Đề tài Tìm hiểu WinCC giao tiếp với PLC đếm sản phẩm kính

KHOA ĐIỆN TỬ -CÔNG NGHIỆP ˜ & ™ ĐỀ TÀI ☺ GVHD : THẠC SĨ: TRẦN VĂN TRINH SV : LÊ QUÝ ĐÔNG LỚP : ĐHĐT1-TC TP. HỒ CHÍ MINH, NĂM 2009 LỜI NÓI ĐẦU Lời nói đầu em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo chuyên ngành Công nghệ điện tử, cảm ơn thầy Trần Văn Trinh đã hướng dẫn tận tình cho em trong quá trình thực hiện đồ án này. Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang ngày một đổi thay, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói chung và của công nghệ điện tử nói riêng đã tạo ra hàng loạt các thiết bị có những đặc tính nổi bật nhưng có độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần vào hoạt động lao động sản xuất đạt kết quả cao hơn mong đợi. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa năng. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi từ những lĩnh vực công nghiệp, nông nghiệp, ngư nghiệp…cho đến những nhu cầu hoạt động cần thiết hàng ngày. Một trong những ứng dụng rất quan trọng trong công nghiệp đó là khi sản phẩn làm ra trên giây chuyền với số lượng lớn. Khả năng bao quát của con người lại hạn chế, nên trong đề tài này em thiết kế hệ thống đếm sản phẩm trên giây chuyền công nghiệp. TP.Hồ Chí Minh: ngày 01 tháng01 năm2010 SVTH:Lê Quý Đông NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN CHỮ KÝ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP. Hồ Chí Minh: ngày tháng năm 2010 Th. S: Trần Văn Trinh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN CHỮ KÝ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP. Hồ Chí Minh: Ngày tháng năm 2009 MỤC LỤC CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN Trang 6. Đặt vắn đề Trang 6 Mục đính nghiến cứu Trang 6 CHƯƠNG II:GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC S7 Trang 7. Tổng quan về PLC Trang 7. Giới thiệu về PLC Bộ điều khiển PLC. Trang 8. Cấu tạo của PLC S7_200 Đơn vị cơ bản Chế độ làm việc Các chân của cổng chuyền thông. Hình ảnh PLC. Một số thông số kỹ thuật của S7-200 CPU 22x. Các Module vào ra mở rộng. Hình ảnh Module mở rộng CPU 222 Cấu trúc bộ nhớ. Trang 12. Vùng nhớ chương trình. Vùng nhớ tham số. Vùng nhớ dữ liệu. Trang 12 Địa chỉ các vùng nhớ của S7-200 CPU 224 Truy cập dữ liệu tại các vùng nhớ của S7-200. Phân chia vùng nhớ trong S7-200. Trang 14. Vùng đệm ảo đầu vào ( I; I0.0 – I15.7). Vùng đệm ảo đầu ra ( Q; Q0.0 – Q15.7). Vùng nhớ biến. Vùng nhớ bít (M; M0.0-M31.7). Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao (HC; HC0-HC5) Vùng nhớ thời gian (T; T0-T255). Vùng nhớ bộ đếm ( C; C0-C255). Vùng nhớ thanh ghi tổng (AC; AC0-AC3). Vùng nhớ đặc biệt (SM). Vùng nhớ trạng thái điều khiển tuần tự (S). Vùng nhớ đầu vào tương tự (AI). Vùng nhớ đầu ra tương tự (AQ). Ngôn ngữ lập trình của S7-200 CPU 22x. Ngôn ngữ LADDER (LAD). Trang 18 Ngôn ngữ STL. Ngôn ngữ FBD. Bảng toán hạng và giới hạn cho phép CPU224 Một số lệnhcơ bản trong S7-200. Trang 20. Lệnh về bít. Timer. TON, TOF,TONR Counter. Trang 23 Lệnh MOVE. Lệnh so sánh. Các kết nối PLC và giao tiếp máy tính Trang 26. CHƯƠNG III: MÔ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WIN CC Trang 30 Giới thiệu mô hình. Trang 30 Cấu trúc Mô hình đồ án. Trang 30 Sơ đồ mạch in. Trang 31 Giới thiệu về WINCC. Trang 32. Giới thiệu về PC ACCESS. Trang 43 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH Trang 45 Lưu đồ giải thuật Trang 45. Thiết kế dao diện điều khiển. Trang 46 Tạo biến ngoại. Trang 47 Chương trình điều khiển. Trang 48 Kết quả thực hiện và chạy chương trình. Trang 49 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN Trang 50 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN Đặt vấn đề: Tự động hóa ngày càng đóng vai trò quan trọng trong đời sống và công nghiệp. Ngày nay nghành tự động đã phát triển tới trình độ cao nhờ những tiến bộ của lý thuyết điều khiển tự động, của những ngành khác như điện tử tin học….. Nhiều hệ thống điều khiển đã ra đời, nhưng phát triển mạnh và có khả năng phục vụ rộng là bộ điều khiển PLC. Vì bộ PLC có nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với những bộ điều khiển khác: - Đơn giản, dễ dàng thay đổi, lập trình. - Tin cậy trong môi