Đề tài Thiết kế hệ thống giám sát nuôi trồng hoa lan dùng PLC và phần mền wincc

/rotate, string, table, timer, call. 2.1.2. Giao diện phần mềm Để một hệ thống PLC có thể thực hiện được một quá trình điều khiển nào đó thì bản thân nó phải biết được nó cần phải làm gì và làm như thế nào. Việc truyền thông tin về hệ thống ví dụ như quy trình hoạt động cũng như các yêu cầu kèm theo cho PLC người ta gọi là lập trình. Và để có thể lập trình được cho PLC th cần phải có sự giao tiếp giữa người và PLC. Việc giao tiếp này phải thông qua một phần mềm gọi là phần mềm lập trình. Mỗi một loại PLC hoặc một họ PLC khác nhau cũng có những phần mềm lập trình khác nhau. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 33 Đối với PLC S7-200, SIEMEN đã xây dựng mềm chạy trên nền Windows 32bit, trải qua nhiều phiên bản khác nhau. Tài liệu này tập trung nói về STEP7- MicroWIN32 version 3.2. Ngoài việc phục vụ lập trình cho PLC S7-200, phần mềm này cũng có rất nhiều các tính năng khác như các công cụ g rối, kiểm tra lỗi, hỗ trợ nhiều cách lập trình với các ngôn ngữ khác nhau… Phần mềm này cũng đó được xây dựng một phần trợ giúp (Help) có thể nói là rất đầy đủ, chi tiết và tiện dụng. Người dùng có thể tra cứu các vấn đề về PLC S7-200 một cách rất nhanh chóng, rừ ràng và dễ hiểu. Hình .1: Giao diện sử dụng của Step & MictoWin Một số thành phần quan trọng: + Program Block: Vùng soạn thảo chương trình Các khối hàm, Các khối chức năng Công cụ kết nối các Nút thay đổi trạng thái làm việc của Down load/Uplo Nỳt kiểm tra trạng thái của Mở, tạo mới, lưu một CT Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 34 Khi click chuột vào nút này ta sẽ trở về được vùng soạn thảo chương trình. Ở vựng này ta có thể thêm bớt các đầu vào ra, các biến, các lệnh, hàm để thực hiện chương trình điều khiển. + Communications và cách kiểm tra sự kết nối với PLC S7-200: Ở đây ta có thể thay đổi cách mà máy tính truyền thông với PLC S7-200 (PPI, MPI, tốc độ truyền…) hoặc kiểm tra có hay không sự truyền thông giữa máy tính và PLC S7-200 (kiểm tra sự có mặt của PLC hay không). + Symbol Table: Click chuột vào đây, ta sẽ được một bảng mà ở đó ta có thể định nghĩa các tên biến và đặt địa ch tương ứng cho các biến đó để có thể dễ nhớ và dễ kiểm tra.Các biến này có thể là các đầu vào ra, các biến trung gian… + Khối hàm, lệnh: Đây là một trong những thành phần quan trọng nhất của STEP7- MicroWIN32. Nó bao gồm toàn bộ các lệnh và khối hàm của STEP7- Micro WIN32 để có thể tạo được một chương trình điều khiển cho PLC S7-200. Trong đó thường dùng nhất là các khối: - Bit Logic: bao gồm các lệnh làm việc với bit và thực hiện các phép toán logic như AND, OR, NOT… - Compare: bao gồm các khối lệnh dùng để so sánh dữ liệu như >, <, =, ≥, ≤... - Interger Math, Floating-Point Math: nhóm Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 35 lệnh làm việc với số nguyên 16bit, 32bit và số thực. Nhóm lệnh này thực hiện các phép toán số học như +, -,… - Move: các khối lệnh dùng để di chuyển dữ liệu từ vùng nhớ này sang vùng nhớ khác của PLC. - Timer: là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200. - Counter: là khối lệnh làm việc với các loại timer của S7-200 Ngoài ra còn các khối khác cũng rất quan trọng chúng ta có thể tham khảo thêm ở phần Help của STEP7- MicroWIN32. Để có thể biết một khối hàm hoặc lệnh làm việc như thế nào và điều kiện kèm theo chúng ta chọn khối hàm, lệnh đó và nhấn F1. 2.2. Lập trình win 2.2.1. Control Center  Vị trí của Control Center trong hệ thống WinCC : Control Center đặc trưng cho lớp cao nhất trong hệ thống Win CC. Tất cả các moduls của toàn bộ hệ thống WinCC đều được bắt đầu từ đây. Nội dung của Control Center gồm có: + Chức năng + Cấu trúc + Các editor chuẩn.  WinCC –là giao diện giữa người và máy móc trong thiết kế tự động WinCC là hệ thống trung tâm về công nghệ và kỹ thuật được dùng để điều hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình. Hệ thống này cung cấp các modul chức năng thích ứng trong công nghiệp về: hiển thị hình ảnh, thông điệp, lưu trữ và báo cáo. Giao diện điều khiển mạnh, việc truy cập hình ảnh nhanh chóng, và chức năng lưu trữ an toàn của nó đảm bảo tính hữu dụng cao. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 36 Ngoài các chức năng hệ thống, WinCC còn mở ra các giao diện cho các giải pháp của người sử dụng, những giao diện này khiến chúng có thể tích hợp WinCC vào các giải pháp tự động hóa phức tạp và toàn công ty. Việc xử lý dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng các giao diện chuẩn ODBC và SQL. Việc thêm vào các đối tượng và các tài liệu cũng được tích hợp bằng OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX). Các cơ chế này làm cho WinCC trở thành một bộ phận am hiểu và dễ truyền tải trong môi trường Windows. WinCC dựa vào hệ điều hành 32 bit MS-Windows 95 hay MS-Windows NT. Cả hai đều có khả năng về thực hiện đa nhiệm vụ, đảm bảo phản ứng nhanh chóng với việc xử lý ngắt và độ an toàn chống lại sự mất dữ liệu bên trong ở mức độ cao. Windows NT còn cung cấp các chức năng để tạo ra sự an toàn và phục vụ như một nền tảng cho hoạt động của các servers trong hệ thống WinCC nhiều người sử dụng. Chính phần mềm WinCC cũng là ứng dụng 32 bit được phát triển với công nghệ phần mềm hướng đối tượng và hiện đại nhất. 2.2.2. Nội dung của control center. Control Center chứa tất cả các chức năng quản lý cho toàn hệ thống WinCC. Trong Control Center, ta có thể đặt cấu hình và khởi động module run-time. Quản lý dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt động của quản lý dữ liệu đều chạy trên một background (nền). Cac nhiệm vụ chính của Control Center: + Lập cấu hình hoàn ch nh. + Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình. + Thích ứng việc ấn định, gọi, và lưu trữ các projects. + Quản lý các projects. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 37 + Có khả năng nối mạng các chức năng soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. + Quản lý 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 việc cài đặt toàn cục. + Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. + Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. + Phản hồi tài liệu. + Báo cáo trạng thái hệ thống. + Thiết lập hệ thống đích. + Chuyển giữa run-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, hiển thị trạng thái, và tạo thông điệp. 2.2.3. Soạn thảo. Editor dùng để soạn thảo và điều khiển một project hoàn ch nh. Các bộ soạn thảo trong Control Center: Bảng .1: Chức năng các bộ soạn thảo trong WinCC Chƣơn trình soạn thảo Giải thí h Alarm Logging (Báo động) Nhận các thông báo từ các quá trình để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp, và lưu trữ các thông báo này. User Administrator (Quản lý người dùng) Việc điều khiển truy nhập sự cho phép cho các nhóm và người sử dụng. Text Library Chứa các văn bản tuỳ thuộc ngôn Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 38 (Thư viện văn bản) ngữ do ta tạo ra. Report Designer (Báo cáo) Cung cấp hệ thống báo cáo được tích hợp mà ta có thể sử dụng để báo cáo dữ liệu, các giá trị quá trình hiện hành và đã lưu trữ, các thông báo hiện hành và đã lưu trữ, hệ thống tài liệu của chính người sử dụng. Global Scripts (Viết chương trình) Cho phép ta tạo các dự án động tùy thuộc vào từng yêu cầu đặc biệt. Bộ soạn thảo này cho phép ta tạo các hàm C và các thao tác có thể được sử dụng trong một hay nhiều projects tùy theo kiểu của chúng. Tag Logging Xử lý các giá trị đo lường và lưu trữ chúng trong thời gian dài. Graphics Designer (Thiết kế đồ họa) Cung cấp các màn hình hiển thị và kết nối đến các quá trình. 2.2.4. c thành phần của project trong ontrol enter. Một project gồm các thành phần sau: + Máy tính. + Quản lý tag. + Kiểu dữ liệu. + Soạn thảo. + Kết nối. 2.2.4.1. Máy t nh. Thành phần “Computer” dùng để quản lý tất cả các máy tính có thể truy nhập một project hiện thời. Ta có thể đặt cấu hình cho mỗi máy tính riêng biệt. Các thuộc tính của một máy tính: Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 39  Tên máy tính.  Kiểu máy tính: + Server : Máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lý toàn cục trong hệ thống WinCC. + Client : Cũng được định nghĩa như một workstation. Control Center được tải cục bộ trong từng máy tính loại này. 2.2.4.2. Quản lý tag. Thành phần này có nhiều mục con như : các bộ điều khiển truyền thông để quản lý các tag quá trình, các tag nội, các kết nối logic và các nhóm tag. Hình . : Quản lý Tag Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy nhập các giá trị quá trình. Trong một project, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết nối logic sẽ được gán với tag WinCC. Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các tags. Các tags được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu toàn dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các tags trong một project được nạp và các cấu trúc run time tương ứng được thiết lập. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 40 Mỗi tag được lưu trữ trong quản lý dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn.  Tag trong: Các tags nội không có địa ch trong hệ thống PLC, do đó quản lý dữ liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ network. Các tags nội được dùng để lưu trữ thông tin tổng quát như : ngày, giờ hiện hành; lớp hiện hành; cập nhật liên tục. Hơn nữa, các tags nội còn cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng để thực hiện việc truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu.  Tag ngoài: Trong hệ thống WinCC, tag ngoài cũng được hiểu là tag quá trình. Các tags ngoài được liên kết với truyền thông logic. Để phản ảnh thông tin về địa ch của các hệ thống PLC khác nhau, các tags ngoài chứa một mục 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. Quản lý dữ liệu luôn cung cấp những mục đặc biệt của tag ngoài cho các ứng dụng trong một mẫu văn bản.  Nhóm tag: Nhóm tag chứa tất cả các tags có kết nối logic lẫn nhau. Ví dụ về các nhóm tag: + CPU: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cùng một CPU. + Lò nhiệt: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cho một lò. + I O số: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I Os số. + I O tương tự: : nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I Os tương tự. Một kết nối logic diễn tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu. Mỗi nhóm tag được gán với một khối kênh. Một kênh có thể chứa nhiều nhóm tag. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 41 2.2.4.3. Các kiểu dữ liệu: Ta phải gán một trong các kiểu dữ liệu sau cho mỗi tag được định cấu hình. Việc gán kiểu dữ liệu cho tag được thực hiện trong khi tạo một tag mới. Kiểu dữ liệu của một tag thì độc lập với kiểu tag (tag nội hay tag quá trình). Trong WinCC, một kiểu dữ liệu nào đó cũng đều có thể được chuyển đổi thành kiểu khác bằng cách điều ch nh lại dạng. Các kiểu dữ liệu có trong WinCC: Bảng . : Các kiểu dữ liệu Data Types Format Adaptable Binary Tag No Signed 8-Bit Value Yes Unsigned 8-Bit Value Yes Signed 16-Bit Value Yes Unsigned 16-Bit Value Yes Signed 32-Bit Value Yes Unsigned 32-Bit Value Yes Floating-Point Number 32-Bit IEEE 754 Yes Floating-Point Number 64-Bit IEEE 754 Yes Text Tag 8-Bit Character Set No Text Tag 16-Bit Character Set No Raw Data Type No Text Reference No Structure Types No Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 42 2.2.4.4. Soạn thảo: Thành phần soạn thảo gồm có: Alarm Logging, User Administrator, Text Library, Report Designer, Global Scripts, Tag Logging, Graphic Designer… 2.2.4.5. Kết nối: Một kết nối logic mô tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu WinCC. Quản lý dữ liệu của máy server đảm trách việc cung cấp các tags với các giá trị quá trình khi run time. Quản lý dữ liệu cung cấp các giá trị quá trình đến các tags nội bộ của nó cũng như các tags của máy client tương ứng. Quản lý dữ liệu chuyển các tags được truy cập đến kết nối logic của chúng và do vậy đến được kênh thích hợp. Các kênh sẽ thực hiện các bước truyền thông cần thiết bằng tuyến quá trình theo cách tối ưu nhất. Bằng cách này, việc giảm thiểu chuyển dữ liệu là cần thiết trên tuyến quá trình để gán giá trị cho các tags. Hình . : Mô tả kết nối giữa Tag và kênh của nó thông qua kết nối logic Logical Connection Channel Danh sách các tags được truy cập Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 43 2.3. Graphics designer. 