Nghiên cứu sử dụng biến tần điều khiển tốc độ các máy bơm nước và ổn định áp suất trong đường ống (SCADA cho trạm bơm nước)

Hệ số tỷ lệ của số hạng đầu ở ngõ ra vòng lặp Kd : Hệ số tỷ lệ của số hạng sai lệch Đơn giản hơn ta có: Mn = MPn + MIn + MDn Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 41 Trong đó: Mn : Giá trị tính toán ở ngõ ra của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n MPn : Giá trị số hạng tỷ lệ của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n. MIn : Giá trị số hạng tích phân của vòng lặp tại thới điểm lấy mẫu n MDn : Giá trị số hạng sai lệch của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n. Số hạng tỷ lệ: MPn = Kc * (SPn - PVn) Trong đó: MPn : Giá trị số hạng tỷ lệ của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n Kc : Độ lợi vòng lặp SPn : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n. PVn : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n. Số hạng tích phân: MIn = Kc * Ts / Ti * (SPn - PVn) + MX - Trong đó: MIn : Giá trị số hạng tích phân của vòng lặp tại thới điểm lấy mẫu n Kc Độ lợi vòng lặp SPn : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n. PVn : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n. Ts : Thời gian lấy mẫu của vòng lặp Ti : Chu kỳ tích phân của vòng lặp ( thời gian tích phân hay reset) MX : Giá trị số hạng tích phân của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu (n-1) (tổng tích phân hay độ dốc). Số hạng sai lệch: MDn = Kc * Td/Ts * (SPn - PVn) - (SPn-1 - PVn-1) Nếu SP = const thì ta có SPn = SPn-1CE. Do vậy: MDn = Kc * Td/Ts * (PVn-1 - PVn) Trong đó: MDn : Giá trị số hạng sai lệch của vòng lặp tại thời điểm lấy mẫu n. Kc Độ lợi vòng lặp Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 42 SPn : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n. PVn : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n. SPn-1 : Giá trị điểm đặt tại thời điểm lấy mẫu n-1 PVn-1 : Giá trị biến xử lý tại thời điểm lấy mẫu n-1. Ts : Thời gian lấy mẫu của vòng lặp Td : Chu kỳ sai lệch của vòng lặp (thời gian vi phân hay rate). Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 43 Chương 3 : TÌM HIỂU S7-200 PC ACCESS 3.1 TỔNG QUAN VỀ S7-200 PC ACCESS : 3.1.1 Giới thiệu : PLC S7-200 Simatic được thiết kế để giải quyết những vấn đề giao tiếp và các nhu cầu của mạng làm việc bằng cách hỗ trợ không chỉ ở những mạng làm việc đơn giản nhất mà còn ở những mạng phức tạp hơn. PLC Simatic S7-200 cũng cung cấp các công cụ cho phép giao tiếp với nhiều thiết bị khác nhau. Chẳng hạn như : máy in, cân trọng lượng… mà sử dụng chính các giao thức của chúng. PC Access là một OPC Server dành riêng cho PLC Simatic S7-200. PC Access có thể làm việc với bất kỳ chuẩn OPC Client như : Excel Client, Protool/Pro Client, Visual Basic Client. S7-200 PC Access giúp cho việc thiết lập và xác định cấu hình của mạng làm việc một cách dễ dàng và đơn giản. Tuy nhiên S7-200 PC ACCESS không hỗ trợ giao tiếp với các sản phẩm khác của Simatic như : S7-300 hay S7-400. 3.1.2 Những tiện ích của PC ACCESS : • Xây dựng một OPC Test Client. • Có thể đưa Excel Client vào để có thể quan sát được những bảng tính. • Cung cấp giao diện chuẩn cho bất kỳ OPC Client. • Tích hợp bảng biểu tượng Micro/Win bao gồm biểu tượng nhận xét. • Làm đơn giản giao diện người dùng (User Interface) giúp cho việc cài đặt và xác định cấu hình nhanh chóng. • Time Stamp cho biết thời gian mỗi tag được cập nhật (khi sử dụng Test Client). • Sự cải tiến trong việc chọn lựa. Chẳng hạn như việc thông báo giới hạn trên (Hight) và dưới (Low). • Có thể làm việc với tất cả các kiểu dữ liệu của PLC S7-200. • Không hạn chế số lượng Item được đọc hay viết. • PC Access cung cấp phương thức để những bộ điều khiển nhỏ có thể cải tiến về : 9 Các thao tác. 9 Sự phục vụ. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 44 • Sự bảo dưỡng các máy móc, những chương trình ứng dụng và khả năng thực hiện dễ dàng . ) Sự cải tiến này làm cho việc truy cập dữ liệu, điều khiển và giám sát được thực hiện một cách dễ dàng. 3.1.3 Khả năng giao tiếp của PC Access : PC Access Channel Thiết bị giao tiếp Số lượng PLC kết nối Ethernet CP243-1 or CP243-1 IT 8 PPI multi-master Cable thông minh PPI 8 PPI multi-master Cable thông minh PPI RS232 PPI multi-master Moderm bên trong hoặc là bên ngoài (được sử dụng với 1 cable thông minh PPI) 8 PPI, MPI, DP Card giao tiếp Siemens CP. 4 PPI multi-master Seimens MC40 Cell Modem hay radio Moderm (được sử dụng với 1 cable thông minh PPI) 8 3.1.4 Xác định tốc độ baud và địa chỉ network : PLC S7-200 hỗ trợ 1 mạng làm việc chủ - tớ (master – slave), PLC S7-200 có thể là chủ (master) hay tớ (slave). Trong khi đó, S7-200 PC Access luôn là chủ (master). Tất cả các thiết bị (device) giao tiếp trong network thì đều phải được xác định cấu hình để có thể truyền dữ liệu tại cùng một tốc độ baud. Vì vậy, tốc độ baud nhanh nhất trong network được xác định bởi tốc độ chậm nhất của thiết bị nối tới network đó. Bảng liệt kê tốc độ baud khi sử dụng S7-200 trong network Network Baud Rate Standard Network 9.6 kbaud đến 187.5 kbaud Network sử dụng EM 277 9.6 kbaud đến 12 Mbaud Network sử dụng FreePort Mode 1200 baud đến 115.2 kbaud Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 45 Địa chỉ của mỗi thiết bị được đăng ký trong network phải là duy nhất trong network đó. Địa chỉ duy nhất này đảm bảo dữ liệu được truyền hay được phục hồi từ đúng thiết bị được yêu cầu. S7-200 đưa ra địa chỉ network là từ 0 đến 126. Đối với S7-200 có 2 Port, mỗi Port có một địa chỉ network. Bảng liệt kê địa chỉ network mặc định của các thiết bị S7-200 S7-200 Device Địa chỉ mặc định S7-200 PC Access 0 HMI (TD 200, TP hay OP) 1 S7-200 CPU 2 3.1.5 Các giao thức của S7-200 PC Access trong network: S7-200 CPU bỗ trợ nhiều khả năng giao tiếp, cho phép xác định cấu hình network để có thể thi hành các chức năng mà ứng dụng yêu cầu. Network có thể hỗ trợ một hay nhiều nghi thức giao tiếp sau: 3.2 Point-To-Point Interface (PPI) 3.3 Multi-Point