trường công nghiệp. - Cạnh tranh được giá thành với các bộ điều khiển khác. Cuối thập niên 1960 xuất hiện các khái niệm về PLC và đã được phát triển rất nhanh. Giới hạn đề tài: Do hạn chế về thời gian, tài liệu tham khảo và nhiều điều kiện khách quan khác nên đề tài chỉ nghiên cứu những nội dung sau. - Chương I: CƠ SỞ LÝ LUẬN - Chương II: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC S7 - Chương III: MÔ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC’’ Nội dung trọng tâm vẫn là phần lập trình và thiết kế giao diện trên WinCC Mục đích nguyên cứu: Qua thời gian nguyên cứu lý thuyết về PLC cũng như tập lệnh Của SIMATIC S7-200, bản thân nhận thấy cần học hỏi nhiều hơn nữa về phương pháp lập trình cũng như kinh nghiệm khắc phụ sự cố khi chạy chương trình. Với đồ án này là điều kiện tốt nhất sẽ giúp ích rất nhiều trong quá trình học hỏi đó. Mục đích nguyên cứu chỉ để làm quen với thực tế, thấy được mối quan hệ giữa lý thuyết với thực tiễn. “MÔ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC’’ điều quan trọng cần rút ra được sau quá trình thực hiện là cách thức tự giải quyết một vấn đề được đặt ra trước bằng phương pháp lập trình và thấy được khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ PLC S7 1. Tổng quát về PLC: 1.1. Giới thiệu PLC: - PLC viết tắt của Programmable Logic Controller, là thiết bị điều khiển lập trình được (khả trình) cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình. Người sử dụng có thể lập trình để thực hiện một loạt trình tự các sự kiện. Các sự kiện này được kích hoạt bởi tác nhân kích thích (ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các hoạt động có trễ như thời gian định thì hay các sự kiện được đếm. - Một khi sự kiện được kích hoạt thật sự, nó bật ON hay OFF thiết bị điều khiển bên ngoài được gọi là thiết bị vật lý. Một bộ điều khiển lập trình sẽ liên tục “lặp” trong chương trình do “người sử dụng lập ra” chờ tín hiệu ở ngõ vào và xuất tín hiệu ở ngõ ra tại các thời điểm đã lập trình. - Để khắc phục những nhược điểm của bộ điều khiển dùng dây nối ( bộ điều khiển bằng Relay) người ta đã chế tạo ra bộ PLC nhằm thỏa mãn các yêu cầu sau : + Lập trình dể dàng, ngôn ngữ lập trình dễ học. + Gọn nhẹ, dể dàng bảo quản, sửa chữa. + Dung lượng bộ nhớ lớn để có thể chứa được những chương trình phức tạp.+ Hoàn toàn tin cậy trong môi trường công nghiệp . + Giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, nối mạng, các mô Module mở rộng. + Giá cả cạnh tranh được. - Các thiết kế đầu tiên là nhằm thay thế cho các phần cứng Relay dây nối và các Logic thời gian. Tuy nhiên, bên cạnh đó việc đòi hỏi tăng cường dung lượng nhớ và tính dể dàng cho PLC mà vẫn bảo đảm tốc độ xử lý cũng như giá cả…. Chính điều này đã gây ra sự quan tâm sâu sắc đến việc sử dụng PLC trong công nghiệp. Các tập lệnh nhanh chóng đi từ các lệnh logic đơn giản đến các lệnh đếm, định thời, thanh ghi dịch… sau đó là các chức năng làm toán trên các máy tính… Sự phát triển các máy tính dẫn đến các bộ PLC có dung lượng lớn, số lượng I / O nhiều hơn. - Trong PLC, phần cứng CPU và chương trình là đơn vị cơ bản cho quá trình điều khiển hoặc xử lý hệ thống. Chức năng mà bộ điều khiển cần thực hiện sẽ được xác định bởi một chương trình. Chương trình này được nạp sẵn vào bộ nhớ của PLC, PLC sẽ thực hiện việc điều khiển dựa vào chương trình này. Như vậy nếu muốn thay đổi hay mở rộng chức năng của qui trình công nghệ, ta chỉ cần thay đổi chương trình bên trong bộ nhớ của PLC. Việc thay đổi hay mở rộng chức năng sẽ được thực hiện một cách dễ dàng mà không cần một sự can thiệp vật lý nào so với các bộ dây nối hay Relay. 2. Bộ điều khiển PLC S7- 200: 2.1 Cấu tạo của PLC - S7-200: PLC Step 7 thuộc họ Simatic do hãng Siemens sản xuất. Đây là loại PLC hỗn hợp vừa đơn khối vừa đa khối. Cấu tạo cơ bản của loại PLC này là một đơn vị cơ bản sau đó có thể ghép thêm các Module mở rộng về phía bên phải, có các Module mở rộng tiêu chuẩn. 2.2 Đơn vị cơ bản: Đơn vị cơ bản của PLC S7-200 như hình 1.1 1. Chân cắm cổng ra. 2. Chân cắm cổng vào. 3. Các đèn trạng thái: SF (đèn đỏ): Báo hiệu hệ thống bị hỏng. RUN (đèn xanh): Chỉ định rằng PLC đang ở chế độ làm việc. STOP (đèn vàng): Chỉ định rằng PLC đang ở chế độ dừng. 4. Đèn xanh ở cổng vào chỉ định trạng thái tức thời của cổng vào. 5. Cổng truyền thông. 