2.3.1. Chức năng. Graphics Designer dùng để tạo các hình vẽ từ quá trình. Nó có các đặc tính sau: + Dễ sử dụng, giao diện đơn giản với các mẫu đồ họa và công cụ. + Hợp lý hóa cấu hình với các thư viện đối tượng và biểu tượng tích hợp. + Mở ra các giao diện để đưa vào các hình đồ họa và hỗ trợ giao diện OLE 2.0. + Liên kết các chức năng bổ sung bằng cơ cấu viết chương trình rất hiệu quả. + Liên kết các đối tượng đồ họa mà ta tự tạo. 2.3.2. ấu trúc: Graphics Designer chứa các mục sau: + Các palettes để tạo và biên tập các đối tượng đồ họa. - Palette màu sắc. - Palette đối tượng. - Palette về kiểu. - Palette thu phóng. - Palette font chữ. + Các palettes và các thanh (bar) thao tác trên Graphics Designer. - Thanh menu. - Palette chuẩn. - Thanh trạng thái. - Thanh layer. + Cửa sổ hội thoại để thiết lập và thay đổi đặc tính của đối tượng. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 44 2.3.3. Palette đối tượng: Các đối tượng có sẵn được xếp vào các vùng dưới đây: + Standard Objects: gồm các hình đa giác, elip, hình chữ nhật. + Smart Objects: gồm có OLE control, OLE object, bar, I O field. + Window Objects: bao gồm Button và Chech Box.  Standard Objects: Hình .4: Các đối tượng cơ bản trong WinCC  Smart Objects: + Application Windows: là các đối tượng được quản lý bởi hệ thống thông báo (Alarm Logging), hệ thống lưu trữ (Tag Logging), hệ thống báo cáo (Print Jobs), và các ứng dụng (Global Scripts). Trong Graphic Designer, các đặc tính bên ngoài (vị trí, kích thước, và các thuộc tính khác) cũng được đặt cấu hình và chuyển đến ứng dụng khi run time. Ứng dụng mở ra các cửa sổ ứng dụng và quản lý nó để hiển thị và thao tác. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 45 + Picture Windows: là đối tượng thu nhận các hình vẽ được tạo từ Graphics Designer. Chúng được cấu hình theo vị trí, kích c , và các đặc tính động khác. Ví dụ một đặc tính quan trọng là xem xét các hình vẽ để hiển thị trong picture window. + OLE Control: sử dụng OLE Control để bổ sung thêm phần tử trong Window (như nút nhấn hay hộp chọn lựa). Một OLE Control có các thuộc tính được hiển thị trong cửa sổ “Object Properties”, “Event” và có thể soạn thảo ở đó. + OLE Object: Graphics Designer hỗ trợ tính năng chèn vào một OLE Object trong đồ họa. Sau khi thực hiện việc chuyển đổi để liên kết OLE Object trong hộp đối tượng, ta phải truy cập sự liên kết để hiển thị những thay đổi. + I/O field: ta có thể sử dụng nó như một input field, output field, hay một I O field kết hợp. Các dạng dữ liệu có thể có: nhị phân, thập lục phân, thập phân, hay chuỗi. Ta cũng có thể định r các giá trị giới hạn, đầu vào ẩn, thu nhận khi vùng field bị đầy. + Bar: được gán với nhóm Smart Object. Các thuộc tính của nó có ảnh hưởng đến hình dạng, tính năng của nó và hiển thị các giá trị liên quan giới hạn cao và thấp. + Graphic Object: nhận hình vẽ được tạo từ một dạng đồ họa bên ngoài vào Graphic Designer. + Status Display: hiển thị được 32 trạng thái khác nhau của một đối tượng. Ta có thể hiển thị bằng cách kết nối nó với tag có giá trị tương ứng với trạng thái. Sử dụng hộp thoại để đặt cấu hình cho màn hình trạng thái một cách đơn giản và nhanh chóng. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 46 + Text List: sử dụng text list để gán giá trị cho text. Nó được dùng như một input list, output list, hay text list kết hợp. Các dạng dữ liệu có thể có: thập phân, nhị phân, bit. + 3D Bar: được gán với nhóm Smart Object. Các thuộc tính của nó có ảnh hưởng đến hình dạng, tính năng của nó và hiển thị các giá trị liên quan giới hạn cao và thấp. Ta có thể đặt cấu hình hiển thị 3 chiều theo cách mà ta muốn. 3D Bar là một bộ phận của hộp lựa chọn Điều Khiển Quá Trình Cơ Bản. + Group Display: đưa ra màn hình các trạng thái hiện tại của các kiểu thông báo theo cách tập trung có thứ tự. Không có sự kết nối với hệ thống thông báo trong WinCC.  Window Objects: + Button: dùng để điều khiển các ngắt quá trình. Nó nhận biết hai trạng thái (nhấn và không nhấn). Sự liên kết với quá trình được thực hiện bằng cách tạo ra các thuộc tính động tương ứng. + Check box: được sử dụng khi ta cần nhiều sự lựa chọn. Ta có thể chọn một hay nhiều hộp trong Check Box. Một liên kết linh hoạt với quá trình có thể được thực hiện bằng cách tạo ra các thuộc tính động tương ứng. + Option Group: cũng giống với Check Box nhưng ch cho phép chọn một. Sự liên kết quá trình từ Option Group có thể được tạo trong khi run time bằng cách tạo ra các thuộc tính động tương ứng. + Round Button: thực hiện như một button cho các ngắt quá trình hoạt động. Tuy nhiên, ngược lại với button, nó cho phép chốt cả hai trạng thái nhấn và không nhấn. + Slider: thực hiện như một bộ hiệu ch nh dịch chuyển để điều khiển quá trình ( ví dụ như điều khiển nhiệt độ). Tầm điều khiển nằm giữa giá trị Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 47 min và max. Ta có thể liên kết với quá trình bằng các thuộc tính động thích hợp. 2.3.3.1. Tab “Property”: Tab “Property” dùng để xác định thuộc tính cho đối tượng được chọn.  Subject Tree: Các thuộc tính của đối tượng được sắp xếp thành nhóm. Khi ta chọn một nhóm từ Subject Tree, các thuộc tính tương ứng sẽ được hiển thị. Subject Tree gồm có: + Geometry (hình học). + Colors (màu sắc). + Styles (kiểu). + Flashing (chớp sáng). + Filling (đầy). + Font (kiểu chữ). + Limits (giới hạn). + Axis (trục tọa độ). + Miscellaneous (các thuộc tính khác). + Output Input (vào ra).  Attributes: Ta có thể thay đổi thuộc tính bằng cách sử dụng các giá trị đầu vào, các bảng mẫu, hay menu dựa vào kiểu thuộc tính. Ta có thể tạo các thuộc tính động bằng cách sử dụng tag hay giá trị trả về của một thao tác. 2.3.3.2. Tab “event” : Trong tab “Event”, ta xác định những thao tác nào được thực hiện bởi đối tượng đã chọn. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 48  Subject Tree: gồm có các phần như sau: + Chuột. + Bàn phím. + Các thuộc tính khác. + Các thuộc tính của đối tượng.  Event: Nếu một sự kiện được liên kết với một thao tác, thì biểu tượng tia chớp sẽ chuyển sang màu xanh. Các hàm chuẩn có sẵn cho các thao tác mà ta có thể chọn trong hộp thoại. Ta cũng có thể lập trình cho các thao tác bằng ngôn ngữ lập trình C.  