TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Giới thiệu đề tài
Trong bối cảnh công nghiệp hóa hiện đại hóa, tự động hóa trở thành ưu tiên hàng đầu trong mọi ngành nghề, bao gồm cả nuôi trồng, chăn nuôi, sản xuất và dịch vụ Ngành xi măng, đặc biệt, đã tiếp cận và ứng dụng những công nghệ và thiết bị sản xuất tiên tiến nhất trên thế giới Những năm gần đây, Việt Nam đã nhanh chóng áp dụng các công nghệ mới vào các nhà máy xi măng lớn, mang lại hiệu quả kinh tế ấn tượng, có thể so sánh với các quốc gia trong khu vực.
Một quy trình sản xuất xi măng đạt tiêu chuẩn sẽ có 6 giai đoạn: Giai đoạn
Quy trình sản xuất xi măng bao gồm năm giai đoạn chính: khai thác nguyên liệu thô, gia công sơ bộ nguyên liệu, nghiền và phối nguyên liệu, nung Clinker, và cuối cùng là nghiền xi măng Giai đoạn đóng bao xi măng là giai đoạn cuối cùng và gặp nhiều khó khăn nếu không có sự hỗ trợ từ máy móc, vì xi măng ở dạng bột dễ tạo bụi, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người lao động Hơn nữa, xi măng dễ hút ẩm và bị hỏng khi tiếp xúc với nước Do đó, việc ứng dụng tự động hóa trong khâu đóng bao xi măng là rất cần thiết để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Mục đích nghiên cứu
Dựa trên khảo sát và nhu cầu thiết kế, tôi đã phát triển mô hình máy đóng bao xi măng tự động sử dụng PLC S7-1500 của Siemens Mô hình này được lập trình trên phần mềm TIA Portal V17 và được giám sát thông qua hệ thống SCADA.
Đối tượng nghiên cứu
- Lập trình hệ thống vận hành, giám sát và thu thập dữ liệu SCADA.
- Phần mềm lưu trữ dữ liệu MySQL.
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
Sơ đồ khối của hệ thống
Hình 2.1: Sơ đồ khối của hệ thống
Hệ thống gồm có 5 khối chính:
- Khối nguồn: Nguồn cung cấp nguồn cho hệ thống (cảm biến, động cơ, PLC…).
- Khối điều khiển: Hệ thống được điều khiển và giám sát qua màn hình HMI hoặc
Hệ thống sử dụng cảm biến trọng lượng Loadcell 50kg với tín hiệu ngõ ra là mV/V, yêu cầu bộ chuyển đổi analog 4-20mA để chuyển đổi tín hiệu trước khi đưa về PLC xử lý Ngoài ra, hệ thống còn tích hợp các loại cảm biến khác như cảm biến vị trí và cảm biến mức để nâng cao hiệu quả hoạt động.
- Khối xử lý: Dùng PLC 1511-1 PN để lập trình tính toán, xử lý tín hiệu từ khối cảm biến và đưa ra khối chấp hành.
- Khối chấp hành: Các thiết bị hiện trường như: Máy bơm xi măng, xi lanh động cơ băng chuyền…
Lựa chọn thiết bị
2.2.1 PLC S7-1500 CPU 1511-1PN 6ES7511-1AK01-0AB0
PLC, viết tắt của Programmable Logic Controller, là một thiết bị điều khiển có khả năng lập trình, cho phép người dùng thay đổi thuật toán điều khiển thông qua ngôn ngữ lập trình Khác với bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán cố định, PLC mang lại sự linh hoạt trong việc thực hiện các bài toán điều khiển dựa trên tín hiệu và thuật toán do người lập trình thiết lập Nhờ đó, PLC có thể xuất ra các tín hiệu để điều khiển các thiết bị khác một cách hiệu quả.
PLC S7-1500 của Siemens là bộ điều khiển tiên tiến, đánh dấu bước ngoặt quan trọng trong lĩnh vực tự động hóa Với nhiều tính năng cải tiến, S7-1500 tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và mang lại sự dễ dàng trong quá trình sử dụng.