6. Đèn xanh ở cổng ra chỉ định trạng thái tức thời của cổng ra. 7. Công tắc. Hình 1.1: Hinh khối mặt phía trước PLC 2.3 Chế độ làm việc: Công tắc chọn chế độ làm việc có ba vị trí: + RUN: cho phép PLC thực hiện chương trình trong bộ nhớ. PLC sẽ tự chuyển về trạng thái STOP khi máy có sự cố, hoặc trong chương trình gặp lệnh STOP, do đó khi chạy nên quan sát trạng thái thực của PLC theo đèn báo. + STOP: Cưỡng bức PLC dừng công việc đang thực hiện, chuyển về trạng thái nghỉ. ở chế độ này PLC cho phép hiệu chỉnh lại chương trình hoặc nạp một chương trình mới. + TERM: Cho phép PLC tự quyết định một chế độ làm việc (hoặc RUN hoặc STOP). w Chỉnh định tương tự: Núm điều chỉnh tương tự đặt dưới nắp đậy cạnh cổng ra, núm điều chỉnh tương tự cho phép điều chỉnh tín hiệu tương tự, góc quay được 2700. w Pin và nguồn nuôi bộ nhớ: Nguồn pin được tự động chuyển sang trạng thái tích cực khi dung lượng nhớ bị cạn kiệt và nó thay thế để dữ liệu không bị mất. w Cổng truyền thông: S7-200 sử dụng trong truyền thông nối tiếp RS 485 với phích cắm 9 chân để phục vụ cho việc ghép nối với thiết bị lập trình hoặc với các PLC khác. Tốc độ truyền cho máy lập trình kiểu PPI là 9600 boud. 2.4 Các chân của cổng truyền thông là: 1. Nối đất 2. 24v DC Hinh 1.2 3. Truyền và nhận dữ liệu 4. Không dùng 5. Đất 6. 5v DC (điện trở trong 100Ω) 7. 24v DC (120 mA) 8. Truyền và nhận dữ liệu 9. Không dùng 2.5 Hình ảnh PLC: 42.6 Một số thông số kĩ thuật của S7-200 CPU22x: 2.7 Các module vào ra mở rộng: w CPU 214 cho phép mở rộng nhiều nhất 7 Module. Các module mở rộng tương tự và có thể mở rộng cổng vào của PLC bằng cách ghép nối thêm vào các module mở rộng về phía bên phải của CPU, làm thành một móc xích. Địa chỉ của các vị trí của các module được xác định cùng kiểu. w Sau đây là địa chỉ của một số module mở rộng trên CPU214 2.8 Hình ảnh của Module mở rộng CPU 222 3. Cấu trúc bộ nhớ: w Bộ nhớ S7-200 được chia thành 4 vùng nhớ với 1 tụ điện có nhiệm vụ duy trì dữ liệu trong một khoảng thời gian nhất định khi mất nguồn. Bộ nhớ S7-200 có tính năng động cao, ghi được trong t oàn vùng, loại trừ các bít nhớ đặt biệt SM (Special memory) chỉ có thể truy cập. 3.1Vùng nhớ chương trình: w Vùng nhớ chương trình là miền bộ nhớ được sử dụng để lưu giữ các lệnh chương trình. Vùng này thuộc kiểu không đổi (non-volatile) đọc / ghi được. 3.2 Vùng tham số: wVùng tham số lưu giữ các tham số như: từ khoá, địa chỉ trạm... vùng này thuộc vùng không đổi đọc / ghi được. 3.3 Vùng dữ liệu: wVùng dữ liệu để cất các dữ liệu của chương trình gồm kết quả của các phép tính, các hằng số trong chương trình.... vùng dữ liệu là miền nhớ động, có thể truy nhập theo từng bit, byte, từ (word) hoặc từ kép. w Vùng dữ liệu được chia thành các vùng nhớ nhỏ với các công dụng khác nhau. Chúng được ký hiệu bằng chữ cái đầu theo từ tiếng Anh, đặt trưng cho công cụ riêng của chúng như sau: V : Variable Memory. I : Input image register. O : Output image regiter. M : Internal Memory bits. SM : Special Memory bits. 3.4 Địa chỉ các vùng nhớ của S7-200 CPU 224: - Đầu vào (Input): I0.0→I0.7; I1.0→I1.5; I2.0→I2.7 - Đầu ra (Output): Q0.0→Q0.7; Q1.0→Q1.1 - Bộ đệm ảo đầu vào: I0.0→I15.7 (128 đầu vào) - Bộ đệm ảo đầu ra: Q0.0→Q15.7 (128 đầu ra) - Đầu vào tương tự: AIW0→AIW62 - Đầu ra tương tự: AQW0→AQW62 - Vùng nhớ V: VB0→VB5119 - Vùng nhớ L (địa phương) LB0→LB63 - Vùng nhớ M: M0.0→M31.7 - Vùng nhớ SM: SM0.0→549.7 và SM0.0→SM29.7 (read-only) - Vùng nhớ Timer: T0→T255 - Vùng nhớ Counter: C0→C255 - Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao: HC0→HC5 - Vùng nhớ trạng thái (Logic tuần tự): S0.0→S31.7 - Vùng nhớ thanh ghi tổng: AC0→AC3 - Khả năng quản lý Label: 0→255 - Khả năng quản lý chương trình con: 0→63 - Khả năng mở rộng chương trình ngắt: 0→127 3.5 Truy cập dữ liệu tại các vùng nhớ của S7-200: 3.5.1 Truy cập theo bit: 3.5.2 Truy cập theo byte: 3.5.3 Truy cập theo word (từ): 3.5.4 Truy cập theo Double word ( Từ kép): 4. Phân chia vùng nhớ trong S7-200: 4.1Vùng đệm ảo đầu vào (I; I0.0-I15.7): CPU sẽ truy cập các