Object Event: Mỗi đối tượng trong hình vẽ có thể liên kết với các thao tác. Ta có thể tạo ra một thao tác bằng các sự kiện sau: + Sự kiện nhấn hay nhả chuột bằng nút trái hoặc phải. + Sự kiện nhấn hay nhả phím. + Các sự kiện khác: thay đổi đối tượng. + Các sự kiện liên kết thuộc tính cho đối tượng: - Thay đổi thuộc tính đối tượng. - Thay đổi trạng thái của tag có ảnh hưởng đến thuộc tính của đối tượng.  Triggering Events: Việc tạo các sự kiện phụ thuộc vào đối tượng ta đã chọn từ Subject Tree. Action (A…) hiển thị một thao tác được ấn định hay một kết nối trực tiếp. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 49  Selecting the Action: + C Action: + “C Action” xảy ra khi liên kết sự kiện với hàm đã định trong ngôn ngữ lập trình ANSI-C và được tạo một cách tuần hoàn bởi các sự kiện. + Biểu tượng tia chớp chuyển sang màu xanh khi sự kiện được kết nối với một hàm. + Direct Connection: + Dùng cửa sổ hộp thoại “Direct Connection” để chọn phần tử nguồn và liên kết nó với phần tử đích. + Khi kết nối trực tiếp được thực hiện cho một sự kiện thì biểu tượng tia chớp cũng chuyển sang màu xanh. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 50 CHƢƠNG III: THIẾT KẾ CHƢƠNG TRÌNH VÀ MÔ HÌNH CHO HỆ THỐNG 3.1. Dự toán thiết kế 3.1.1. T ng quan Chương trình được thiết kế phần mền lẫn phần cứng cho hai giống hoa lan, đó là: Oncidium ( còn được gọi tên dân gian là hoa lan vũ nữ) và Dendrobium. Vì hai loài lan này có điều kiện sinh trưởng phát triển ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối giống nhau vì thế khi thiết lập chương trình cũng như xây dựng mô hình thì chúng được xếp vào cùng một hệ thống thống nhất không riêng lẻ chứ không riêng lẻ. Hình 3.1: Tổng quan việc thực hiện phân đoạn tư i nư c Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 51 Hình .2: Phát thảo tổng quan mô hình hệ thống Hình .3: Các thiết bị dự t nh sẽ có trong mô hình hệ thống Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 52 3.1.2. c yếu tố sinh trưởng cần thiết của hoa Vì thống được vận hành theo chu trình thời gian thực có thể vận hành tự động hoặc vận hành ở chế độ thao tác cho nên khi thực hiện viết chương trình cần quan tâm đến các điều kiện về tưới nước, nhiệt độ và độ ẩm của hoa lan. 3.1.2.1. Oncidium Lan vũ nữ có khoảng 400-600 loài, xuất xứ từ châu Mỹ và vùng cận nhiệt đới. Cành hoa có thể lưu giữ được từ 35 đến 45 ngày. Điều đặc biệt là hoa có thể nở tất cả các mùa trong năm. + Ánh sáng: Loài lan này ưa bóng mát. + Độ ẩm: 60%. Cách tưới nước: Rễ của lan vũ nữ rất nhỏ, nên bồn trồng phải nhỏ hơn các loại khác. Mùa đông mỗi ngày tưới một lần. Mùa hè tưới ngày 2-3 lần vào lúc sáng sớm và chiều mát. Nếu ngày nắng nóng và gió nhiều thì tăng thêm một lần tưới. Di chuyển vòi phun nước qua một lượt rồi tưới trở lại để cho thấm đều vào chất trồng. Cách tưới : vào lúc sáng sớm hoặc chiều mát. Oncidium là giống Lan thích nghi được với biên độ sinh thái khá rộng, chúng có thể trồng được ở khắp nơi: các t nh phía Nam, phía Bắc và trên vùng cao nguyên. Nhiệt độ thích hợp là từ 20 – 25oC. + Nhu cầu phân bón Về nhu cầu phân bón, Oncidium là loài Lan đòi hỏi dinh dư ng cao, có thể dùng phân bón dưới nhiều dạng khác nhau. Phân bò khô vò thành từng viên đặt trên bề mặt giá thể rất hữu hiệu cho việc hấp thu của cây qua quá trình tưới nước hàng ngày. Các loại phân vô cơ thường được dùng có công thức 30- 10-10 tưới 5 ngày lần với nồng độ một muỗng cà phê 4lít nước trong suốt mùa sinh trưởng, nếu cây có nụ hoa ta thay phân 30-10-10 bằng 20-20-20 để Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 53 đảm bảo cành hoa dài với số lượng hoa nhiều. một tháng trước khi vào mùa ngh có thể bón phân 6-30-30, 15-30-15, 10-20-20 2lần tuần để nâng cao sức chịu đựng của cây. . Hình .4: Hoa Oncidium 3.1.2.2. Dendrobium Điều kiện sinh thái cũng rất đa dạng, có nhiều loài ch mọc và ra hoa ở vùng lạnh, có loài ở vùng nóng, có loài trung gian. Cũng có loài thích nghi với bất cứ điều kiện khí hậu nào Nhiệt độ, ẩm độ, tưới nước: + Giống Dendrobium gồm nhiều loài thích nghi với các điều kiện sinh thái khác nhau. Có thể tạm chia Dendrobium làm 2 nhóm chính: nhóm ưa lạnh và nhóm ưa nóng. + Nhóm Dendrobium ưa lạnh sinh trưởng và phát triển tốt ở nhiệt độ lý tưởng là 15- 25độ C Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 54 + Nhóm Dendrobium ưa nóng, gồm đa số các giống Dendrobium rừng của Châu c, Indonêxia, Malaixia và các loài của giống Dendrobium lai hiện được trồng tại thành phố Hồ Chí Minh và các t nh phía Nam, nhiệt độ thích hợp cho các hoài của nhóm này là 25 độ c. + Tuy nhiên các giống Dendrobium lai chịu được một nhiệt độ cao hơn nhiều. + m độ tương đối cần thiết là 70%. Cấu tạo giá thể quá ẩm và úng là điều kiện bất lợi cho sự sinh trưởng của giống Dendrobium vì có thể toàn bộ rễ bị thối và biểu hiện là các cây con mọc từ phần ngọn của thân. + Nước: - Ở thành phố Hồ Chí Minh, Dendrobium được trồng trong điều kiện ánh sáng nhiều tưới nước 2 lần ngày từ tháng 5 đến tháng 11, 3 lần ngày từ tháng 12 đến tháng 2 và 1 lần ngày từ đầu tháng 3 đến cuối tháng 4. Sự tưới nước 1 lần. ngày trong mùa ngh sẽ làm cho các giả hành của giống Dendrobium rụng lá và nhăn nheo nhưng điều chắc chắn xảy ra khi mùa mưa đến, những chồi non sẽ mọc lên rất nhanh và rất mạnh, các chồi hoa sẽ hình thành dần. Hoa sẽ nở trong thời gian 3 tháng sau khi mưa, và có thể kéo dài đến tháng 12. - Quá trình khô hạn trong mùa ngh từ đầu tháng 3 đến cuối tháng 4 sẽ giúp cây dự trữ dư ng liệu để chuẩn bị một mùa hoa hứa hẹn trong tương lai. - Mùa ngh là thời gian tuyệt đối cần thiết đối với giống Dendrobium sự theo d i trong 5 năm (1979 - 1983) cho thấy rằng đối với loài Dendrobium AmericanBeauty, Dendrobium Pompadour... một thời gian ngh 2 tháng sẽ giúp Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 55 cây lan đến tuổi thành thục và có thể thu hoạch từ 3 - 4 cành hoa, mỗi cành từ 20-25 hoa rất dễ dàng. + Nhu cầu phân bón: Các loại phân vô cơ được dùng, thường có công thức 30-10-10 dùng 3 lần 1 tuần với nồng dộ 1 muỗng cà phê 4lít. Trong suốt mùa tăng trưởng (từ đầu tháng 5 đến cuối tháng 1) một tháng trước khi bước vào mùa ngh (trong suốt tháng 2) ta bón phân 10-20-30 làm 2 lần 1 tuần để tạo một sức chịu đựng cho cây trước khi bước vào mùa ngh . Trong mùa tăng trưởng nếu cây có nụ hoa, ta thay phân 30-10-10 bằng phân 10-20-20 với chu kỳ bón như trên cho đến kho hoa tàn. Trong mùa ngh