Hiệu suất cao do thời gian đáp ứng ngắn và chất lượng điều khiển cao nhất.
Tính bảo mật cao hơn.
Thiết kế nhỏ gọn, đạt chuẩn IP20 IP65/67, dễ sử dụng hay kiểm tra hệ thống dễ dàng hơn.
Tích hợp chuẩn đoán lỗi hệ thống, tự động hiển thị lên màn hình.
Tích hợp nhiều tính năng mới:
Bus kết nối module tốc độ cao xử lý tín hiệu nhanh hơn.
Ba cổng truyền thông Ethernet với 2 địa chỉ IP.
Chức năng điều khiển PID (V2.0).
Nhiều cấp bảo mật cho chương trình.
CPU SIMATIC S7-1500 có khả năng mở rộng linh hoạt về cấu trúc nguồn, bộ nhớ và số lượng, đảm bảo khả năng giao tiếp bền vững trong tương lai thông qua OPC UA và Profinet.
CPU 1511-1PN là bộ xử lý trung tâm với bộ nhớ làm việc 150KB cho chương trình và 1MB cho dữ liệu, cung cấp hiệu suất hoạt động 60ns cho mỗi bit Thiết bị hỗ trợ giao thức truyền thông TCP/IP và yêu cầu thẻ nhớ SIMATIC để hoạt động hiệu quả.
CPU 1511-1PN được trang bị 2 cổng kết nối, hỗ trợ cả Profinet và các giao thức Profinet IO RT (thời gian thực) và IRT (thời gian thực đẳng thời) Hai cổng này có thể được cấu hình để tạo thành một cấu trúc vòng dự phòng trong mạng Ethernet.
OPC UA là một giao thức truyền thông mở và trung lập với nhà cung cấp, cho phép dữ liệu được trao đổi hiệu quả Với OPC UA, CPU hoạt động như một máy chủ có khả năng giao tiếp linh hoạt với các máy khách OPC UA, bao gồm bảng HMI và hệ thống SCADA, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tích hợp và quản lý dữ liệu trong các ứng dụng công nghiệp.
Tích hợp Web server cho phép người dùng truy cập thông tin cá nhân, nội dung bộ chuẩn đoán, cập nhật firmware, cũng như theo dõi các cảnh báo, bảng theo dõi và nhật ký dữ liệu.
2.2.2 Trạm PC điều khiển trung tâm (WinCC Runtime Advanced)
WinCC Runtime Advanced là một giải pháp phần mềm điều khiển và giám sát hoạt động trên PC, phù hợp cho các hệ thống một người dùng trực tiếp tại máy Phần mềm này được cấu hình thông qua SIMATIC WinCC Advanced hoặc SIMATIC WinCC Professional, mang lại khả năng tùy chỉnh linh hoạt cho người dùng.
SIMATIC WinCC RT Advanced là phần mềm trực quan hóa hiệu suất cao, lý tưởng cho các tác vụ đơn giản trong lĩnh vực tự động hóa máy móc Phần mềm này cung cấp giải pháp tự động hóa cho nhiều ứng dụng, bao gồm tự động hóa sản xuất, quy trình và tòa nhà SIMATIC WinCC RT Advanced có thể được sử dụng kết hợp với các thiết bị như SIMATIC Rack PC, Box PC, Panel PC, bộ điều khiển ET 200SP và SINUMERIK PC, mang lại sự linh hoạt và hiệu quả cho người dùng.
