cơ cấu cơ khí chấp hành, là một băng chuyền dọc, có khe được đặt nối tiếp theo băng chuyền gạch của nhà sản xuất. Trên băng chuyền có 5 vị trí phân loại ứng với 5 mẫu gạch. Khi bộ xử lý nhận dạng và ra quyết định gạch thuộc loại chất lượng nào, viên gạch tiếp tục được chuyển qua băng chuyền có khe, qua tay máy sẽ hút giữ để chuyển xuống băng tải loại đó. 2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp sản xuất thực phẩm: a)Phát hiện vật trên mặt băng tải Bộ cảm biến E32-T16WR + E3X-DA-S cài đặt các cảm biến để cho một phần của chùm đường 30-mm, rộng trên băng tải này. Cảm biến này dùng để phát hiện vật phẩm trên băng tải. Bằng cách đặt cảm biến quang ngang qua mặt băng tải ta có thể phát hiện ra vật phẩm khi nó đi qua cảm biến. Tín hiệu từ cảm biến đưa về sẽ được đếm số lương. Bộ điều khiển sẽ xác định khi nào đủ số lượng sẽ đóng gói vào thùng. Băng tải này được ứng dụng trong sản xuẩt bánh kẹo. Trong việc đóng thùng các sản phẩm với số lượng đặt sẵn. 45 b) Phát hiện những thay đổi về chiều cao Bộ cảm biến E32-TC200 + E39-F1 + E3X-DA-S với một ống kính dài khoảng cách cho phép phát hiện những thay đổi về chiều cao gây ra bởi hai pallet cho các loại bia đóng hộp được lắp vào với nhau.Cảm biến quang thông thường không có ánh sáng truyền mạnh mẽ mà có thể xâm nhập pallet. Gắn một đường dài ống kính đơn vị để các cảm biến quang cung cấp đủ ánh sáng cường độ thâm nhập pallet bia. Bộ cảm biến phát hiện này cung cấp ổn định vì sự khác biệt lớn trong lượng ánh sáng truyền từ một đến hai pallet. Bộ cảm biến này cho phép phát hiện trong hộp bia đã có đủ số lượng lon bia hay chưa. 46 c)Phát hiện hai loại kẹo hoặc Cookies -Bộ cảm biến E32-D11L + E3X-DA [] TW-S phát hiện sự khác biệt màu sắc của hai loại bánh kẹo hoặc cookies. -Sử dụng hai cảm biến để xác định các loại kẹo hoặc cookie bởi vì bạn cần một đầu ra cảm biến cho từng loại kẹo hoặc cookies. Trên băng tải có hai loại bánh: 1 loại bánh màu trắng sữa còn 1 loại bánh màu sôcôla. Công việc phải phân loại 2 loại bánh này để đóng hộp: Mỗi loại một nửa. G. Ưu , khuyết điểm của mô hình 1. Ưu điểm của mô hình Chỉ sử dụng 3 cảm biến lần lượt để phan biệt 3 loại sản phẩm và đếm cùng lúc.Với việc sử dụng 3 cảm biến tách rời sẽ hạn chế được nhiễu khi đặt 3 cảm biến liền nhau.Giảm khối lượng tính toàn,lập trình,từ đó đơn giản hóa công việc của lập trình viên.Với 1 chương trinh nhẹ hơn sử dụng cho PLC là hợp lí hơn khi mà bộ PLC được coi là có khả năng lập trình với các bài toàn nhỏ,ít network.Nhờ việc lập trình đơn giản mà PLC hoat đông nhanh,chính xác giúp duy trì tuổi thọ PLC. 2 Khuyết điểm : Mô hình vẫn mang tính nghiên cứu khi chưa tiến đến 1 dây truyền công nghệ thực tế.Từ mô hình phát triển lên thực tế còn phải thay đổi nhiều về cấu tạo,khung mô hình,phải thay đổi nhiểu về bài toán công nghệ nhằm nâng cao tính ổn định của hệ thống và tiết kiệm điện năng,giảm chi phí dây truyền…. 