đầu vào vật lý tại đầu mỗi chu kỳ quét và ghi dữ liệu tương ứng vào bộ đệm ảo. Định dạng truy cập: Vùng đệm ảo đầu ra (Q; Q0.0-Q15.7): Cuối mỗi chu kỳ quét, CPU S7-200 sẽ truy cập dữ liệu từ bộ đệm ảo xuất ra các đầu ra vật lý. Định dạng truy cập: Vùng nhớ biến (V; VB0-VB5119): Vùng nhớ này thường để lưu các kết quả trung gian của chương trình. Định dạng truy cập: Vùng nhớ bít (M; M0.0-M31.7): Vùng nhớ này thường để lưu các kết quả trung gian của một thao tác hoặc các thông tin điều khiển khác. Trạng thái nguồn cung cấp không ảnh hưởng tới vùng nhớ này Định dạng truy cập: Vùng nhớ bộ đếm tốc độ cao (HC; HC0-HC5): Bộ đếm tốc độ cao hoạt động độc lập với chu kỳ quét của PLC. Current value là một giá trị đếm 32 bit có dấu, là giá trị chỉ đọc và được gán địa chỉ dưới dạng double word. Định dạng truy cập: Vùng nhớ thời gian (T; T0-T255): Vùng nhớ này dùng cho các bộ thời gian của S7-200. Đối với một bộ timer có hai hình thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo timer bit hoặc current value. Định dạng truy cập: . Vùng nhớ bộ đếm (C; C0-C255): Vùng nhớ này dùng cho các bộ đếm của S7-200. Đối với một bộ counter có hai hình thức truy cập vùng nhớ, truy cập theo counter bit hoặc current value. Định dạng truy cập: Vùng nhớ thanh ghi tổng (AC; AC0-AC3): Thanh ghi tổng thường được dùng để truyền tham số vào và ra cho các thủ tục, lưu trữ các kết quả trung gian của một phép tính. Định dạng truy cập: Vùng nhớ đặc biệt (SM): Vùng nhớ này cung cấp các bit truyền thông giữa CPU và chương trình. Các bít này được dùng để lựa chọn và điều khiển một số chức năng đặc biệt của CPU S7-200. Định dạng truy cập: Vùng nhớ trạng thái điều khiển tuần tự (S): Vùng nhớ này được dùng khi cần lập chương trình theo logic điều khiển tuần tự. Định dạng truy cập: Vùng nhớ đầu vào tương tự (AI): S7-200 chuyển một giá trị tương tự thành một giá trị số có độ lớn 16 bít. Do độ lớn dữ liệu truy cập là một từ, mặt khác khi truy cập đầu vào tương tự luôn sử dụng định dạng theo từ do vậy địa chỉ byte cao luôn là số chẵn.Ví dụ AIW0, AIW2, AIW4. Giá trị đầu vào analog dưới dạng chỉ đọc. Định dạng truy cập: Vùng nhớ đầu ra tương tự (AQ): S7-200 chuyển một giá trị số có độ lớn 16 bít thành một giá trị tương tự dưới dạng dòng điện hoặc điện áp tỷ lệ với giá trị số đó. Do độ lớn dữ liệu chuyển đổi là một từ, nên địa chỉ byte cao luôn là số chẵn. Ví dụ AQW0, AQW2, AQW4. Giá trị đầu ra analog dưới dạng chỉ ghi. Định dạng truy cập: NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CỦA S7-200 CPU22U w Trong S7-200 cho phép lựa chọn 3 ngôn ngữ lập trình: - Ngôn ngữ LADDER (LAD) - Ngôn ngữ STL - Ngôn ngữ FBD w 3 ngôn ngữ này về mặt hình thức có thể chuyển đổi lẫn cho nhau. Việc lựa chọn ngôn ngữ lập trình là tuỳ theo thói quen, sở thích cũng như kinh nghiệm của người sử dụng. Ngôn ngữ LADDER: w Là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ dựa trên cơ sở sơ đồ trang bị điện, việc kết nối lập trình đồ hoạ giống với việc thiết lập các sơ đồ relay-contactor. Một chương trình nguồn viết bằng LAD được tổ chức thành các network, mỗi network thực hiện một công việc nhỏ. w S7-200 đọc chương trình từ trên xuống dưới, từ trái qua phải, sau đó lặp lại ở vòng quét tiếp theo. Ví dụ ngôn ngữ LADDER Ngôn ngữ STL: w Là ngôn ngữ lập trình dưới dạng Text gần giống với lập trình hợp ngữ trong vi điều khiển và vi xử lý, là một ngôn ngữ mạnh cho phép tạo ra một chương trình mà LAD hoặc FBD rất khó tạo ra. Một chương trình viết dưới dạng STL được tổ chức thành các network, mỗi network thực hiện một công việc nhỏ. w S7-200 đọc chương trình từ trên xuống dưới, sau đó lặp lại ở vòng quét tiếp theo. Ví dụ ngôn ngữ STL Ngôn ngữ FBD w Là ngôn ngữ lập trình đồ hoạ dựa trên cơ sở kết nối các khối hàm, sử dụng các ký hiệu logic giống với đại số boolean. Các hàm toán học phức tạp cũng được thể hiện dưới dạng khối với các đầu vào đầu ra thích hợp. w S7-200 đọc chương trình từ trên xuống dưới, từ trái qua phải, sau đó lặp lại ở vòng quét tiếp theo. Ví dụ ngôn ngữ FBD Bản toán hạng và gới hạn cho phép CPU224 MỘT SỐ LỆNH CƠ BẢN TRONG S7-200: Lệnh về bit: Timer: TON, TOF, TONR. TON: Delay On. TOF: Delay Off. TONR: Delay On có