Interface (MPI) 3.4 PROFIBUS 3.5 TCP/IP S7-200 PC Access sử dụng PPI, Ethernet hay Modem để có thể đọc dữ liệu từ tám PLC cùng một lúc. Nó có thể tạo ra hơn tám PLC trong cùng một project. Tuy nhiên dựa vào cấu hình mặc định thì chỉ có tám PLC là có thể được tích cực cùng một lúc. Trong phần này đề cập đến PPI network và Ethernet network. PPI network : Trong PPI network có các trường hợp cụ thể sau : Single-master network : Hình sau minh họa mạng làm việc đơn chủ (single-master network) Single-Master Network Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 46 Trong single-master network này, trạm chương trình và S7-200 được nối với nhau thông qua cáp PC/PPI hay một card có bộ xử lý giao tiếp (CP) được cài đặt ở trạm chương trình. Trong hình minh họa trên S7-200 PC Access trên máy tính là master, S7-200 là slave. Đối với một cấu hình single-master PPI thì phải xác định cấu hình S7-200 PC Access để sử dụng nghi thức PPI hoặc là single-master, multi- master hay là PPI Advanced Multi-Master-Network : Hình sau minh họa mạng làm việc đa chủ (multi-master network) S7-200 PC Access và HMI truy cập đến một PLC S7-200 S7-200 PC Access sử dụng CP hay cable PC/PPI để kết nối tới S7-200, S7- 200 PC Access và HMI đều sử dụng chung một network. Cả hai S7-200 PC Access và thiết bị HMI (chẳng hạn như TD200, TP hay OP) đều là master và đều có địa chỉ network riêng biệt. S7-200 CPU là slave. Đối với một network có nhiều master truy cập tới một slave thì nên sử dụng cable PPI Multi-Master. Cable này sẽ tự động điều chỉnh cấu hình để phù hợp việc thiết lập. S7-200 PC Access và HMI truy cập đến nhiều PLC Trong hình minh họa này, PC Access và HMI đều muốn lấy dữ liệu từ bất kỳ S7-200 CPU slave. S7-200 PC Access và HMI đều sử dụng chung một network và cả hai đều là master trong network này. Tất cả các device (master và slave) đều phải Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 47 có địa chỉ network khác nhau. Đối với một network PPI có nhiều master và nhiều slave thì phải xác định cấu hình S7-200 PC Access để sử dụng nghi thức PPI với nhiều master driver. Trong trường hợp này sử dụng PPI Advanced là tốt nhất. Hình sau minh họa mạng công nghiệp Ethernet (Industrial Ethernet Network) : Industrial Ethernet Network Module Ethernet CP243-1 là một xử lý giao tiếp dành cho họ S7-200, cho phép S7-200 PLC liên kết với mạng công nghiệp Ethernet. 3.2 CỬA SỔ LÀM VIỆC CỦA S7-200 PC ACCESS : S7-200 PC Access bao gồm OPC Server và các phần tử Client, S7-200 PC Access đưa ra nhiều phương thức để truy cập và hiển thị những thông tin. Hình sau minh họa các thành phần trong cửa sổ của S7-200 PC Access : Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 48 Các đối tượng nằm trong OPC Server của các project được sắp xếp theo một cấu trúc cây (phân cấp). Cấu trúc cây hiển thị trong của sổ project thì giống với trong cửa sổ explore. Chỉ có những icon trong đối tượng là khác. Các đối tượng nằm trong OPC Client (Test Client) được sắp xếp theo một danh sách. 3.2.1 tree view: Nằm ở khu vực phía trên bên trái của cửa sổ,cung cấp tổng quan cấu trúc cây phân cấp của PLC và Folder hiện có nó tạo ra các Item (data point) để OPC Client nằm trong mạng làm việc S7-200 có thể truy cập được tree view bao gồm: • Microwin bao gồm thông tin access point icon. Access point tượng trưng cho kiểu kết nối hay la network để cho PC access giao tiếp với S7-200 PLC • PLC1: PLC kết nối tới PC access thông qua network với một nghi thức giao tiếp xác định. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 49 • Folder: server cho phép các Itern folder được đưa vào project. Iterm folder cho phép thực hiện việc tổ chức dữ liệu OPC vào thành một nhóm hợp lý để phù hợp với chương trình.Sử dụng các Itern folder để tạo nhiều Iterm trên cùng một PLC, điều này rất hữu ích khi một PLC riêng lẻ điều khiển một số lượng các bộ phận máy móc giống nhau. Dựa trên chuẩn OPL Client, việc sử dụng các icon folder cho phép tổ chức dữ liệu OPC thành một danh sách Item nhỏ hơn. Từ danh sách này có thể tìm kiếm một Item Server dễ dàng hơn khi duyệt qua server. 3.2.2 Item view: Nằm ở bên phải phía trên cửa sổ, ở đó item được tạo ra và được liệt kê thành bảng. cửa sổ này hiển thị sự phân cấp các folder và item, các folder và item này quan hệ với cấu trúc cây đang được chọn nằm ở phía bên trái. những folder có thể được chọn bên trong item view, điều này dẫn đến sự lựa chọn hiện tại trong tree view bị thay đổi. • Name: tên có thể dài tối đa 32 kí tự. tên có thể là các kí tự chữ số, kí tự gạch dưới và nằm trong bảng ASCII 128. Ký tự đầu tiên phải là chữ cái và chỉ là ký tự mở rộng, không phải là từ khoá.. tên Utem nay phải là duy nhất trong cùng Folder • Item ID: là tên của một Item tên này phải là duy nhất, bao gồm đường dẫn (điểm truy cập Server, PLC, folder, tên Item ) để truy cập Item. • Run-time name : nếu một item cần sử dụng nhưng không tồn tại trong server thì khi đó, Client sẽ sử dụng cấu trúc Run-Time Name để tạo ra một Item Run-Time Name là chuổi bao gồm thông tin ở dưới dạng đặc trưng cửa một Server. Khi đó Server sử dụng thông tin này để đọc dịa chỉ của thiết bị. Cú pháp : Tag [NET Adress] [,][Adress,][,][Type,] Ví dụ : VB0, BYTE, RW Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 50 Nhãn này sẽ đọc đia chỉ VB0 sử dụng access point mạc định là Microsystems, sử dụng PPI(point to point interface) địa chỉ là 2 nhãn này nhãn nay sẽ đọc dữ liệu dưới dạng byte và truy cập Read/write • Address :kiểu vùng nhớ của PLC và địa chỉ cưa vùng nhớ • Data type: kiểu dử liệu phải đúng qui tắc(canonical data type)tương ứng trong phạm vi PLC • EU low:Engineer Unite low, là tầm giá trị thấp của Item. • EU hight: Engineer Unite high, là tầm giá trị cao của Item. • ACCESS là sự truy cập dưới những hình thức • Đọc(read only ) chỉ cho phép đọc các Item khong làm thay đổi dữ liệu các Item đó. • Đọc viết (read/write): đây là sự truy cập đầy đủ. Cho phép đọc và thay đổi dữ liệu các Item. 3.2.3 Test Client view: Nằm ở phần