47 Chương 4 : Thực thi hệ thống điều khiển giám sát dây truyền phân loại sản phẩm dùng WinCC và S7 200 A. Mạch điều khiển 1 Vi điều khiển 8052 : AT89S52 a ) Giới thiệu về AT89S52 - Cấu trúc bên trong: - Một số hình ảnh về AT89S5  CPU( CPU centra lprocessing unit):  8- bit data bus; 16- bit address bus; không gian địa chỉ 64Kbyte  Thanh ghi tích lũy A;  Thanh ghi tích lũy phụ B;  Đơn vị logic học (ALU);  Thanh ghi từ trạng thái chương trình;  Bốn băng thanh ghi;  Con trỏ ngăn xếp;  Bộ nhớ (Memory):  Bộ nhớ chương trình( ROM) gồm 8Kbyte Flash, ghi xóa hàng nghìn lần.  Bộ nhớ dữ liệu( dạng SRAM) gồm 256 byte (chứa ngăn xếp – Stack)  Vùng thanh ghi có chức năng đặc biệt SFR (Special Funtion Register).  Bộ UART, có chức năng truyền nhận nối tiếp.  3 bộ Timer/Counter 16 bit thực hiện chức năng định thời và đếm sự kiện.  Khối điều khiển ngắt với 2 nguồn ngắt ngoài và 4 nguồn ngắt trong.  Bộ lập trình (ghi chương trình lên Flash ROM) cho phép người sử dụng có thể nạp các chương trình cho chíp mà không cần các bộ nạp chuyên dụng.  4 cổng xuất nhập song song 2 chiều 8- bit với 32 chân. b) Cấu tạo và chức năng các khối của AT89CS52  Đơn vị xử lý trung tâm CPU: Chức năng của CPU là tiến hành các thao tác tính toán xử lý, đưa ra các tín hiệu địa chỉ, dữ liệu và điều khiển nhằm thực hiện một nhiệm vụ nào đó do người lập trình đưa ra thong qua các lệnh (instrustions).  Bộ nhớ: Bộ nhớ chương trình và bộ nhớ dữ liệu có không gian địa chỉ riêng biêt. Bộ nhớ chương trình có địa chỉ từ 0x0000 đến 0xFFFF (64Kbyte). Người sử dụng có thể thiết kế để chip hoạt động với bộ nhớ chương trình tích hợp sẵn trên chip bằng cách nối tín hiệu EA (31) lên Vcc, hoặc hoạt động với bộ nhớ chương trình bên ngoài bằng cách nối tín hiệu EA (31) xuống GND. Thông thường , tín hiệu EA được nối cố định lên Vcc hoặc GND nên chỉ chạy với một trong hai loại bộ nhớ chương trình. Bộ nhớ chương trình dùng để chứa mã chương trình hướng dẫn CPU thực hiện một nhiệm vụ nào đó. AT89S52 có bộ nhớ chương trình 8Kbyte dạng Flash, không bị mất dữ liệu khi ngừng cung cấp nguồn nuôi.Bộ nhớ chương trình bên ngoài có dung lượng tối đa là 64Kbyte. Bộ nhớ dữ liệu dùng để chứa dữ liệu (bao gồm các tham số, các biến tạm thời…). AT89S52 có 256byte bộ nhớ dữ liệu dạng SRAM, mất dữ liệu khi cắt nguồn nuôi. Ngoài ra có thể ghép nối với bộ nhớ SRAM bên ngoài với dung lượng tối đa la 64Kbyte. RAM ngoài và RAM trong có thể cùng được sử dụng trong cùng một thiết kế. 49 Vùng thanh ghi có chức năng