nhớ TON: IN: BOOL: cho phép Timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW,LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) Txxx: số hiệu Timer. Trong S7_200 có 256 Timer, ký hiệu từ T0-T255 w Các số hiệu Timer trong S7_200 như sau: 6.2.2 TOF: IN: BOOL: cho phép Timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW,LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) 7.2.3 TONR: IN: BOOL: cho phép Timer. PT: Int: giá trị đặt cho timer(VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, AIW, T, C, AC, Constant, *VD, *LD, *AC) 6.3 Counter: 6.3.1 Counter Up(đếm lên): CU: kích đếm lên Bool R:reset Bool PV:giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, AC, T, C, Constant, *VD, *AC, *LD, SW Mô tả: Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 Word) được tăng lên 1. Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV(Preset value), ngõ ra sẽ được bật lên ON. Khi chân Reset được kích (xung lên) giá trị hiện tại bộ đếm và ngõ ra được trả về 0. Bộ đếm ngưng đếm khi giá trị bộ đếm đạt giá trị tối đa là 32767 (216 – 1) 6.3.2 Counter Down(đếm xuống): CU: kích đếm lên Bool R:reset Bool PV:giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, AC, T, C, Constant, *VD, *AC, *LD, SW Mô tả: Khi chân LD được kích (xung lên) giá trị PV được nạp cho bộ đếm. Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm (1 Word) được giảm xuống 1. Khi giá trị hiện tại của bộ đếm bằng 0, ngõ ra sẽ được bật lên ON và bộ đếm sẽ ngưng đếm. Counter Up/Down (đếm lên/xuống): Cxxx: số hiệu counter (0-255) CU: kích đếm lên Bool CD: kích đếm xuống Bool R:reset Bool PV:giá trị đặt cho counter INT PV: VW, IW, QW, MW, SMW, LW, AIW, AC, T, C, Constant,*VD, *AC, *LD, SW Mô tả: Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CU, giá trị bộ đếm (1 Word) được tăng lên 1. Mỗi lần có một xung cạnh lên ở chân CD, giá trị bộ đếm được giảm xuống 1. Khi giá trị hiện tại lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt PV(Preset value), ngõ ra sẽ được bật lên ON. Khi chân R được kích (xung lên) giá trị bộ đếm và ngõ Out được trả về 0. - Giá trị cao nhất của bộ đếm là 32767 và thấp nhất là –32768. Khi giá trị bộ đếm đạt ngưỡng. 6.4. Lệnh MOVE: Trong S7_200 có các hàm Move sau: - Move_B: Di chuyển các giá trị cho nhau trong giới hạn 1 Byte - Move_W: Di chuyển các giá trị nguyên cho nhau trong giới hạn Word - Move_DW: Di chuyển các giá trị nguyên cho nhau trong giới hạn 1 DWord - Move_R: Di chuyển các giá trị thực cho nhau trong giới hạn 1 Dint 6.4.1 Move_B: EN: ngõ vào cho phép IN Ngõ vào: VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT Ngõ ra VB, IB, QB, MB, SB, SMB, LB, AC, *VD, *LD, *AC Khi có tín hiệu ở ngõ cho phép, lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong (IN) sang ô nhớ trong OUT. 6.4.2 MOVE_W: EN: ngõ vào cho phép IN Ngõ vào: VW, IW, QW, MW, SW, SMW, LW, T, C, AIW, Constant, AC, *VD, *AC, *LD OUT Ngõ ra: VW, T, C, IW, QW, SW, MW,SMW, LW, AC, AQW, *VD,*AC, *LD Khi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong (IN) sang ô nhớ trong OUT 6.4.3 MOVE_DW EN: ngõ vào cho phép IN Ngõ vào: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, HC, &VB, &IB, &QB, &MB, &SB, &T, &C, &SMB, &AIW, &AQW AC, Constant,*VD, *LD,*AC OUT Ngõ ra: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC Khi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong (IN) sang ô nhớ trong OUT 7.4.4 MOVE_R EN: ngõ vào cho phép IN Ngõ vào: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, Constant, *VD, *LD, *AC OUT Ngõ ra: VD, ID, QD, MD, SD, SMD, LD, AC, *VD, *LD, *AC Khi có tín hiệu ở ngõ cho phép,lệnh sẽ chuyển nội dung của ô nhớ trong (IN) sang ô nhớ trong OUT 6.5. Các lệnh so sánh: So sánh byte: Tương tự các hàm so sánh cho Byte, ta cũng có các lệnh so sánh cho số Int, Dint, Real 7. CÁCH KẾT NỐI PLC VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH. Để có thể giao tiếp giữa máy tính và PLC trong quá trình Download hoặc Upload cho PLC, trước tiên ta phải chọn cổng giao tiếp: Trường hợp cáp giao tiếp là cáp USB thì cổng giao tiếp phải chọn USB. Trường hợp cáp giao tiếp là cáp COM thì phải chọn đúng cổng giao tiếp của máy tính. - Để