thấp nhất của cửa sổ và cơ bản là một OPCClient. Client làm việc với s7-200 PC Access OPC server cho phép việc kết nối trực tuyến từ đó có thể kiểm tra cấu hình các Item. để có thể sử dung các Item thì ta phải kéo và thả những item này từ item view. Test Client cũng cung cấp một công cụ kiểm tra nhanh chóng và dễ dàng kết nối với server item. itemID, data type, format,value time stampe và quality có thể được quan sát trong test client. Sự quan sát này độc lập với 2 sự quan sát ở trên. Bất kỳ item dich chuyển trong phạm vi Status(test Client) sẽ được đưa vào OPC Group và sẽ được yêu cầu thu tập một khi status được cho phép. Status có thể được cho phép hay không cho phép bởi một bottomn nằm trên toolbar hay là từ manu status. Các phần tử nằm trong status (test Client) được định nghĩ như sau : • Item ID : là tên của Item, tên này phải là duy nhất bao gồm đường dẫn item (điểm truy cập server PLC, folder, tên item) để có thể truy cập Item • Data type : kiểu dử liệu đúng quy tắc(canonical data type)tương ứng trong phạm vi PLC, khi định nghĩa cấu hình item • Value : giá trị của item được truy cập(có thể là giá tri thập phân). • Time stamp: thời gian của sự cập nhật lần sau cùng thành công . • Quality: chất lượng của item được truy cập : good, bad, uncertain. Các thông tin nằm trong status(test Client) view sẽ không đượ giữ lại khi thoát khỏi chương trình PC Access. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 51 3.3 Sự giao tiếp Server và Client trong S7-200 PC Access: S7-200 PC Access được hỗ trợ data access Automation 2.02 và do đó automation Client có thể sử dụng S7-200 PC Access để giao tiếp với các nguồn dữ liệu (Simatic S7-200) Server và Client giao tiếp với nhau dựa trên công nghệ COM, DCOM của microsoft.Client không truy cập Server trực tiếp nhưng nó sử dụng thư viện COM. bằng cách xác dịnh prog ID, OPC Client có thể định địa chỉ tất cả Server mà nó yêu cầu. khi các đối tượng OPC server được tạo ra(bao gồm access point(s), PLC(s),Item(s) thì chúng sẽ định địa chỉ một đường dẫn phân cấp. khi đó OPC Client sẽ sử dụng đường dẫn phân cấp OPC Server này để định nghĩa các item của nô, các item này nằm trong group kết nối tới một server riêng biệt. Sơ đồ phân cấp các đối tượng Có hai cách để tạo ra Item: ¾ Khi cấu hình item được tạo ra trong S7-200 PC Access ten item(item name)và đường dẫn phân cấp(bao gồm access point, plc, folder(s) item name) sẽ tạo nên item ID, item ID là biểu tượng duy nhất đạc trưng cho một item ¾ Trong cấu hình item, Run Time Name cũng được tạo ra ở dạng cấu trúc được xác định OPC server để xác định tất cả các thuộc tính yêu cầu cần thiết thu thập cho item. nếu item ko tồn tại trong S7-200 PC Access server để phục vụ cho việc sử dụng thi Client sẽ suử dụng cấu trúc Run Time name để tạo ra một item mới. 3.4 VÙNG NHỚ VÀ KIỂU DỮ LIỆU CỦA ITEM: Một Item bao gồm một cái tên đặc trưng và có một kiểu dữ liệu xác định. Giá trị của item se thay đổi khi chương trình PLC được thực thi. mỗi item có một Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 52 địa chỉ vùng nhớ xác định trên PLC. Khi đó việc truy cập (đọc viết) từ giao diện điều khiển và từ PLC thông qua địa chỉ vùng nhớ này. Cấu hình Item được xác định bởi vùng nhớ (Memory types), vùng nhớ SYMATIC (SYMATIC memoric) và vùng nhớ DP (DP memoric) DP memorics sẽ được phân tích để chuyển đổi sang kiểu tương ứng với S7-200. S7-200 PC Access sẽ nhận biết được các kiểu dữ liệu của item(nhưng không phải lúc nào cũng có sẵn trên các PLC) bao gồm : BYTE, INT, WORD, DINT, DWORD, REAL, BOOL, TRING. 3.5 SỰ GIAO TIẾP GIỮA AUTOMATION CLIENT VỚI S7-200 PC ACCESS: 3.5.1 Excel client: S7-200 PC access đưa Visualbasic For Application (VBA) vào trong Microsotf Excel cho phép Microsoft Excel có thể thu thập dữ liệu từ OPC Server. VAB làm việc thông qua An OPC Automation Wrapper để Excel có thể truy cập đến các ô bằng cách cung cấp một công thức xác định. Để có thể kết nối Excel với S7-200 PC Access, phải đưa “OPCS7-200ExcelAddin.xla” của S7-200 PC Access vào Excel. Lúc này trong cửa sổ của Microsoft Excel xuất hiện bốn Button : • Formula - Wizard : cho phép duyệt và lựa chọn Item muốn đọc đã có sẵn trong PC Access. • Write – Wizard : cho phép duyệt và lựa chọn Item muốn viết giá trị mới vào. Các Item đã có sẵn trong PC Access. • Start : bắt đầu giao tiếp với S7-200 PC Access. • Stop : kết thúc giao tiếp với S7-200 PC Access. Thông qua bốn button này Excel có thể truy cập được dữ liệu trong PC Access từ đó có thể vẽ được đồ thị của dữ liệu và có thể lưu trữ dữ liệu. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 53 3.5.2 Visual Basic Client: S7-200 PC Access được hỗ trợ OPC Data access automation 2.02 (Siemens Daautomation2.02) trong đó có file SopeDAAuto.dll để PC Access có thể liên kết với Visual Basic. Vì vậy Visual Basic chính là một Automation Client S7200 PC Access là một OPC server. Khi đó Visual Basic có thể truy cập dữ liệu đến thiết bị thông qua S7-200 PC Access Server. Visual Basic Client kết nối với S7-200 PC Acccess Server thì phải gọi method: • AnOPC Server Để tạo ra group và Item thì gọi method: • My group.add(“AnGroup Name” • AnOPCItemCollection .Additems (AddItemCount, AnOPCItemIDs, ClientHandles, AnOPCItemServerHandles, AnOPCItemServerError, AnOPCRequestedDataType, AnOPCAccessPaths). Lúc này Automation Visual Basic Client có thể tiến hành truy cập dữ liệu từ S7-200 PC Access server. Để có thể đọc các Value, Quality, Time Stamp của các Item thì sử dụng method : • OneGroup.SyncRead (Source, NumItems, ServerHandles, Values, Errors, Qualities, Time Stamps). • OneGroup.AsyncRead (NumItems, ServerHandles, Errors, ClientTransactionID, ServerTransactionID) Để có thể viết các Value đến các Item thì sử dụng method: • OneGroup.SyncWrite (NumItems, ServerHandles, Values, Errors) • OneGroup.AsyncWrite (NumItems, ServerHandles, Errors, ClientTransactionID, ServerTransactionID) Để gỡ bỏ các group hay Item thì phải dùng method: • MyGroups.Remove (AnOPCGroupName) • MyGroups.RemoveAll • AnOPCClientCollection.Remove (AnOPCItemServerHandles, AnOPCClientServerErrors) Để cắt kết nối Automation Visual Basic Client với S7-200 PC Access (OPC Server) thì sử dụng method : • AnOPCService.Disconnect Các phương pháp ở trên đã được mô tả chi tiết trong phần “Data Access Automation Standard”. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 54 ™ Kêt luận: thông qua phần mềm S7-200 PC Access, các Automation Client có thể truy cập đến PLC Simatic một cách đơn giản và nhanh chóng thông qua các phương pháp. Trên PLC-S7-200, ta không phải dùng các lệnh nhận hay truyền dữ liệu của PLC. 3.6 Các bước tạo Tag trên PC- Access Bước 1: Mở PC-Access lên, màn hình sẽ hiển thị như sau: Sau đó click phải vào Microwin (COM1) chọn New PLC. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 55 Màn hìnhsẽ hiển thị cửa sổ PLC Properties Đổi tên và nhấn ok. Bước 2: Tạo tag trong PC-Access Trong cửa sổ Item view, nhấp chuột phải chọn New Æ Item Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 56 Lúc này cửa sổ Item Properties xuất hiện, ta đổi tên Tag và đổi vùng nhớ của tag Đặt tên tag là START, địa chỉ I0.0, kiểu dữ liệu là Bool Để tạo thêm tag ta làm theo tương tự các bước 2 ở trên. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 57 Trong đề tài này các tag được tạo như hình Bước 3: Add tag từ PC-Access sang WinCC Mở WinCC lên. Nhấp chuột phải vô Tag Management chọn Add new Drive Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 58 Sau đó hiện cửa sổ Add new drive, ta chon OPC.chn nhấp phải vào OPC Group Æ system Parameter Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 59 Chọn S7200 OPC.Server xong rồi nhấn nút Browse Server cửa sổ S7 200.OPCServer xuất hiện ÆChọn như hình vẽ xong click vàoAdd Items Vậy là ta đã làm xong phần Add tag từ PC-Access sang WinCC rồi. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 60 CHƯƠNG 4: TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC 4.1. Giới thiệu về WinCC: 4.1.1 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. + 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. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 61 4.1.2. Nội dung của Control Center: - Chức năng: + 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. - Nhiệm vụ của quản lý dữ liệu: + 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). - Nhiệm vụ của Control Center: + Các nhiệm vụ chính của Control Center: o. Lập cấu hình hoàn chỉnh. o. Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình. o. Thích ứng việc ấn định, gọi, và lưu trữ các projects. o. Quản lý các projects. o. Có khả năng nối mạng các chức năng soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. o. Quản lý phiên bản. o. Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình. o. Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/ cấu trúc hệ thống. o. Thiết lập việc cài đặt toàn cục. o. Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. o. Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. o. Phản hồi tài liệu. o. Báo cáo trạng thái hệ thống. o. Thiết lập hệ thống đích. o. Chuyển giữa run-timer và cấu hình. o. 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. - Cấu trúc: + Control Center có các cấu trúc như sau: + Control Center o. Tìm hiểu WinCC trong Control Center. o. Giao diện đồ họa cho cấu hình dưới môi trường Windows 95 và Windows NT. o. Quản lý dữ liệu. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 62 o. Cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. o. Truyền dữ liệu mà quản lý dữ liệu đã nhận từ các hệ thống tự động. + Các module chức năng: o. Hệ thống đồ họa (Graphic Designer) →Hiển thị và kết nối quá trình bằng đồ thị. o.Viết chương trình cho các thao tác (Global Scrips) →Tạo một dự án động cho các yêu cầu đặc biệt. o. Hệ thống thông báo (Alarm Logging) →Xuất các thông báo và hồi đáp. o. Lưu trữ và soạn thảo các giá trị đo lường (Tag Logging) →Soạn thảo các giá trị đo lường và lưu giữ chúng trong thời gian dài. → Soạn thảo dữ liệu hướng người sử dụng và lưu giữ chúng trong thời gian dài. o. Hệ thống báo cáo (Report Designer) →Báo cáo trạng thái hệ thống. - Phản hồi tài liệu: + Đối với Control Center, việc in ra một hệ thống định sẵn có trong Report Designer để phản hồi tài liệu. Tất cả các máy tính , tags, và các kết nối đã được định hình đều được in ra bằng “print job” hay hiển thị trên màn hình. + Các kiểu dữ liệu dự án được xuất ra bằng cách phản hồi tài liệu: o. Máy tính: tên và kiểu máy tính (Server hay Client). o. Tag management: tên tag, kiểu dữ liệu, kết nối , kênh. o. Kết nối: kết nối, đơn vị và tham số. 4.1.3 Soạn thảo: - Editor dùng để soạn thảo và điều khiển một project hoàn chỉnh. Các bộ soạn thảo trong Control Center: Chương trình soạn thảo Giải thích 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 (Thư viện văn bản) Chứa các văn bản tuỳ thuộc ngôn ngữ do ta tạo ra. Report Designer (Báo cáo) Cung cấp hệ thống báo cáo được tích Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 63 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. 4.1.4. Các bước để tạo một Project trong WinCC: - Khởi động WinCC. - Tạo một Project mới - Cài đặt Driver kết nối PLC - Định nghĩa các Tag sử dụng - Tạo một giao diện người dùng - Cài đặt thông số cho WinCC Runtime - Chạy chương trình (Activate) - Có thể dùng chương trình WinCC Variable Simulator để mô phỏng hoạt động của các Tag. 4.1.5. Trình tự tạo một Project: - Khởi động WinCC: + Nhấn nút Start -> Simatic -> WinCC -> Windows Control Center Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 64 - Tạo một Project: + Chọn Single_User Project: + Gõ tên Project vào project name: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 65 + Màn hình WinCCExplorer xuất hiện: - Cài đặt Driver kết nối với PLC: + Nhấp chuột phải vào Tag Management -> Chọn Add New Driver: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 66 - Tạo Tag cho chương trình: Vì trong đề tài có sử dụng PC-Access nên việc tạo Tag đã được trình bày trong phần tạo Tag trong PC-Access. Ta chỉ cần Add tất cả các Tag từ PC-Access qua WinCC là xong. - Tạo một Graphic mới Nhấp chuột phải Graphic Design ÆNew pictureÆsau đó chọn Rename để đổi tên + Màn hình soạn thảo của Graphics Designer: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 67 Chọn StandardÆkéo và thả Button ra màn hình thiết kế + Nhập tên cần sữ dụng ở ô TEXT, cài đặt cho nút nhấn, nhấn OK sẽ kết thúc thiết lập. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 68 + Ta tạo được nút nhấn START: + Thực hiện kết nối TAG: Double Click vào nút START, chọn Events, click vào Mouse, chọn như hình vẽ Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 69 + Xuất hiện hộp thoại Edit Action: Nhấp chọn đường dẫn Internal Function ´ Tag´ Set´ rồi Double Click vào Set TagBit. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 70 + Xuất hiện hộp thoại Assigning Parameters: Double click vào Tag_Name ÆChọn Tag selection, sau đó chọn tag muốn cài đặt Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 71 Chọn value là 1 nếu nút nhấn được nhấn +Tạo các nút nhấn khác thực hiên tương tự như trên. - Tạo ĐÈN cho hệ thống: Trong Object Palette ÆStandard ObjectÆCircle Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 72 Double click vào Circle ta sẽ có được 1 vòng tròn trên màn hình thiết kế Tạo hiệu ứng đổi màu cho đènÆDouble click vào đèn hộp thoại Object properties xuất hiện Trong mục propertiesÆChọn như hình vẽ Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 73 Chọn Tag cần gán cho đèn như hình trên là xong phần hiển thị đèn 4.2 Cách lập trình WinCC: - Khái niệm: + Nhìn chung WinCC cung cấp cho chúng ta ba giải pháp để thiết lập cấu hình: 0. Sử dụng những công cụ chuẩn của WinCC 0. Sử dụng những ứng dụng Windows có sẵn với WinCC thông qua 0. DDE, OLE, ODBC, và ActiveX 0. Sử dụng Visual C++ hoặc Visual basic để tự phát triển các ứng dụng - WinCC là hệ thống HMI (giao diện người-máy) cho những cấu hình hiệu quả thực thi nhất. Mặc khác nó là nền tảng cho hệ thống mở vô tận. Tính năng module và linh hoạt của WinCC đưa cho chúng ta những khả năng mới hoàn toàn cho những thiết kế và thi hành nhiệm vụ, thao tác một cách tự động. - Cấu trúc module của WinCC: + WinCC cung cấp các module hệ thống cho việc tạo giao diện đồ hoạ, ghi nhận thông điệp, thu nhận và lưu trữ dữ liệu xử lý(process data) cũng như tích hợp các thủ tục ứng dụng do người định nghĩa. Chúng cũng có thể tích hợp các module của chính mình Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 74 - Giao diện của WinCC: + Tính mở của WinCC + WinCC hoàn toàn mở tới bất kỳ phụ kiện để mở rộng (add-on) nào của người sử dụng (user). Tính mở rộng này được hoàn toàn thông qua cấu trúc của WinCC và giao diện lập trình mạnh. Hình sau minh hoạ những khả năng kết nối nhiều ứng dụng Tính mở của WinCC Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 75 + Tích hợp những ứng dụng bên ngoài vào trong WinCC 0. WinCC cho ta những lựa chọn để tích hợp các ứng dụng và module khác vào trong giao diện điều khiển xử lý quá trình. Tích hợp các ứng dụng + Sự bảo trì lưu trữ dữ liệu ƒ Trong biểu đồ sau, WinCC tạo ra toàn bộ phần ở giữa. Sơ đồ cho thấy hệ cơ sở dữ liệu chuẩn Sybase SQL Anywhere phụ thuộc vào WinCC. Hệ cơ sở dữ liệu này được sử dụng để lưu trữ dữ liệu cấu hình huớng liệt kê danh sách (như danh sách tag, bảng thông điệp), cũng như dữ liệu sử lý tức thời (như: những thông điệp, giá trị đo, bản ghi dữ liệu người dùng. Hệ cơ sở dữ liệu có tính server. WinCC có thể truy cập tới cơ sở dữ liệu thông qua ODBE hoặc giao diện lập trình mở (C-API) như client. Quản lý dữ liệu trong WinCC Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 76 + Những chương trình khác, tất nhiên, cũng làm tương tự. Điều này cho bản biểu Windows hoặc một hệ cơ sở dữ liệu Windows trực tiếp truy cập vào cơ sở dữ liệu WinCC bất chấp ứng dụng nào đang được thực thi hay trên trạm được nối mạng. Với sự trợ giúp của database query language SQL và công cụ kết nối thích hợp (như: cầu nối ODBC), những client khác (như: UNIX based databases như Oracle, Informix, Ingres) có thể truy cập tới cơ sở dữ liệu của WinCC. Điều này cũng làm truy cập qua lại của chúng. Không gì phải đứng trong cách tích hợp của WinCC vào trong xử lý hoặc trong công ty diện rộng. 4.3 Cấu hình truyền thông: - Trình quản lý dữ liệu (data manager): + WinCC data manager quản lý dữ liệu (database). Người sử dụng không thấy được quá trình quản lý dữ liệu này. Tình quản lý dữ liệu làm việc với dữ liệu dươc sinh ra từ WinCC project và được cất trong dữ liệu project. Nó quản lý các WinccTag trong lúc chạy chương trình. Tất cả các ứng dụng của WinCC phải yêu cầu dữ liệu trình quản lý dữ liệu ở dạng các WinCCTag các ứng dụng này bao gồm: Graphics Runtime, Alam Logging Runtime - Trình điều khiển truyền thông (communication driver): + Để WinCC truyền thông với các kiểu PLC khác, người ta sử dụng các trình điều khiển truyền thông. Chúng nối trình quản lý dữ liệu với các PLC Trình điều khiển truyền thông gồm C++.DLL ,mà truyền thông giao tiếp của trình quản lý dữ liệu được gọi là kênh APL trình điều khiển cung cấp các giá trị quá trình cho WinCCTag + Các chương trình điều khiển truyền thông là các phần tin có phần tên mở rộng là .chm. Các quá trình điều khiển truyền được cài trong máy tính có thể tìm thấy trong các thư mục con “Bin” trong thư mục cài đặt WinCC. + Sau khi đã thêm một trình điểu khiển truyền thông vào Wincc project, nó sẽ liệt kê trong WinCC explorer như một sub-entry kế internal tag dưới tag managerment. - Cấu trúc truyền thông: + Wincc manager quản lý các Wincctag khi thực thi nhiều ứng dụng Wincc khác nhau yêu cầu các giá trị từ data manager + Công việc của data manager là nhận các giá trị tag yêu cầu từ quá trình nó thực hiện công việc này quá trình điều khiển truyền thông đã được tích hợp trong Wincc project trình điều khiển truyền thông tạo nên giao tiếp giữa Wincc và quá trình bằng cách sử dụng các đơn vị kênh của nó .trong phần lớn