đặc biệt:  Cổng vào ra song song (Parallel I/O Port) AT89S52 có 4 cổng vào ra song song, tên lần lượt là P0, P1, P2, P3. Mỗi cổng có 8 tín hiệu (nên còn gọi là cổng 8- bit), mỗi tín hiệu gọi là một bit và có tên la Px.y. Trong đó x là số thứ tự của cổng (0→3), y là số thứ tự của bit ( 0→7). Hầu hết các cổng đều tích hợp, kiêm nhiệm thêm một số tính năng nào đó (ví dụ: ngắt ngoài, cổng truyền thông nối tiếp, đầu vào đếm sự kiện..). Trong phần lớn trường hợp, khi sử 50 dụng các tính năng kiêm nhiệm, người dùng không nên sử dụng cổng đó ở chức năng vào/ra thong thường nữa. Ngoại vi on- chip sẽ nắm quyền điều khiển mức logic tại cổng đó. Tất cả các cổng đều là cổng hai chiều (bi-directional), tức là có thể dùng làm cổng vào hoặc cổng ra. Cổng vào dùng để đọc dữ liệu từ bên ngoài, cổng ra dùng để điều khiển ngoại vi bên ngoài. Chiều vào/ ra là độc lập giữa các cổng, thậm chí độc lập giữa các bit trong cùng một cổng. Sau khi reset, tất cả các cổng đều là cổng vào. Các thanh ghi SFR liên quan: mỗi cổng liên quan đến một thanh ghi chức năng đặc biệt 8-bit (SFR) có tên trùng với tên của cổng, lần lượt là P0, P1, P2, P3. Trước khi sử dụng cổng, phải cấu hình hướng vào/ra cho cổng. Để cấu hình cổng vào (input port), người dùng phải ghi giá trị logic “1” lên bit trong thanh ghi SFR tương ứng. Sau đó có thể đọc mức logic tại cổng bằng cách đọc thanh ghi cổng (SFR) tương ứng. Để cấu hình làm cổng ra (output port), người dùng không phải thực hiện them bất kỳ thao tác nào. Đơn giản, chỉ cần ghi mức logic mong muốn vào thanh ghi cổng tương ứng. Đặc tính điện: Mức logic 0: U<= 0.45V; I= 1.6mA Mức logic 1: U>= 2.4V; I= 60µA  Ngắt (Interrupts) Ngắt la những yêu cầu do ngoại vi (là các phần cứng tích hợp trên IC hoặc các tác động từ bên ngoài) guwit tới CPU nhằm đòi hỏi những đáp ứng nhất định. Mục đích của việc thiết kế cơ chế ngắt trong vi xử lý nhằm tiết kiệm thời gian cho CPU. Trong hầu hết các trường hợp, vi xử lý cần pahir thực hiện nhiều nhiệm vụ trong thời gian rất ngắn và liên tục. Để đáp ứng kịp thợi với các sự kiện cần xử lý, CPU có thể tiến hành thăm dò (polling) liên tục các sự kiện để xem khi nào chúng xảy ra thì xử lý, đáp ứng lại.Tuy nhiên nếu làm như vậy thì lãng phí rất nhiều thời gian của CPU trong khi còn có rất nhiều nhiệm vụ khác đang chờ được thực hiện, ngoài ra CPU không thể thăm dò liên tục nhiều sự kiện trong cùng một lúc được. Người ta tạo ra ngắt để CPU không phải thăm dò liên tục một hay nhiều sự kiện đó. Bằng cách ghép các sự kiện cần đáp ứng với các cơ chế ngắt khác nhau, khi một sự kiện nào đó xảy ra, phần cứng phụ trách ngắt tích hợp trên CPU sẽ tự động báo cho CPU biết rằng sự kiện đã xảy ra. CPU dừng công việc