chọn cổng giao tiếp, vào mục Communication, chọn Set PG/PC Interface. Hình 1.23 Liên kết PLC với máy tính. Sau đó chọn Properties của PC/PPI cable (PPI). Trong Tab PPI: chọn đúng tốc độ Bauds ở phần Transmission Rate: Tốc độ để mặc định là 9600, tốc độ Baud mặc định ở cáp cũng là 9600 ( tốc độ Baud này chỉ áp dụng đối cáp cổng COM), trên cáp COM, cho phép ta chọn nhiều mức tốc độ Baud khác nhau. Trong phần Local Connection: cho phép ta chọn loại cổng kết nối. Sau khi chọn cổng COM, bước kế tiếp ta phải chọn địa chỉ PLC, thông thường địa chỉ mặc định của PLC là 2, nếu địa chỉ PLC khác 2 thì ta phải chọn địa chỉ trước khi thực hiện việc Communication. Trường hợp nếu không biết địa chỉ PLC ta thực hiện như sau: Vào phần Communication, chọn Search all baud rate sau đó double click vào phần double-click to refresh khi đó chương trình sẽ tự nhận địa chỉ PLC. Sau khi chọn xong cổng Com cũng như địa chỉ PLC, ta thực hiện việc Download cũng như Upload Chọn mũi tên xuống cho việc Download,mũi tên lên cho việc upload CHƯƠNG III: MÔ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM GIAO TIẾP PLC VỚI WINCC’’ Giới thiệu mô hình Mô hình dây chuyền là một hệ thống băng dàn con lăn vận chuyển kính khi sản phẩm kính đi qua cảm biến quang sẽ đưa tín hiệu về PLC xử lý xuất dữ liệu lên màn hình giám sát. Cấu trúc Mô hình đồ án: Động cơ DC Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM.  Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. ở đây ta chỉ nghiên cứu động cơ DC trong dân dụng chỉ hoạt động với điện áp 24V trở xuống . Cảm biến quang Là thiết bị có khả năng cảm nhận các tín hiệu điều khiển vào, ra. Có vai trò đo đạc các giá trị. - giới hạn cảm nhận với đại lượng của vật cần đo. Cảm biến quang được sử dụng tia sáng để phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của đối tượng của các vật đi qua nó. - Mã sản phẩm: CDR-10X - Khoảng cách phát hiện vật : 10cm - Nguồn cung cấp: 10VDC đến 30VDC - Dòng tối đa : 25 mA - Ngõ ra: NPN & PNP, dòng 150 mA - Có 4 dây: + Xám nguồn 24VDC + Xanh dương GND + Đen tín hiệu ngõ vào không đảo + Trắng tín hiệu bgox vào đảo Sơ đồ nguyên lý nguồn điều khiển: Sơ đồ nguyên lý Driver đọc tín hiệu từ cảm biên quang: Sơ đồ nguyên lý điều khiển Động cơ và Chuông: Sơ đồ Mạch in GIỚI THIỆU WINCC Giới thiệu về WinCC WinCC ( Windows Control Center ): là chương trình kết hợp với PLC dùng để giám sát, thu thập dữ liệu và điều khiển các hệ thống tự động hóa quá trình sản xuất. nó là một chương trình HMI (Human Machine Interface) hổ trợ người dùng lập trình thiết kế giao diện người – máy. WinCC là hệ thống trung tâm điều khiển của cả hệ thống, nó cung cấp các tính năng như: hiển thị hình ảnh, các số liệu, lưu trữ dữ liệu, cảnh báo, giao diện than thiện, dễ điều khiển… Dưới đây là cách thức tạo một dự án mẫu: Đầu tiên là mở giao diện WinCC: Vào menu => simatic => WinCC => windows control Center 7.0. Hình 1.3 . Cách vào WinCC 7.0 Khi đó màn hình sẽ hiện lên thông báo tạo mới dự án như sau: Single User Project :tạo dự án với 1 máy chủ. Multi-User Project : tạo dự án với nhiều máy tính nối mạng. Client Project :tạo dự án với 2 máy kết nối nhau. Nhấn chọn Single User Project và OK. Hình 1.4 Tạo 1 project mới (1) Sau đó hộp thoại mới xuất hiện để tạo tên dự án và nơi lưu trữ như hình: Hình 1.4 Tạo 1 project mới (2) Khi đó cửa sổ soạn thảo giao diện xuất hiện như hình: Hình 1.5 Giao diện làm việc khi tạo project Để kết nối với PLC thì cần liên kết với DRIVER. Chọn phải chuột vào Tag Management và chọn Add New Driver: Hình 1.6 Kết nối PLC với máy tính (1) Khi đó hộp thoại Add New Driver xuất hiện và chọn OPC.CHN và chọn OK. Hình 1.7 Kết nối PLC với máy tính (2) Tạo biến nội Trong WinCC có 2 cách tạo biến là Biến nội :là các vùng nhớ có sẳn trong WinCC nhằm mô phỏng hệ thống trên giao diện WinCC như một PLC ảo và biến ngoại dùng để kết nối giữa PLC thực tế và giao diện WinCC phần này sẽ được nói đến trong phần giới thiệu về PC ACCESS trong phần tiếp theo. Để tạo các biến nội thì trong mục Internal tags nhấp phải chuột chọn new tags Hình 1.8 Tạo biến nội Sau đó đặt tên cho biến đó và chọn kiểu của biến vừa thiết lập với: Binary tag: kiểu nhị