các trường hợp, kết nối dựa trên hardware đến quá trình cài đặt CP. Trình điều khiển truyền thông Winc Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 77 sử dụng các CP để gửi các thông điệp đến PLC tiếp theo CP gửi các giá trị quá trình được yêu cầu trong các thông điệp trả lời tương ứng về lại WinCC. + WinCC Data Manager quản lí các WinCC Tag khi thực thi, nhiều ứng dụng WinCC khác nhau yêu cầu các giá trị Tag từ Data Manager. + Công việc của Data Manager là nhận các giá trị Tag yêu cầu từ quá trình. Nó thực hiện điều này qua trình điều khiển truyền thông đã được tích hợp trong Win Project. Trình điều khiển truyền thông tạo nên giao tiếp giữa WinCC và quá trình bằng cách sử dụng các đơn vị kênh của nó. Trong phần lớn các trường hợp, kết nối dựa trên Hardware đến quá trình cài đặt bằng cách sử dụng một CP. Trình điều khiển truyền thông sử dụng một CP để gửi các thông điệp yêu cầu đến PLC, tiếp theo CP gửi các giá trị quá trình được yêu cầu trong các thông điệp trả lời tương ứng về lại WinCC. - Đơn vị kênh(channel unit): + Cổng vào Communication Driver trong Tag Managerment chứa ít nhất một Sub_entry. Sub_entry của Communication Driver này được gọi là đơn vị kênh. Mỗi đơn vị kênh tạo nên giao tiếp với chính xác một bộ lái Hardware và như vậy với Module truyền thông của PC. Người ta phải định nghĩa đơn vị kênh. + Module truyền thông này được gán trong hộp đối thoại System Parameters. Hộp này được mở bằng cách Click chuột phải vào đơn vị kênh tương ứng và chọn System Parameters từ menu hiện lên. + Sự xuất hiện của hộp đối thoại phụ thuộc vào trình điều khiển truyền thông được chọn. + Hộp này được mở bằng cách click chuột phải váo đơn vị kênh tương ứng và chọn system từ menu hiện lên: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 78 Mở system Parameters + Sự suất hiện của hộp đối thoại phụ thuộc vào tình điều khiển truyền thông được chọn tuy nhiên có thể phải thêm các thông số truyền thông. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 79 CHƯƠNG 5: GIỚI THIỆU VỀ BIẾN TẦN 5.1 Giới thiệu Biến tần Danfoss: Dùng điều khiển một bộ cửa cuốn gara, một barrie, một bảng quảng cáo chuyển động linh hoạt, một hệ thống máy bơm hay quạt gió, sử dụng nguồn điện có sẵn 220V một pha, hay 3 pha 220V, 3 pha 380V. Điện áp vào 1 pha và 3 pha 220V – 240V Công suất ngõ ra HP: 0.5 Kw: 0.4 Tần số ngõ vào 47 – 63 Hz Tần số ngõ ra 0 – 650 Hz Hệ số công suất 0.95 Khả năng quá dòng Quá dòng 1.5x dòng định mức Dòng điện khởi động Thấp hơn dòng điện vào định mức Torque Rating (kgf – cm ) 14 Phương pháp điều khiển Tuyến tính V/f, bình phương V/f, đa điểm V/f. Đầu vào số 5 đầu vào số Đầu vào tương tự 1 đầu vào tương tự (4-20mA, 0-10V) Đầu ra Rơle 3 đầu ra Đầu ra tương tự 1, tầm điện áp 0 – 10V Cổng giao tiếp nối tiếp RS 485, vận hành với USS Protocol Hãm Hãm DC, hãm tổ hợp Các chức năng bảo vệ thấp áp, quá áp, quá tải, chạm đất, ngắn mạch, chống kẹt, quá nhiệt động cơ, quá nhiệt biến tần. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 80 5.2 Hình ảnh của Biến tần Danfoss: 5.3 Sơ đồ đấu nối Terminal điều khiển: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 81 ™ Sơ đồ đấu nối mạch điện: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 82 ™ Các nút nhấn trên Biến tần: Bảng điều khiển / Nút nhấn Hàm Chức năng Chế độ hiển thị Nhấn nút Mode để hiển thị các trạng thái như : tần số chuẩn, tần số ngõ ra, dòng điện ngõ ra và chọn chế độ cài đặt. Truy nhập Nhấn nút này để truy nhập dữ liệu và giá trị được lưu trữ trong bộ nhớ của Biến tần Khởi động Nhấn nút Run để khởi động Biến tần. Phím này không có tác dụng khi Biến tần được điều khiển bằng thiết bị bên ngoài. Dừng Nhấn nút Stop để dừng Biến tần. Nếu Biến tần dừng vì có lỗi sự cố, trước tiên hãy sửa lỗi, sau đó nhấn nút này để khởi động lại Biến tần. Nút này không có tác dụng khi Biến tần được điều khiển bởi thiết bị bên ngoài. Up / Down Nhấn nút Up/Down để cài đặt tăng giảm giá trị. Khi nhấn nút này 1 lần thì giá trị sẽ thay đổi 1 đơn vị, nhấn và giữ nút này thì giá trị sẽ tự động tăng hay giảm 1 cách linh hoạt. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 83 5.4 Chú thích về các đèn báo LED: Hiển thị đèn màu xanh khi nhấn RUN Hiển thị đèn màu xanh khi nhấn STOP Hiển thị đèn màu xanh trong suốt quá trình hoạt động theo chiều thuận. Hiển thị đèn màu xanh trong suốt quá trình hoạt động theo chiều nghịch. 5.5 Bảng thông số cài đặt cho Biến tần: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 84 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 85 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 86 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 87 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 88 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 89 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 90 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 91 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BƠM CẤP NƯỚC 6.1 GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN 6.1.1 CPU 224 AC-DC-Relay của PLC Siemens S7-200 Trong mô hình này CPU 224 được lập trình để điều khiển các thiết bị : Valve solenoid, động cơ trộn, cảm biến. 6.1.2 Module Analog EM 235 của PLC Siemens S7-200 Module Analog EM 235 dùng để nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất chuyển đổi tín hiệu đưa về PLC để xử lý. 6.1.3 Giới thiệu về cảm biến áp suất: Nguồn cấp: 11 – 28VDC/5A Ngõ ra dòng: 4 – 20 mA Vùng hoạt động: 0 – 3.5 Bar Loại cảm biến 2 dây Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 92 6.1.4 Giới thiệu về đồng hồ áp lực nước: Tầm đo áp lực nước: 0 – 10 Bar 0 – 140 PSI 6.1.5 Van 1 chiều: Van có tác dụng chỉ cho nước chảy theo một chiều 6.1.6 Relay: Relay có 8 chân Nguồn cung cấp: 0 – 30 VDC Tiếp điểm thường đóng: 2 Tiếp điểm thường mở: 2 Relay trung gian là một khí cụ điện được dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động. Đây là một loại relay điện áp, nguyên lý hoạt động tương tự như contactor. Nhưng điểm khác biệt giữa contactor và relay trung gian như sau : Relay trung gian chỉ có một loại tiếp điểm cho các dòng điện có cường độ nhỏ đi qua, không có tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 93 Nhằm bảo vệ cho CPU tránh những rủi ro làm hư hỏng PLC, nên tránh cấp nguồn trực tiếp vào các tiếp điểm của PLC, vì thế phải dùng relay trung gian để đóng cắt các tiếp điểm. Thông số kỹ thuật: Loại 2 tiếp điểm thường đóng 2 tiếp điểm thường hở. Điện áp cuộn dây : 24 VDC /5A Cường độ dòng điện định mức : 5A / 28 VDC hoặc 220 VAC Trong relay trung gian cũng có những tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường mở nhưng không có bộ phận dập hồ quang điện . 