đang làm lại ( nhưng phải thực hiện xong lệnh đang thực hiện, dù mới chỉ ở giai đoạn tìm nạp mã lệnh), và chuyển sang xử lý xong sự kiện gây ngắt, CPU sẽ tiếp tục quay lại lam tiếp công việc đang dang dở (nhờ hoạt động của ngăn xếp). Nói đến ngắt không thể không nói đến mức ưu tiên của các loại ngắt khác nhau. Có 2 loại mức ưu tiên ngắt cơ bản là ưu tiên giữa các ngắt xảy ra đồng thời và ưu tiên giữa các ngắt xảy ra khác thời điểm, chen vào nhau. Trong cả hai trường hợp, ngắt có ưu tiên cao hơn sẽ luôn được phục vụ ngay lập tức. 51 AT89S52 có 6 nguyên nhân gây ngắt: Tên ngắt Nguyên nhân gây ra ngắt Địa chỉ vector ngắt Mức độ ưu tiên cứng Cờ báo ngắt Ngắt ngoài 0 Tín hiệu INT0 thay đổi mức logic 1→0, hoặc giữ ở mức logic 0 0x0003 1 IE0(TCON) Ngắt timer/counter 0 Timer/Counter0 đếm tràn trên 0x000B 2 TF0(TCON) Ngắt ngoài 1 Tín hiệu INT1 thay đổi mức logic 1→0, hoặc giữ ở mức logic 0 0x0013 3 IE1(TCON) Ngắt timer/counter 1 Timer/Counter1 đếm tràn trên 0x001B 4 TF1(TCON) Ngắt cổng nối tiếp Cổng nối tiếp nhận được hoặc truyền xong một khung dữ liệu đầy đủ 0x0023 5 TI,RI (SCON) Ngắt timer/counter2 Timer/Counter2 đếm tràn trên hoặc tín hiệu T2EX thay đổi mức logic 1→0 0x002B 6 TX2,EXF2 (T2CON) Các cờ báo ngắt do INT0, INT1, Timer 0, Timer 1 bị xóa khi CPU xử lý chương trình ngắt. Còn cờ ngắt của cổng nối tiếp và ngắt do Timer 2 không tự động xóa, người dùng phải xóa bằng phần mềm. Thanh ghi cho phép ngắt IE (Interrupt Enable): 52 EA: bít cho phép hoặc cấm tất cả các ngắt. Để cho phép một ngắt thì bít tương ứng với ngắt đó và bít EA pahir được đặt bằng 1. Nếu É=0 tất cả các ngắt đều bị cấm. ET2: bít cho phép ngắtt do Timer 2. ES: bít cho phép ngắt truyền thong nối tiếp. ET1: bít cho phép ngắtt do Timer 1. EX1: bít cho phép ngắt ngoài INT1. ET0: bít cho phép ngắtt do Timer 0. EX0: bít cho phép ngắt ngoài INT0. Mức ưu tiên của ngắt là chỉ số giúp CPU phân xử xem sẽ xử lý ngắt nào trước khi hai hay nhiều ngắt đồng thời xảy ra, hoặc sẽ dừng việc xử lý một ngắt lại hay không khi bị một ngắt khác chen vào. Khi xảy ra ngắt đồng thời,CPU sẽ phân xử theo trình tự ưu tiên cứng liệt kê ở bảng trên. Khi một ngắt xảy ra chen vào quá trình xử lý dang dở của một ngắt khác, CPU sẽ phân xử theo mức độ ưu tiên quy định bởi người dùng thông qua thanh ghi đặt mức ưu tiên ngắt IP. Thanh ghi ưu tiên ngắt IP (Interrupt Priority): - - PT2 PS PT1 PX1 PT0 PX0 MSB LSB PT2: bít ưu tiên ngắt do timer 2. PS: bít ưu tiên ngắt truyền thông nối tiếp. PT1: bít ưu tiên ngắt do timer 1. PX1: bít ưu tiên ngắt ngoài INT1. PT0: bít ưu tiên ngắt do timer 0. PX0: bit ưu tiên ngắt ngoài INT0.  