hoàn toàn không bón phân. cho Dendrobium, hay đúng hơn giảm và không bón phân cho Dendrobium khi cây hoàn tất thời kỳ tăng trưởng hằng năm của nó. Hình .5: Hoa Dendrobium Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 56 3.2. Thiết kế -lập trình trên s7-200 : Từ các yếu tố sinh trưởng của hai loài hoa lan Dendrobium và Oncidium và với điều kiện giới hạn về thiết bị và kinh tế, hệ thống giám sát nuôi trồng hai loại hoa lan được thiết kế nhằm mục đính tưới, điều ch nh nhiệt độ và độ ẩm theo bản tóm tắt sau:  Oncidium: + To : 20oC- 270C + Độ ẩm: 80 % + Nước: - Tháng 3 – 4: 3 lần ngày - Tháng 5 – 11: 2 lần ngày - Tháng 12 – 2: 1 lần ngày + Bón phân: - Tháng 6 – 10 : 2 lần tuần - Tháng 11 – 12 : 1 lần tuần - Tháng 1 – 5 : 3 lần tuần  Dendrobium: + To : 250C + Độ ẩm: 70 % + Nước: - Tháng 5 – 11: 2 lần ngày - Tháng 12 – 2: 3 lần ngày - Tháng 3 – 4: 1 lần ngày + Bón phân: - Tháng 5 – 10 : 2 lần tuần - Tháng 11 – 12 : 1 lần tháng - Tháng 1 – 4 : 3 lần 4 thán Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 57 3.2.1. Khai o thiết ị ngõ vào ra : Bảng .1: Bảng khai báo tên biến và chứ năng trong PLC Tên biến Chức năng I0.2 Nút nhấn máy bơm 1 I0.3 Nút nhấn máy bơm hoa Oncidium I0.4 Nút nhấn máy bơm 2 I0.5 Nút nhấn máy bơm hoa Dendrobium Q0.0 Máy bơm Oncidium Q0.1 Máy bơm Dendrobium Q0.2 Máy bơm 1 Q0.3 Đèn báo bón phân cho hoa Oncidium Q0.4 Máy bơm 2 Q0.5 Đèn báo bón phân cho hoa Dendrobium Q0.6 Quạt thông gió, làm mát Q0.7 Đèn sợi tóc sưởi ấm M0.0 Chế độ Auto M0.2 Chế độ giám sát điều khiển M0.3 Công tắc hành trình cho máy bơm 1 M0.4 Công tắc hành trình cho máy bơm 2 VB1 Tháng VB2 Ngày VB3 Giờ VB4 Phút VB7 Thứ Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 58 Bảng . : Tên biến và k hiệu trong chương trình Step7 MicroWin Tên biến Kí hiệu I0.2 B1 I0.3 BO I0.4 B2 I0.5 BD Q0.0 Onci Q0.1 Dend Q0.2 Bom1 Q0.3 BP_O Q0.4 Bom2 Q0.5 BP_D Q0.6 Fan Q0.7 Light M0.0 Auto M0.2 ByHand M0.3 C_1 M0.4 C_2 VB1 Month VB2 Day VB3 Hour VB4 Minute VB7 Thu Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 59 3.2.2. Mạch lập trình lad với s7-200: Khởi động STEP S7-200: trên thanh Taskbar chọn Start > SIMATIC > Step 7- MicroWin 32, tiến hành thiết kế: Từ bảng tóm tắt ta sẽ thiết kế hệ thống vận hành tự động theo thời gian thực như sau:  Oncidium: + Nước: - Tháng 3 – 4: 3 lần ngày vào lúc 6h, 10h và 17h. - Tháng 5 – 11: 2 lần ngày vào lúc 7h và 16h. - Tháng 12 – 2: 1 lần ngày vào lúc 16h. + Bón phân: - Tháng 6 – 10 : 2 lần tuần vào mỗi 7h ngày thứ 3 và thứ 6 hàng tuần. - Tháng 11 – 12 : 1 lần tuần vào mỗi 7h ngày thứ 4 hàng tuần. - Tháng 1 – 5 : 3 lần tuần vào mỗi 7h ngày thứ 2, thứ 4 và thứ 6 hàng tuần.  Dendrobium: + Nước: - Tháng 5 – 11: 2 lần ngày vào lúc 7h và 16h. - Tháng 12 – 2: 3 lần ngày vào lúc 6h, 10h và 17h. - Tháng 3 – 4: 1 lần ngày vào lúc 16h . + Bón phân: - Tháng 5 – 10 : 2 lần tuần vào mỗi 7h thứ 3 và thứ 6 hàng tuần. - Tháng 11 – 12 : 1 lần tháng vào lúc 7h ngày 15 của tháng. - Tháng 1 – 4 : 3 lần 4 tháng vào lúc 7h ngày thứ 5 hàng tuần. Hệ thống có kết nối với hai biến trở giả lập cho cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Quạt làm mát và Đèn sưởi ấm sẽ hoạt động theo nguyên tắt: Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 60 + T0 > 30 hoặc độ ẩm > 80% : hệ thống Quạt hoạt động. + T0 <20 Đèn sưởi ấm hoạt động. + Độ m 80% Tưới nước 2 hệ thống Vì khối EM235 yêu cầu ng vào điện áp cho nên khi sử dụng biến trở đã có sự tính toán nhằm tạo ra độ phân giải thích hợp khi chạy mô hình. 3.2.3. Lưu đồ giải thuật của hệ thống: Xem Phụ lục A 3.2.4. hương trình: 3.2.4.1. Viết chương trình Xem Phụ lục B Khi có được chức năng của các biến ng vào ng ra, ta bắt đầu gán tên cho các biến nhằm dễ quản lý và dễ Tag với PC Access và WinCC Hình .6: Gán biến trong PLC Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 61 Sau khi thiết kế mạch điều khiển xong, ta kiểm tra lỗi ( plc > compile khi đó góc trái ở phía dưới màn hình có chữ 0 errors là được), rồi lưu lại với tên Orchids, tiếp theo tiến hành mô phỏng để kiểm tra hoạt động của mạch. Trước tiên ta cần chọn loại CPU mà ta cần kết nối để mô phỏng : từ bên trái của cửa sổ thiết kế nhấp phải vào tên Orchids mà ta vừa lưu chọn Type > PLC Type > CPU 224XP > ok. Hình .7: Chọn CPU cho PLC Sau đó nhấp vào biểu tượng Download để nạp chương trình cho plc Hình .8: Download chương trình vào PLC 3.2.4.2. Kiểm tra Kiểm tra hoạt động trên plc nếu thỏa yêu cầu là đạt, đến đây đã hoàn thành công việc với STEP 7-Micro/Win 32. Ta có thể kiểm tra chương trình trực tiếp tren máy tính dựa vào chương trình mô phỏng S7-200 Simulator 2.0 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 62 Hình .9: Giao diện chương trình S7-200 Simulator 2.0 Trước tiên ta cần Export chương trình viết trên Step7 ra file *.awl và Load vào chương trình mô phỏng Sau đó tiến hành chạy chương trình để giám sát hoạt động của các hoạt động của các ng ra và kiểm tra lỗi (nếu có) trước khi chạy chương trình thực tế. Hình .1 : Load chương trình vào S7-200 Simulator 2.0 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 63 Vì đây là chương trình được viết để giám sát trên WinCC cho nên việc kiểm tra trên chương trình mô phỏng khó thực hiện, các ng ra M không tích hợp trong phần mền nên không chạy theo yêu cầu V.v…Do đó việc kiểm tra trực tiếp giữa WinCC và PLC là cần thiết. Hình .11: chạy chương trình trên phần mền mô phỏng 3.3. Thiết kế tạo kết nối trên s7-200 pc access: Khởi động s7-200 pc access, trên thanh Taskbar chọn start > simatic > S7- 200 PC Access v1.0.8.06 > S7-200 PC Access, cửa sổ Unitiled xuất hiện, chọn File ->Import Symbols (Hình .12) Hình .1 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 64 Hộp thoại Import hiện ra, tìm Project lập trình trên Step 7 mà ta đã lưu [ Orchids] sau đó bấm Open. Lúc này trên cửa sổ Unitiled đã xuất hiện Plc có tên là Orchids và với các biến trong User1 của nó (Hình .13) Hình .13 Sau đó lưu lại với tên Project là Orchids (nhớ lưu trùng với tên đã lưu trên Step 7- Micro/win), 3.4. Thiết kế mô hình iám sát trên win 7.0: 3.4.1. Tạo dự n mới Khởi động chương trình WinCC, chọn start > SIMATIC > WINCC > Window Control Center 7.0. Trên thanh trình đơn, chọn File > New để tạo dự án mới. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 65 Hình .14: Tạo một Project m i Hộp thoại WinCC Explorer xuất hiện, nhấp tùy chọn mục Single – User Project rồi nhấp Ok. Bảng Create a new project xuất hiện, nhập tên Orchids vào mục project name. sau đó nhấp vào dấu mũi tên khung Drive chọn đường dẫn để lưu, nhấp Create để tạo dự án. Hình .15: Đặt tên cho dự án Orchids Lúc này khung bên trái cửa sổ vWinCC Explore xuất hiện dự án Orchids. Sau đó nhấp phải vào mục Tag Management chọn Add New Driver như hình Hình .16 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 66 Hình .16 Cửa sổ Add new driver xuất hiện, chọn OPC.chn , rồi nhấn Open (Hình .17) Hình .17 Lúc này trong mục Tag Management xuất hiện drive OPC, nhấp đúp vào nó để hiện cổng kết nối . sau đó nhấp phải vào cổng OPC Groups chọn System Parameter (Hình .18) Hình .18 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 67 Cửa sổ OPC Item Manager xuất hiện. Chờ vài giây sẽ có mục hiện ra, sau đó nhấp đúp vào. Chọn dòng S7200 OPCServer rồi bấm Brown Server (Hình .19) Hình .19 Cửa sổ Filter Criteria xuất hiện, bấm Next, cửa sổ S7200.OPCServer hiện ra, double click S7200.Server -> MicroWin -> tên project đã tạo tren PC Access sẽ hiện ra các Items, kéo chuột chọn hết rồi bấm Add Items (Hình . ) Hình . Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 68 Khi hiện ra bảng OPC Tags ta chon Yes và đặt tên, ở đây ta đặt tên là Orchids, sau đó bấm Ok, chương trình sẽ hiện ra bảng Add Tags ta chon Orchids rùi bấm Finish (Hình . 1) Hình . 1 Và khi đó các biến ng vào ng ra của PLC đã được Add vào Tag Management của WinCC (Hình 3.22) Hình . Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 69 3.5. Xây dựn mô hình iám sát: Trong cửa sổ WinCCExplorer, nhấp phải vào mục Graphics Designer chọn New picture. Hình . : Tạo một giao diện dồ họa m i Trong khung bên phải xuất hiện file ảnh NewPdl0.Pdl, nhấp phải vào file này chọn Rename picture để đổi tên. Bảng New Name xuất hiện, nhập tên ORCHIDS vào khung trống, rồi nhấp Ok. Hình . : Đặt tên cho giao diện đồ họa Sau đó nhấp phải vào file vừa đổi tên, chọn Open picture mở giao diện thiết kế (Hình . 4) Hình . 4 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 70 Cửa sổ Graphics Designer – [ ORCHIDS.pdl ] xuất hiện. Hình . 5: Giao diện đồ họa của WinCC Để lấy mô hình các linh kiện, trên thanh trình đơn chọn View > Library (Hình . 6) Hình . 6 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 71 3.5.1. Lấy thiết ị cho giao diện điều khiển Cửa sổ Library xuất hiện . Đây là nơi chứa tất cả các mô hình, máy móc, thiết bị … của WINCC . Nhấp đúp vào Global Library mở ra các thư mục chứa thiết bị. Để quan sát các thiết bị chọn biểu tượng mắt kính (preview) và Giant Icons (Hình 3.27) Hình . 7 Để lấy máy bơm, chọn PlantElement -> Pumps -> Pump011 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 72 Hình . 8: Lấy máy bơm cho giao diện Để lấy các đoạn ống dẫn tưới nước, chọn PlantElements - > Pipes - Smart Objects Hình . 9: Lấy các ống dẫn cho hệ thống Để lấy các đầu van chọn Symbols - > Valves -> 31 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 73 Hình . : Lấy van số 1 cho giao diện giám sát hệ thống Để lấy biểu tượng cây, chọn Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 -> Nature Hình . 1: Biểu tưởng cây Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 74 Để lấy quạt thông gió chọn Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 -> Air Conditioning -> Air Conditioning 24 Hình . : Lấy biểu tượng hệ thống làm mát cho hệ thống Vì không có đèn ta lấy hệ thống sưởi để thay thế cho giao diện. Chọn Siemens HMI Symbol Library 1.4.1 -> Heating. Hình . : Chọn heating làm đèn sưởi ấm Để lấy khung hiện thị nhiệt độ và độ ẩm, chọn trên giao diện màn hình Graphics Designer ở khung Object Palette -> Smart Object -> I/O Field Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 75 Hình . 4: I O Fileld Để lấy các nút nhấn hay các công tắc hành trình cho hệ thống, cũng từ giao diện màn hình Graphics Designer ở khung Object Palette ->Windows Object -> Button Hình . 5: Lấy các nút nhấn và nút hiển thị Sau khi lấy xong các thiết bị, sắp xếp thành mô hình như Hình Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 76 Hình . 6: Giao diện điều khiển sau khi thiết lập hoàn tất Để tạo các chữ ghi chú như trên, trong bảng Object Palette chọn Static Text.Nhấp và kéo rê trên vùng thiết kế tạo khung văn bản, rồi nhập text. Hình . 7: Nhập Text cho giao diện Đến đây công việc thiết kế tạo mô hình đã xong, tiếp theo ta cần thiết lập thuộc tính cho các đối tượng. 3.5.2. Thiết lập thuộc tính cho c c đối tượng: Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 77 Thiết lập thuộc tính cho đối tượng tức là tạo ra các hiệu ứng để nhận biết khi hệ thống hoạt động đồng thời liên kết trực tiếp đối tượng với ng vào ra của PLC bằng cách Tag sẽ được trình bày sau đây. 3.5.2.1. Thiết lập thuộc t nh cho 4 máy bơm: Nhấp phải vào máy bơm Oci , chọn Properties, hộp thoại Object properties xuất hiện, để tạo thuộc tính nhấp nháy khi hoạt động, chọn Properties -> Flashing -> Flashing Background Active chuyển từ No sang Yes, có thể thay dôi để chế độ Upon = 2s Hình . 8: Bật Flashing Background Active Đồng thời gán biến cho đối tượng, tại cột Dynamic dòng Flashing Background Active bấm chuột phải chọn Tag (Hình . 9) Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 78 Hình . 