phân. Unsigned 8 - bit value:kiểu số nguyên 8 bit không dấu. Signed 8 - bit value: kiểu số nguyên 8 bit có dấu. Unsigned 16 - bit value: kiểu số nguyên 16 bit không dấu. Signed 16 - bit value: kiểu số nguyên 16 bit có dấu. Unsigned 32 - bit value: kiểu số nguyên 32 bit không dấu Signed 32 - bit value: kiểu số nguyên 32 bit có dấu Floating Point Number 32 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn của IEEE 754 Floating Point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 32 bit theo tiêu chuẩn của IEEE 754 Text tag 8 bit character set: kiểu ký tự 8 bit. Text tag 16 bit character set: kiểu ký tự 16 bit. Raw Data type: kiểu dữ liệu thô. Hình 1.8 Tạo kiểu dữ liệu cho biến Sau đó biến được tạo ra trong thư viện, các biến khác thực hiện tương tự sau khi tạo xong thì liên kết các biến này với các phần trong giao diện: Hình 1.9 Biến sau khi tạo Thiết lập giao diện và các thuộc tính Để thiết lệp giao diện điều khiển thì trong giao diện WinCC click chuột phải vào Graphics Dedigner chọn new picture: Sau đó click chuột phải vào nó và chọn rename picture để đổi tên Hình 1.10 Tạo giao diện hoạt động (1) cần dùng và nhấp dúp vào để bắt đầu thiết kế giao diện điều khiển: Hình 1.11 Tạo giao diện hoạt động (2) Sau đó một một file ảnh được tạo với tên mặc định là “NewPdl0.Pdl” để đổi tên file ảnh vừa tạo, nhấp chọn file ảnh và phải chuột chọn “Rename picture” Hình 1.12 Tạo giao diện hoạt động (3) Khi đó trên màn hình hiển thị hộp thoại “New Name”: Cửa sổ Graphics Designer: Giao diện ban đầu của cửa sổ Graphics Designer: Hình 1.13 Giao diện của cửa sổ Graphics Designer Hình ảnh quá trình: Tất cả các đối tượng hình cần dùng cho hình ảnh quá trình được lấy trong thư viện của WinCC hoặc có thể tự thiết kế mới. Trên bảng chọn lệnh vào View chọn Library Hoặc cũng có thể nhấp vào biểu tượng Library trên thanh công cụ Hình 1.14 Quá trình lấy các hình mẫu Hộp thoại Library xuất hiện như trên, để lấy hình ảnh ra ngoài làm việc cần nhấp chọn và kép thả ra ngoài giao diện Tạo nút nhấn: Trong bảng các đối tương điều khiển vào “Window Objects” chon vào biểu tượng “Button” Sau khi tạo nút nhấn xuất hiện hộp thoại: Nút nhấn Đạt tên nút nhấn Liên kết với file ảnh khi được nhấn Lựa chọn file ảnh liên kết Hình 1.15 Tạo nút nhấn Cách lập trình nút nhấn: nhấp phải chuột chọn Properties của nút nhấn vừa tạo. Hộp thoại “Objects Properties” xuất hiện. Chọn tab “Events” >> “Button” >> “Mouse”. Lập trình cho nút nhấn dùng lập trình C chọn “Mouse Action” phải chuột chọn “C-Action” Hình 1.16 Lập trình nút nhấn (1) Hộp thoại “Edit Action” : Tập lệnh cơ bản trong WinCC Vùng lập trình Kiểm tra lỗi Hình 1.17 Lập trình nút nhấn (2) Ví dụ: Tạo nút nhấn “Hoạt động” theo yêu cầu khi nhấn thì đặt biến “bien_1” kiểu binay lên mức 1. Hình 1.18 Lập trình nút nhấn (3) d. Một số lệnh thường dùng trong chương trình SetTagBit: Cú pháp: Bool SetTagBit(Tag Tag_Name, short int value) Nội dung: Định giá trị cho một Tag có kiểu dữ liệu là Binary. SetTagByte Cú pháp: Bool SetTagByte(Tag Tag_Name, byte value) Nội dung: Định giá trị cho một Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit. SetTagSByte Cú pháp: Bool SetTagSByte(Tag Tag_Name, signed char value) Nội dung: Định giá trị cho một Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit có dấu. Tương tự có các hàm SetTagWord, SetTagDWord . . . GetTagBit Cú pháp: Bool GetTagBit(Tag Tag_Name) Nội dung: Lấy giá trị hiện tại của một Tag có kiểu dữ liệu là Binary. GetTagByte Cú pháp: Bool GetTagByte(Tag Tag_Name) Nội dung: Lấy giá trị hiện tại của một Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit. GetTagSByte Cú pháp: Bool GetTagBit(Tag Tag_Name) Nội dung: Lấy giá trị hiện tại của một Tag có kiểu dữ liệu là 8 bit có dấu. Tương tự có các hàm GetTagWord, GetTagDWord . . . Các hàm điều khiển thường dùng: Thoát khỏi Runtime: Cú pháp: Bool DecactivateRTProject() Nội dung: Thoát khỏi chương trình WinCC đang chạy Runtime Thoát khỏi WinCC: Cú pháp: Bool ExitWinCC() Nội dung: Thoát khỏi chương trình WinCC, kể cả WinCC Explorer Các hàm xử lý tính toán: Các hàm tính toán trên bit: Tạo và thực thi vùng nhập/xuất dữ liệu (I/O Field): Trong bảng các đối tượng