Bộ định thời/ Bộ đếm (Timers/ Counters) Timer/Counter là các ngoại vi có chức năng đếm xung nhịp (clock). Khi đếm xung nhịp bên trong chip gọi là bộ đinh thời hay timer. Khi đếm xung nhịp bên ngoài chip đưa và gọi là bộ đếm sự kiện hay counter. Mỗi xung nhịp xuất hiện them, giá trị của timer/counter sẽ tự động tăng thêm 1. Khi timer/counter đếm vượt quá giá trị giới hạn mà nó có thể biểu diễn, giá trị đếm sẽ tự động xóa về 0 và đếm lại từ đầu. Sự kiện này được gọi là tràn trên (overflow). Giá trị lớn nhất tùy thuộc vào chế độ hoạt động. Khi dừng đếm, giá trị đếm của timer/counter vẫn giữ nguyên, trừ khi mất nguồn nuôi, reset hay người dùng chủ định xóa bằng lệnh. Khi được cho phép đếm, timer/counter sẽ đếm từ giá trị hiện đang giữ. 53 AT89S52 có 3 timer/counter 16bit lần lượt là timer/counter 0, timer/counter 1, timer/counter 2. Các timer đều có ngắt: Timer 0 có ngắt do tràn. Timer 1 có ngắt do tràn. Timer 2 có ngắt do tràn hoặc do sự kiện capture. 3. Chức năng các chân của AT89S52 Cấu trúc của các chân trên các Port:  Port 0( P0.0=>P0.7) Port 0 gồm 8 chân, ngoài chức năng xuất nhập, port 0 còn là bus đa hợp dữ liệu và địa chỉ( AD0-AD7), chức năng này sẽ được sử dụng khi AT89S52 giao tiếp với các thiết bị ngoài có kiến trúc Bus như các vi mạch nhớ, mạch PIO…  Port 1( P1.0=>P1.7) Chức năng duy nhất của Port 1 là chức năng xuất nhập cũng như các Port khác. Port1 có thể xuất nhập theo bit và theo byte.  Port 2( P2.0=>P2.7) Port 2 ngoài chức năng là cổng vào/ra như Port 0 và Port 1, Port 2 còn là byte cao của bus địa chỉ khi sử dụng bộ nhớ ngoài.  Port 3 54 Mỗi chân trên Port 3 ngoài chức năng xuất nhập còn có một chức năng riêng, cụ thể như sau: Bit Tên Chức năng P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho Port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho Port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt ngoài 0 P3.3 INT1 Ngắt ngoài 1 P3.4 TO Ngõ vào của Timer/counter0 P3.5 T1 Ngõ vào của Timer/counter1 P3.6 /WR Xung ghi bộ nhớ dữ liệu ngoài. P3.7 /RD Xung đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài.  Chân /PSEN : là chân điều khiển đọc chương trình ở bộ nhớ ngoài.  Chân ALE. ALE là tín hiệu điều khiển chốt địa chỉ có tần số bằng 1/6 tần số dao động của vi điều khiển. Tín hiệu ALE được dùng để cho phép vi mạch chốt bên ngoài như 7473.  Chân /EA. Tín hiệu /EA cho phép chọn bộ nhớ chương trình là bộ nhớ trong hay ngoài. EA=1 thì thực hiện chương trình trong RAM nội. EA=0 thực hiện ở RAM ngoài.  RST( reset) Ngõ vào reset trên chân số 9. khi RST=1 thì bộ vi điều khiển sẽ được khởi động lại thiết lập ban đầu.  XTAL1, XTAL2 Hai chân này được nối song song với thạch anh tần số max=33 Mhz. Để tạo dao động cho bộ vi điều khiển.  Vcc, GND : cung cấp nguồn nuôi cho bộ vi điều khiển. cấp qua chân 20 và 40. 