9 Tại khung Tags – Project chọn OPC -> OPC Group -> Orchids nhìn sang khung bên phải chọn biến Onci rùi bấm Ok (Hình .4 ) Hình 3.40 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 79 Thiết lập hiệu ứng tương tự cho các máy bơm còn lại. Tag biến: + Máy bơm Oci – B tag với biến Bom1 + Máy bơm Den tag với biến Dendor + Máy bơm Den-B tag với biến Bom2 3.5.2.2. Thiết lặp thuộc t nh cho các van nư c: Vì các van nước được xem như hoạt động đồng thời với máy bơm cho nên khi tạo hiệu ứng và tag biến cũng tương tự. Bấm Shift và chọn vào các van của từng hệ thống bơm Oci hay Den, chọn Properties, hộp thoại Object properties xuất hiện, chọn tab Properties -> Flashing -> Flashing Background Active chuyển từ No sang Yes, để chế độ Upon = 2s(Hình .41) Hình .41 Tag biến tương tự như với máy bơm. Với hệ thống van của hoa Oncidium, Tag với biến Onci còn với hệ thống van của hoa Dendrobium thì Tag với biến Dendor (Hình .4 ) Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 80 Hình .42 3.5.2.3. Thiết lặp thuộc tính cho c c nút nhấn: Các nút nhấn trong giao diện là các yếu tố tác động qua lại trực tiếp đến các ng vào ra của PLC cũng như hệ thống phần cứng. Ngoài các hiệu ứng khi hoạt động. các nút nhấn còn phải nhận dạng con trỏ chuột để người dùng có thể thao tác trực tiếp tren giao diện máy vi tính. Ở Graphics Designer chúng ta ch cần quan tâm đến các nút nhấn Auto, ByHand, Oci, Den, Oci-B, Den-B vì các nút nhấn này liên kết, điều khiển PLC. Nhấp phải vào nút Auto , chọn Properties, hộp thoại Object properties xuất hiện, để tạo thuộc tính nhấp nháy khi hoạt động, chọn Properties -> Flashing -> Flashing Background Active chuyển từ No sang Yes, để chế độ Upon = 2s Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 81  Tag nút Auto với biến Auto (Hình .4 ) Hình .43 Ở hộp thoại Object Properties Ripon Even -> Button -> Mouse nhìn sang khung bên phải ở dòng Press left bấm chuột phải vào cột Action chọn C- Action (Hình .44) Hình .44 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 82 Ở khung Edit Option, bên trái chọn đường dẫn Internal Function > tag > set, rồi nhấp đúp vào SetTagBit Hình .45: Tiến hành Set Tagbit cho các nút Hộp thoại Assigning Parameters xuất hiện, chọn hàng Tag_Name, rồi nhấp vào nút ô vuông chọn Tag selection (Hình .46) Hình .46 Cửa sổ Tag – project xuất hiện, chọn Tag Auto rồi nhấp Ok để chọn . Trở lại hộp thoại Assigning Parameters, nhập giá trị 1 cho hàng value ở cột value, sau đó nhấp Ok (Hình .47) Hình .47 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 83 Lúc này trên hộp thoại Edit Action xuất hiện Tag Auto mang giá trị 1, vì chương trinh PLC viết khi chế độ Auto khởi động thì chế độ thao tác ByHand được tắt cho nên tiếp theo nhấp đúp vào SetTagBit để liên kết thêm tag nữa cho nút nhấn Auto. Tag selection lúc này là biến ByHand và giá trị của nó là 0 (Hình .48) Hình .48 Bấm Ok chương trình sẽ hiện ra hộp thoại Warning! Bấm Yes để hoàn thành (Hình .49) Hình .49 Ta làm tương tự với các nút nhấn ByHand, Oci, Den, Oci-B, Den-B với: + Nút ByHand Tag selection với biến ByHand giá tri 1 Auto 0 + Nút Oci Onci 1 + Nút Den Dendor 1 + Nút Oci-B B1 1 + Nút Den-B B2 1 Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 84 3.5.2.4. Thiết lập thuộc t nh cho các nút hiện thị khác: Các nút hiện thị bao gồm: 2 công tắc hành trình S-1, S-2, các nút hiện thị hoạt động cho quạt ( Fan-1, Fan-2 ) và đèn ( Light-1, Light-2). Ở các nút này chúng ta không Tag selection như các nut hệ thống ở trên, ta ch cần Tag với các biến thích hợp nhằm tạo hiệu ứng khi thiết bị hoạt động để thuận lợi cho việc giám sát. Làm tương tự như với các máy bơm với: + S-1 tag với biến C_1 + S-2 tag với biến C_2 + Fan-1, Fan-2 tag với biến Fan + Light-1, Light-2 tag với biến Light Hình .5 : Tag v i biến Light Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 85 3.5.2.5. Thiết lập thuộc t nh cho ngõ vào I O Field: Ng vào I O Field có chức năng lấy giá trị từ ng vào Analog của PLC và hiển thị trên giao diện thiết kế. Trong hệ thống này, Quy định ng vào bên trái là ng vào của nhiệt độ còn bên phải là độ ẩm. Bấm chuột phải khung số bên nhiệt độ chọn Properties, cửa sổ Object Properties hiện ra chọn Properties -> Limits thiết lập Low Limits Value =0 và High Limits Value = 100, sau đó tới mục Output Input, tại dóng Output Value cột Dynamic chuột phải chọn Tag. Hình .51: Thiết lập ngõ vào I O field Chọn đến biến T xong bấm Ok. Làm tương tự với khung số dành cho độ ẩm Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 86 3.6. Chạy Mô Phỏn Sau khi thiết lập xong thuộc tính cho các đối tượng trên mô hình, trở lại giao diện Graphic Designer. Trên thanh thuộc tính chọn biểu tượng Runtime (Hình .52)để tiến hành mô phỏng và giám sát. Hình .52 Màn hình mô phỏng Runtime xuất hiện, ta tiến hành mô phỏng và giám trên màn hình này. Hình .5 : Màn hình Runtime Tiến hành kết nối với mô hình thực tế bên ngoài . Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 87 CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ MÔ HÌNH CHĂM SÓC LAN THỰC TẾ TỔNG KẾT VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN DỰ ÁN 4.1. Thiết kế mô hình Trước khi xây dựng mô hình sẽ có các tính toán về thông số các linh kiện cũng như sự phù hợp của các phần cứng khác. 4.2.1. c thiết bị dùng trong mô hình  Máy bơm: Hệ thống bơm được chia làm hai cấp và hệ thống bơm cấp II đảm trách nhiệm vụ phun ưới tước cho hoa lan, do đó cần tính toán các thống số để chọn ra máy bơm phù hợp. Hệ thống dự trù sẽ có 7 van nhỏ ở mỗi đường ống, mỗi van được thay thế trong mô hình là các đoạn dây điện dài khoảng 1cm dường kính 1mm và yêu cầu lưu lượng nước mỗi van sẽ là 10ml s. Việc chọn bơm sẽ theo công thức: 10 7 .max 252000 / 252 / 1 3600 F ml h l h     Hình 4.1: Máy bơm SOBO Wp- v i F.Max= L H Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 88  Relay: Vì hệ thống dùng 4 máy bơm điện áp 220 VAC và ng ra PLC là điện áp là 24 VDC cho nên ta sẽ dùng 4 relay Omron MY2 24 VDC Hình 4.2: Relay omron MY2 24 VDC Hình4.3: Sơ đồ chân của Relay Omron MY 4 VDC Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 89 Đế chân Relay (Hình 4.4) Hình 4.4 Trên thực tế mô hình không sử dụng các tiếp điểm thường đóng của Relay vì vậy khi kết nối nguồn cũng như với ng ra PLC, các chân số 1 và số 4 của bốn Relay được đề trống. Hình 4.5: Tiếp điểm thường đóng số 1 và 4 không sử dụng Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 90  Hệ thống quạt: Hệ thống quạt của mô hình tượng trưng cho hệ thống làm mát đồng thời cũng là hệ thống làm giàm độ ẩm của hệ thống nuôi trồng hoa lan trong thực tế. Mô hình được lắp đặt nối tiếp hai cánh quạt 12 VDC: Hình 4.6: Quạt 8 cm điện áp12 VDC  Hệ thống đèn: Hệ thống đèn của mô hình sẽ tượng trưng cho hệ thống sưởi ấm cho hoa trong hệ thống thực. Mô hình được lắp đặt nối tiếp hai bóng đèn sợi tóc điện áp 12 VDC: Hình 4.7: Hai bóng đèn sợi tóc 1 VDC công suất mỗi bóng là 1 W Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 91  Hệ thống báo động khi dến thời gian bón phân: Hệ thống chuông báo động trong thực tế được thay thế bằng mạch đổ chuông trong mô hình. Trong mô hình được gắn hai mạch reo chuông điện tử dành cho hệ thống báo động bón phân cho hai loại hoa Oncidium và Dendrobium. Mạch báo hoạt động ở điện áp 1.5VDC. Hình 4.8: Mạch báo Vì ng ra của PLC có điện áp 24 VDC do đó mạch báo được lắp đặt với 1 điện trở hạn áp theo nguyên lý cầu phân áp.  