điều khiển vào “Smart Objects” chọn vào biểu tượng “Button”. Sau khi tạo vùng nhập/xuất dữ liệu xuất hiện hộp thoại: Định dạng kiểu, màu và cỡ chữ I/O Field Liên kết với biến cần nhập/xuất dữ liệu Thời gian cập nhật giá trị vào biến Thiết lập kiểu I/0 là nhập hoặc xuất hoặc cả hai - WinCC (Windows Control Center) là phần mền tích hợp giao diện cho phép kết hợp phần mền điều khiển với quá trình tự động hóa. Những thành phần dễ sử dụng của WinCC giúp tích hợp những ứng dụng mới hoặt có sẵn mà không gặp bất cứ trở ngại nào. - Đặt biệt, với WinCC, người sử dụng có thể tạo ra một giao diện điều khiển giúp quan sát mọi hoạt động của quá trình tự động hóa một cách dàng. - Phần mền này có thể trao đổi dữ liệu trực tiếp với nhiều loại PLC của các hãng khác nhau như Siemen, Mitsubishi, Allen Bradley, vv…nhưng nó đặt biệt truyền rất tốt với PLC của hãng Siemens. 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 có một bộ chuyển đổi từ chuẩn RS-232 sang chuẩn RS-485 của PLC. - WinCC còn có đặt điểm là đặt tính mở. Nó sử dụng một cách dễ dàng với các phần mềm chuẩn và phần mền của người sủ dụng, tạo giao diện người- máy đáp ứng nhu cầu thực tế một cách chính xác. Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của họ thông qua giao diện mở rộng của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống. - Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có qui mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có qui mô toàn công ty như việc tích hợp với những hệ thống cấp cao. WinCC có thể sử dụng trên cơ sở qui mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của Siemens có mặt trên khắp thế giới. GIỚI THIỆU VỀ PC ACCESS PC Access là phần mềm dùng để tạo các biến ngoại nhằm liên kết giữa các công cụ điều khiển và hiển thị WinCC và các ô nhớ trong PLC để có thể điều khiển các ngõ ra trong PLC và hển thị chùng lên WinCC. Giao diện của chương trình như sau: Hình 1.20 Giao diện khởi động PC Access Để tạo các biến ngoại thì trước tên đặt tên cho PLC ảo trong chương trình PC access bằng cách click chuột phải vào MicroWin(com1) và chọn New PLC. Sau đó giao điện PLC Properties hiện và và tiến hành đặt tên cho PLC ảo là New PLC như hình: Để tạo các biến cho chương trình thì click chuột phải vào New PLC và chọn new Item, sau đó giao diện đặt biến hiện ra để đặt tên, địa chỉ ô nhớ, kiểu dữ liệu của biến đó: Hình 1.21 Tạo biến liên kết trong PC Access Các biến khác cũng làm tương tự sau đó tiến hành Save chương trình vừa tạo. Chương IV: THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH 1. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: KHỞI ĐỘNG ĐẶT SẢN PHẨM CẦN ĐẾM RESET ĐẾM LẠI TỪ ĐẦU SẢN PHẨM CHẠY TRÊN DÀN CON LĂN HIỆN THỊ SẢN PHẨM TRÊN DAO DIỆN WIN CC CẢM BIẾN NHẬN SẢN PHẨM SẢN PHẨM ĐẾM ĐỦ BÁO CHUÔNG DÀN CON LĂN DỪNG LẠI ĐUA SP RA NGOÀI 2. THIẾT KẾ DAO ĐIỆN DIỆN ĐIỀU KHIỂN: Dựa vào yêu cầu của bài toán và phần hướng đẫn thiết kế giao diện phần trên ta thiết kế được giao diện như sau: 3. TẠO BIẾN NGOẠI: Dựa vào lý thuyết đã nêu trong phần PC ACCESS thì phải tạo các biến như hình dưới và add vào chương trình WinCC: 4. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN: 5.KẾT QUẢ THỰC HIỆN CHẠY CHƯƠNG TRÌNH: Sau khi thiết kế thi công chương trình, chương trình chạy đã thu được một số kết quả như sau: CHƯƠNG V: KẾT LUẬN Kết luận: Các vấn đề đã làm được: Đã tìm hiển rõ và thực hành thành thạo với chương trình điều khiển ứng dụng nhiều trong công nghiệp là WinCC như: thiết kế giao diện điều khiển từ nút nhấn, nhập và xuất các giá trị lên PLC và máy tính, tạo các hiệu ứng động flash… Thiết kế mạch điều khiển đơn giản chạy ổn định. Giao diện đơn giản dễ sử dụng . Nhược điểm: Dữ liệu chuyề về hiển thị chậm. Giá thành sản phẩm cao Hướng phát triển đề tài Kết hợp với điều khiển cắt kính sau đó đếm sản phẩm. Kết hợp quá trình bốc kính tụ động đếm sản phẩm làm được. TÀI LIỆU THAM KHẢO: LẬP TRÌNH VỚI S7& WINCC – TS. TRẦN THU HÀ, KS. PHẠM QUANG HUY – NHÀ XUẤT BẢN HỒNG ĐỨC. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG S7_200 – HÀ VĂN TRÍ – CÔNG TY THHH TM&DVKT SIS. DATASHEET CỦA S7_200 SIEMENS, TCA. HELP TRONG STEP 7 MICROWIN 4.0 www.dientuvietnam.net