2 Mạch đảo chiều động cơ 1 chiều : L 298 a) Cấu tạo : - L298 là một IC có cấu tạo gồm 2 mạch cầu H . - Một số hình ảnh L 298 55 - Một số đặc điểm của L 298: Có thể điều khiển 2 động cơ 1 chiều và động cơ bươc bằng PWM. Điện áp cấp lên đến 46V Tổng dòng chịu đựng lên đến 4A Chức năng bảo vệ quá nhiệt. Mức logic 0 là là từ 1,5V trở xuống. - Bố trí chân và chức năng của các chân: .sơ đồ khối : 56 Chức năng của từng chân IC L 298 : b) Nguyên lý hoạt động - từ sơ đồ trên .khi cấp nguồn +Vs vào chân 4 và chân 1 , 15 nối trở về 0 Mỗi cầu được điều khiển bởi 3 cổng ngõ vào : IN1,IN2,EnA và IN3,IN4, EnB Các chân IN có tác dụng khi chan En ở mức cao, khi chân En ở mức thấp thì các chân IN bị cấm. 3 Bộ cách ly quang : PC 817 1 số hình ảnh : 57 Đây là 1 ic opto- transistor, nó có tác dụng cách ly giữa nguồn điều khiển với các mạch lực, mạch công suất lớn khác 4 . Bộ hiển thị LED 7 thanh Nguyên lý quét LED 7 thanh : Để hiển thị 1 LED 7 thanh ta cần 8 chân để gửi dữ liệu cho nó ,như vậy với 6 LED 7 thanh để kết nối bình thường ta cần 48 đường dữ liệu để thắp sáng đèn cùng lúc. Để khắc phục sự tốn tài nguyên này người ta dùng kĩ thuật quét LED, tại thời điểm t1 chỉ có một LED sáng tại thời điểm t2=t1+t0 chỉ có LED 2 sáng, khi t0 rất nhỏ mắt người không thể nhậ biết được sự luân chuyển và có camr giác là 2 đèn sáng cùng lúc. 5 . Sơ đồ khối a)Sơ đồ khối KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM 8051 (AT89S52) Cảm biến sản phẩm KHỐI ĐIỀU KHIỂN (Lựa chọn tín hiệu cần xử lý) PLC KHỐI HIỂN THỊ:LED 58 b) Lưu đồ thuật toán : Chương trình con Chương trình con đặt sản phẩm ngắt 1 , 0 đọc tín hiệu vào IC L 298 Khối điều khiển từ PLC Điều khiển DC CT doc P3^1 if P3^1=0 if P3^4 =0 CT Dem sp Ret CT hiển thị dat sp Ngat ngoai 1 P3^2=1 ? u=u+1 end Ngat ngoai 0 u=u-1 end P3^3=1 ? 59 Chương trình con timer 1 Chương trình con hiển thị CT hiển thị P3^1 = 0 ? Hiển thị giá trị đặt u end If P3^4=0 Hiển thị giá trị đếm sp Hiển thị nháy LED Timer 1 15ms CT hiển thị RET 60 P3=0xcf 11001111 Led1=p3^5 k=0 P3=0xaf 10101111 Led2=P3^6 k=0 P3=0x6f 01101111 Led3 = P3^7 Led1 =1? Led2 =1? Led3 =1? K=n P=n K=K+1 P=P+1 V=V=1 k=0 p=0 RET if P3^4=0 Hiển thị nháy LED CT dem sp 61 Sơ đồ nguyên lý . 62 6. Sơ đồ mạch in 63 B . Chương trình PLC cho mô hình phân loại và đếm sản phẩm. 1.Bảng thiết lập vào ra Vào “Symbol Table” để tạo bảng thiết lập. Ta được: 64 2.Lưu đồ thuật toán của PLC Chọn chế độ Local – Remote Đặt sản phẩm cao và trung bình 65 Đếm , gạt , hiển thị sản phẩm trên băng tải 66 C Lập giao diện mô phỏng mô hình trên WinCC Biểu đồ và các thông số trên màn hình WinCC 67 D. Kết nối PLC và WinCC dùng phần mềm PC Access 1.0