Công tắc hành trình: Ở hệ thống thưc tế đươc sử dụng các cảm biến để xác định mực nước cho hoạt động của các máy bơm cấp I và II. Tuy nhiên vì điều kiện giới hạn nên mô hình được xây dựng với hai công tắc hành trình: Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 92 Hình 4.9: Công tắc hành trình Hình 4.10: Công tắc hành trình và phao nổi  Biến trở và nguồn : Để thay thế các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm trong hệ thống thực tế mô hình được thay thế bằng hai biến trở và nguồn điện theo nguyên lý cầu phân áp biến thiên giá trị điện áp ng ra để cho vào analog Input của khối EM235. Mô Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 93 hình sử dụng biến trờ 10KΩ và nguồn 10VDC để mô phỏng cảm biến nhiệt độ, sử dụng biến trở 100 KΩ và nguồn để mô phỏng cảm biến độ ẩm. Hình 4.11: Sơ đồ kết nối biến trở v i nguồn 4.1.2. Kết nối c c thiết ị Thiết lập hệ thống điện cho mô hình: Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mô hình Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 94 Dựa và sơ đồ ta có thể biết được rằng các khóa K là một khối điều kiện đã được viết chương trình và khi các điều kiện thỏa mãn thì khóa K đóng lại và thiết bị hoạt động. Đồng thời dựa vào số lượng các khóa K ta sẽ liệt kê được sơ đồ các ng ra của PLC để tiến hành lắp đặt các nút ng ra tương ứng trên mô hình. Hình 4.13: Sơ đồ kết nối cá thiết bị ngoại vi v i PLC Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 95 Hình 4.14: Mô hình thực tế khi hoàn thành Giám sát kết nối giữa WinCC, PLC Vì hệ thống được giám sát bởi Laptop không có cổng Com để kết nối với PLC nên cần phải có Converter Cable chuyển từ cổng USB sang cổng RS232 Hình 4.15: Cable chuyển từ cổng USB sang cổng RS Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 96 Khi thực hiện chạy hệ thống, tốc độ kết nối giữa màn hình Run time của WinCC với PLC ở mức 9,6 Kbps ( mức kết nối tối đa có thể cho phép của cable dùng trong hệ thống ) cho nên việc hiển thị và thực hiện có hiện tượng không đồng bộ, hiệu ứng tren WinCC hiện thị chậm hơn khoảng 0,5s. Và khi tìm hiểu, việc kết nối với hệ thống thực sẽ có các cable hỗ trợ biệt cho việc kết nối ( có thể lên tới 187,5 Kbps), khi đó việt đồng bộ hóa sẽ trở nên đơn giản hơn rất nhiều. Hình 4.16: Máy bơm cấp I của hoa Oncidium hoạt động đồng bộ v i Q . trên PLC Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 97 Hình 4.17: Máy bơm ch nh hoa oncidium đang hoạt động đồng bộ v i Q0.0 trên PLC 4.2. Tổn Kết Chương trình đã thực hiện chạy ổn định, đúng theo ý tưởng của người lập trình. Hệ thống hoạt động cho sai số không đáng kể. Tốc độ truyền tải từ máy tính với PLC còn hạn chế nhưng với hệ thống thực tế có thể khác phục. Ngoài các chức năng cơ bản đủ cho một hệ tưới tiêu đơn giản hoạt động. Ta có thể điều khiển hệ thống bằng hai cách: điều khiển các nút nhấn trên máy tính ở chế độ ByHanh hay để hệ thống tự vận hành theo ngày tháng ở chế độ Auto. Trong WinCC, ta có thể kết nối và lấy dữ liệu từ các ô nhớ, trạng thái các bits…để thực hiện điều khiển, giám sát và thu thập dữ liệu. Tuy hệ thống chăm sóc giám sát nuôi trồng hoa lan này là không mới so với thế giới nhưng để có thể đưa nó ra gần gũi với người dùng Việt là một Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 98 điều khó khăn. Vì thế đề tài nhằm đề cập đến sự tiện dụng , với một mức chi phí hợp lý sử dụng PLC và WinCC tạo nên một mô hình chăm sóc hoa sử dụng ít nhất sức của con người để làm tiền đề cho công cuộc hiện đại hóa “ngành công nghiệp” đang hái ra tiền này và thúc đẩy nền khoa học kỹ thuật nước nhà phát triển Cũng thông qua đề tài này, em đã có được những hiểu biết sâu hơn về PLC cũng như thấy được sự tiện dụng của các phần mền đi kèm. Thế giới đang phát triển theo xu hướng 4.3. Hƣớn phát triển 4.3.1. Ph t Triển Theo Quy Mô Hệ thống được thiết kế kế phần mền và xây dựng phần cứng nhằm vào nhu cầu thực tế và có khả năng áp dụng với thực tế cao. Thiết kế mô hình phần cứng ch áp dụng cho hai loai hoa khá tương đồng về các yếu tố sinh trưởng các hệ thống cảm biến cũng ch là chế độ giả lập đồng thời chương trình viết trên PLC cũng ch dừng lại trên ngôn ngữ LADDER nhằm phù hợp với khả năng và dễ khảo sát thực tế cho đề tài. Do đó hướng phát triển của hệ thống trước hết sẽ nhắm vào sự đa dạng về loài hoa cho việc chăm sóc với quy mô công nghiệp diện rộng và hoàn toàn tự động. Hình 4.18: Một mô hình nhà k nh tương lai Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 99 Đồng thời hệ thống sẽ được nâng cấp các cảm biến về nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…các hệ thống làm mát, làm khô, sưởi ấm hay hệ thống quan sát cũng như hệ thống thông báo sự cố cũng sẽ được thiết lập. Nói chúng Đề tài sẽ phát triển theo mô hình nhà kính thông minh Greenhouse. 4.3.2. Ph t Triển Theo Sự Tiện Dụng Và Bảo Mật Như đã nói ở trên thì Hệ thống sẽ được phát triển về quy mô và tự động hóa cao do đó việc giám sát sẽ trở nên rất phức tạp và khó khăn. Nắm r được khía cạnh đó, việc phát triển đề tài nghiên cứu theo hướng bảo mật được đặt ra. Ta đã biết, WinCC (Windows Control Center) là phần mềm tích hợp giao diện người máy IHMI (Integrated Human Machine Interface) đầu tiên cho phép kết hợp phần mềm điều khiển với quá trình tự động hoá. Những thành phần dễ sữ dụng của WinCC giúp tích hợp những ứng dụng mới hoặc có sẵn mà không gặp bất kì trở ngại nào. Nó được cài đặt trên máy tính và giao tiếp với PLC thông qua cổng COM1 hoặc COM2 (chuẩn RS-232) của máy tính. Do đó, cần phải có một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS 485 của PLC. Ngoài ra WinCC còn có thể được điều khiển giám sát bằng Option “WinCC WebNavigator” - cho phép đưa các giao diện của mình lên Web. Bằng cách này ta có thể giám sát và điều khiển trên Interrnet ở bất cứ đâu với điều kiện máy tính server phải kết nối internet . Và chúng ta cũng hướng tới một hệ thống được kiểm soát hoàn toàn bởi một chiệc máy tính bảng. Luận Văn Tốt Nghiệp Trang 100 Hình 4.19: Phát triển theo hư ng giám sát toàn diện.