6.1.7 Máy bơm: Một máy bơm 3 pha 220V Hai máy bơm 1 pha 220V Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 94 6.2 SƠ ĐỒ ĐIỆN Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 95 ™ QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG Thiết bị nhập : là các nút nhấn trên bảng điều khiển tại giao diện người sử dụng. PLC : có nhiệm vụ xử lý thông tin từ thiết bị nhập. Các lệnh bị chấp hành : có nhiệm vụ thực thi các lệnh của PLC phát ra. 6.3 QUY ĐỊNH NGÕ RA NGÕ VÀO: Địa chỉ Kí hiệu Chức năng I0.0 Nút Start Mở nguồn cho hệ thống I0.1 Nút Stop Tắt nguồn hệ thống Q0.0 Chạy Pump_1 Pump_1 khởi động Q0.1 Đèn Stop đèn báo hệ thống dừng hoạt động Q0.2 Chạy Pump_2 Pump_2 khởi động Q0.3 Đèn alarm đèn báo hệ thống bị lỗi Q0.4 Đèn Start đèn báo hệ thống hoạt động Q0.5 Chạy Pump_3 Pump_3 khởi động GIAO DIỆN MÁY TÍNH PLC XỬ LÝ PHẦN TỬ CHẤP HÀNH Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 96 6.4 Hình ảnh của mô hình Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 97 6.5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN : DANH SÁCH TAG TAG NAME ADDRESS DATA TYPE ALARM M0.3 BOOL AP_SUAT_NUOC VD10 DIN CB_APSUAT M1.0 BOOL DEN_ALARM Q0.3 BOOL DEN_LOCAL M0.5 BOOL DEN_REMOTE M0.4 BOOL DEN_START Q0.0 BOOL DEN_STOP Q0.1 BOOL NUT_LOCAL M0.7 BOOL NUT_REMOTE M0.6 BOOL PHAO M1.4 REAL PUMP1_WINCC M1.1 BOOL PUMP2_WINCC M1.2 BOOL PUMP3_WINCC M1.3 BOOL Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 98 PUMP_3 Q0.2 BOOL START_PLC I0.0 BOOL START_WINCC M0.0 BOOL STOP_PLC I0.1 BOOL STOP_WINCC M0.1 BOOL TAM M0.2 BOOL VAN_1 M2.0 BOOL VAN_2 M2.1 BOOL VAN_3 M2.2 BOOL ™ GIAO DIỆN WINCC: Trang này giới thiệu về đề tài. Giới thiệu về các trang đã thiết kế khi nhấn các nút ở trên. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 99 Giao diện này cho thấy hệ thống bơm nước đang hoạt động, máy bơm nào được khởi động và máy bơm nào dang dừng, khi máy bơm hoạt động sẽ hiện màu xanh lá cây. Cảm biến đổi màu khi đọc tín hiệu analog về PLC. Có thể nhân vào hàng nút trên cùng để quan sát khâu nước thải hay bảng thông báo… Giao diện nước thải sau khi được đưa vào bồn chứa, máy bơm này sẽ làm nhiệm vụ bơm nước này vào bể chứa để tạo tuần hoàn cho hệ thống mô hình Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 100 Giao diện bảng trạng thái quan sát tín hiệu áp suất hệ thống, cập nhật ngày tháng và số liệu của hệ thống. Có thể nhấn nút Excel để xem trên nền Microsoft Excel Giao diện thông báo trạng thái hoạt động, thông báo lỗi hay sự cố của hệ thống, ngày giờ xảy ra sự cố được lưu lại trong bảng thông báo này. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 101 Giao diện bảng điều khiển để quan sát tổng quát hoạt động của máy bơm, van và cảm biến. Tất cả sẽ hiển thị bằng đèn 6.6 CÁC THÔNG SỐ SỬ DỤNG CHO BIẾN TẦN: P00 : d01 //Cài đặt ngõ vào là áp 0 -10 VDC P01: d01 //điều khiển bởi thiết bị bên ngoài, nút Stop trên biên tần có xài P03: d60 //tần số ra lớn nhất P04: d60 //tần số định mực của động cơ P05: d220 //điện áp cấp cho động cơ P10: d10 //thời gian tăng tốc động cơ P11: d10 // thời gian giảm tốc động cơ P38: d01 //đầu vào số M0 điều khiển Start/Stop 6.6.1 Điều khiển biến tần bằng Wicc: Trong wincc ta tạo 1 nút nhấn Start, tag là M0.0, khi nhấn nút Start thì Set ngõ ra Q0.0 trên PLC. Ngõ ra Q0.0 này để kích đóng RELAY, khi RELAY đóng thì tiếp điểm thường hở sẽ đóng lại nối mạch 2 tiếp điểm là GND và M0 trên biến tần. Lúc này Biến tần sẽ được khởi động theo thông số cài đặt ở trên. Muốn tắt biến tần thì chỉ việc Reset ngõ ra Q0.0 thì biến tần sẽ dừng hoạt động. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 102 • Sơ đồ đấu nối terminal điều khiển Start biến tần 6.6.2 Điều khiển biến tần theo ngõ vào analog: Sau khi đưa dây tín hiệu từ cảm biến áp suất về ngõ vào EM235, viết chương trình điều khiển PID để xuất tín hiệu ra ngõ ra EM235 là AQW0 để điều khiển biến tần. EM235 xuất giá trị từ 0 – 10 VDC được đưa vào ngõ vào analog của biến tần, 2 ngõ vào này là AVI và GND tương úng từ 0 – 10 VDC. 6.6.3 Sơ đồ đấu nối bơm 3 pha vào biến tần: 6.7 XỬ LÝ PID: R U S V T W M 220VAC Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 103 Offset Field Format Type Description VD100 Giá trị đặt (PV) DW – REAL IN Chứa giá trị đặt, giá trị này phải nằm trong khoảng 0 - 1 VD104 Giá trị Setpoint (SPn) DW – REAL IN Chứa giá trị Setpoint, giá trị này phải nằm trong khoảng 0 - 1 VD108 Ngõ ra (Mn) DW – REAL IN/OUT Xuất giá trị sau khi đã tính toán, giá trị này phải nằm trong khoảng 0 - 1 VD112 Độ khuếch đại (Kc) DW – REAL IN Chứa giá trị khuếch đại, nó là hằng số có thể dương hoặc âm. VD116 Thời gian lấy mẫu ( Ts ) DW – REAL IN Thời gian lấy mẫu, được tính bằng giây, phải là số dương VD120 Thời gian Tích phân hay Reset ( Ti ) DW – REAL IN Thời gian tích phân, tính bằng phút, phải là số dương VD124 Thời gian vi phân ( Td ) DW – REAL IN Thời gian vi phân, tính bằng phút, Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 104 phải là số dương VD128 Sai số ( MX ) DW – REAL IN/OUT Độ sai số hay tổng các giá trị tích phân cận 0 - 1 VD132 Biến hồi tiếp (PVn-1 ) DW – REAL IN/OUT Giá trị hồi tiếp chứa trong bộ PID Để thiết lập các thông số cho bộ PID khi chương trình hoạt động thì vòng quét đầu tiên ta thiết lập bit SM0.1 để cho phép quét vòng đầu tiên của chương trình, khi đó chương trình sẽ gọi chương trình con ra và bắt đầu chạy PID như hình sau đây: Network trên nằm trong phần Main của chương trình, lúc này chương trình con sẽ được gọi ra và thực hiện như hình dưới đây: Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 105 //1 . Nhập giá trị setpoint vào VD104 //2. Nhập giá trị khuếch đại Kc vào VD112 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 106 //3. Thiết lập thời gian lấy mẫu Ts //4. Thiết lập thời gian tích phân Ti //5. Không thiết lập thời gian vi phân //6. Thời gian ngắt Timer0 là 100ms // Cho phép ngắt Timer0 //7. Gọi ngắt Timer0 và cho phép ngắt timer //8. Thực hiện ngắt Timer. Cứ 100ms thì chương trình sẽ tự động nhảy vào thực hiện chương trình ngắt Timer0, khi ngắt Timer0 xảy ra thì chương trình khác sẽ dừng và PLC chỉ thực hiện công việc được lập trình trong ngắt Timer, sau khi đã thực hiện xong chương trình ngắt thì sẽ quay trở lại nơi mà bị dừng khi xảy ra ngắt. Trong đề tài này thì chương trình ngắt sẽ thực hiện công việc là đọc tín hiệu analog từ cảm biến áp suất với đầu ra dòng 4 -20mA. Module EM 235 sẽ đọc tín hiệu analog này và ta có thể quan sát thông qua vùng nhớ AIW0. Vì PLC chỉ xử lý trên số thực nên AIW0 sẽ được chuyển sang số thực để thực hiện các phép tính, cũng như scale về giá trị từ 0 – 1 để đưa vô giá trị đặt PV (VD100). Sau đây là chương trình ngắt Timer0 sử dụng trong đề tài này: // Scale giá trị đặt thành số thực. //1. Biến đổi I thành DI //2. Biến đổi số DI thành số thực Real. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 107 //3. Scale giá trị về tầm 0 – 1. //4. Lưu vào giá trị đặt PV ( VD100) // Cài đặt vòng lặp cho PID khi bộ này khởi động. // Khối trên là để Scale giá trị ngõ ra Mn thành số nguyên ( I ) Giá trị ngõ ra này phải là đơn cực và không là số âm. //1. Ngõ ra được đưa vào bộ cộng //2. Scale giá trị này //3. Biến đổi số thực thành số DI //4. Biến đổi số DI thành I //5. Xuất số nguyên ( I ) ra AQW0 để điều khiển biến tần AQW0 có giá trị từ 0 -10 Vdc. Kết luận: Điều khiển PID cho Biến tần để ổn định áp suất đặt, bộ PID sẽ điều khiển tín hiệu ngõ ra bám sát tín hiệu setpoint vì thế mà ta có được sự chính xác trong các bài toán điều khiển tự động. Tuy nhiên, trong đề tài này thì các giá trị Kc, Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 108 Kp, Ki… có được là dò 1 cách thủ công, tức là ta tăng giảm các giá trị sao cho độ vọt lố, thời gian xác lập nhỏ nhất là được. 6.8 Ngắt và xử lý ngắt: Nguyên tắc cơ bản của 1 chế độ ngắt cũng giống như việc gọi 1 chương trình con, sự khác nhau ở đây là chương trình con được gọi một cách chủ động bằng lệnh CALL, còn xử lý ngắt được gọi bị động bằng tín hiệu báo ngắt, hệ thống sẽ tổ chức gọi và thực hiện chương trình con tương ứng vời tín hiệu báo ngắt đó, hay nói cách khác hệ thống sẽ tổ chức xử lý tín hiệu báo ngắt đó. Chương trình con này gọi là chương trình xử lý ngắt. Trong CPU 214 có các kiểu tín hiệu báo ngắt sau đây: 1. Tám ngắt vào/ra theo sườn lên và sườn xuống của các cổng I0.0÷I0.3 4 Hai ngắt thời gian 5 Hai ngắt truyền thông nối tiếp ( nhận và truyền). 6 Bảy ngắt bộ đếm tốc độ cao (CV=PV trên HSC0 và thay đổi hướng, xóa ngoài, và CV=PV trên HSC1 và HSC2). 7 Hai ngắt đầu ra truyền xung là PTO0 và PTO1. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 109 ™ Các kiểu tín hiệu báo ngắt khác nhau của CPU 214 được trình bày trong bảng sau. Những tín hiệu báo ngắt nào cũng có trong CPU 212 Bảng sự kiện ngắt: Sự kiện Diễn giải CPU 221 CPU 222 CPU 224 0 I0.0 Xung cạnh lên Có Có 1 I0.0 Xung cạnh xuống. Có Có 2 I0.1 Xung cạnh lên Có Có 3 I0.1 Xung cạnh xuống. Có Có 4 I0.2 Xung cạnh lên Có Có 5 I0.2 Xung cạnh xuống. Có Có 6 I0.3 Xung cạnh lên Có Có 7 I0.3 Xung cạnh xuống. Có Có 8 Port 0 Nhận ký tự Có Có 9 Port 0 Truyền thành công. Có Có 10 Ngắt Timer 0 SMB34 Có Có 11 Ngắt Timer 1 SMB34 Có Có Còn 1 số ngắt nữa chưa được khai báo ở đây. Trong đề tài này chỉ sử dụng duy nhất một ngắt là ngắt Timer0. Tín hiệu báo ngắt theo thời gian được phát ra đều đặn theo chu kỳ thời gian. Chu kỳ phát tín hiệu báo ngắt theo thời gian là 1 số nguyên trong khoảng 5ms- 255ms và được xác định bởi giá trị của SMB34, cho tín hiệu báo ngắt thời gian 0, và của SMB35 cho tín hiệu báo ngắt thời gian 1. Một tín hiệu báo ngắt theo thời gian được kích đúng tại thời điểm nó được khai báo bằng lệnh ATCH. Cũng tại thời điểm đó chu kỳ phát tín hiệu báo ngắt bắt đầu với chu kỳ phát được quy định trong SMB34 hoặc trong SMB35. Mọi sự thay đổi về sau của nội dung hai ô nhớ đặc biệt này không ảnh hưởng tới chu kỳ phát đã khai báo. Muốn thay đổi lại chu kỳ phát tín hiệu báo ngắt, bắt buộc phải khai báo bằng lệnh ATCH. Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 110 6.9 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT: Chương trình Main: N START Gọi chương trình con PUMP_1 ON (Biến tần) DELAY 3S Y N Y VD100=VD104 PUMP_2 ON PUMP_1 OFF VD100<VD104 VD108 =1 VD100=VD104 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 111 Chương trình con: CÀI ĐĂT BỘ PID VD104=Setpoint Gọi ngắt Timer0 Xuất giá trị ra VD108 Scale VD108 xuất ra BT Đọc tín hiệu từ AIW0 lưu vào VD100 Scale về 0 -1 đưa vào bộ PID Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 112 6.10 LẬP TRÌNH PLC: CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 113 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 114 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 115 CHƯƠNG TRÌNH CON Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 116 CHƯƠNG TRÌNH NGẮT TIMER0 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 117 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 118 Luận Văn Tốt Nghiệp S TRANG 119 CHƯƠNG 7: TÀI LIỆU THAM KHẢO ¾ Tự động hoá với SIMATIC S7 – 200 (Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh) ¾ Tự động hoá trong công nghiệp với WinCC (TS. Trần Thu Hà – KS Phạm Quang Huy) ¾ Hồ Viết Bình, Tự động hóa quá trình sản xuất , Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Tp.Hồ Chí Minh. ¾ Và các tài liệu trên mạng Internet. ¾ Luận văn khóa trước.