- Bảng thông số kỹ thuật chính của WinCC Runtime Advanced:
Number of tags in the project 24567
Number of elements per array 1600
Length of an alarm in characters 80
Number of process values per alarm 8
Size of the alarm buffer 2048
Number of queued alarm events 500
Number of fields per screen 600
Number of tags per screen 400
Number of complex objects per screen 40
Number of elements per recipe 2000
User data length in KB per data record 512
Number of data records per recipe 5000
Number of entries per log 500000
Cyclical trigger for tag logging 1s
Number of tags that can be logged per log 24576
Text lists and graphic lists
Number of entries per text or graphic list 3500
Number of connections based on
Sm@rtClients (including a service client)
Number of characters in a help text 500
Bảng 2.1: Bảng thông số WinCC Advanced
2.2.3 Thiết bị cảm biến a) Cảm biến mức:
Ngành xi măng đóng vai trò quan trọng trong sản xuất, vì vậy cảm biến báo mức xi măng là thiết bị thiết yếu trong các nhà máy Hiện nay, có nhiều loại cảm biến đo mức xi măng, bao gồm cảm biến kiểu cơ điện tử, cảm biến dạng xoay, cảm biến dạng điện dung, cảm biến dạng rung và cảm biến dạng siêu âm.
Cảm biến quay, hay còn gọi là cảm biến xoay, là thiết bị chuyên dụng để báo mức các loại chất rắn như bột cám, cát, đá và hạt nhựa Loại cảm biến này thường được sử dụng trong các bồn chứa, silo và tank để theo dõi và kiểm soát mức độ chất rắn.
- Cảm biến xoay Fiama model SL:
Cảm biến sử dụng nguồn điện: 24VDC hoặc nguồn 220VAC
Tiếp điểm ngõ ra Relay: 4A -250VAC và 2A -250VDC
Nhiệt độ làm việc trong khoảng từ: -10 - 60 0 C
Chiều dài cảm biến tuỳ chọn: 150mm, 300mm, 500mm.
Vật liệu cánh xoay được làm bằng nhựa, nhôm hoặc inox
Tiêu chuẩn bảo vệ chống nước và chống bụi đạt: IP65.
Hình 2.3: Cảm biến mức dạng xoay Fiama model SL
Cảm biến hoạt động bằng cách xoay với tốc độ 2-3 vòng/phút khi có nguồn điện Khi mức nguyên liệu trong silo dâng lên, nguyên liệu sẽ cản cánh xoay, khiến cánh ngừng quay và kích hoạt công tắc hành trình, làm motor dừng lại và thay đổi trạng thái tiếp điểm ngõ ra Khi mức nguyên liệu giảm xuống dưới cảm biến, công tắc hành trình trở về trạng thái ban đầu, motor tiếp tục quay và tín hiệu ngõ ra cũng trở lại trạng thái ban đầu.
Cảm biến trọng lượng (loadcell) là thiết bị chuyển đổi lực và trọng lượng thành tín hiệu điện Giá trị đầu ra của cảm biến tỷ lệ thuận với sự biến đổi của điện trở cảm ứng trong cầu điện trở.
Loadcell được cấu tạo từ hai thành phần chính: điện trở Strain gage và Load Các Strain gage được gắn trên bề mặt thân loadcell, trong khi thân loadcell là một khối kim loại đàn hồi Tùy thuộc vào loại loadcell và mục đích sử dụng, thân loadcell có thể được thiết kế với nhiều hình dạng và chế tạo từ các vật liệu khác nhau như nhôm hợp kim hoặc thép không gỉ.
Strain gage là một điện trở đặc biệt, có điện trở thay đổi khi bị nén hay kéo dãn và được nuôi bằng một nguồn ổn định.
Load là một thanh kim loại có tính đàn hồi.
- Nguyên lý hoạt động: Loadcell hoạt động dựa trên nguyên lý của mạch cầu Wheatstone
Ở trạng thái cân bằng (trạng thái không tải), lực tác động bằng 0, điện áp ngõ ra cũng là 0 hoặc gần bằng 0.
Khi có tải trọng hoặc lực tác động lên thân Loadcell, thanh kim loại sẽ bị biến dạng Sự biến dạng này làm thay đổi chiều dài và tiết diện của các Strain gage, dẫn đến sự thay đổi điện trở và làm thay đổi điện áp ngõ ra.
Hình 2.5: Nguyên lý hoạt động của Loadcell
- Thông số kỹ thuật loadcell 50Kg:
Thông số Giá trị Đơn vị
Tải trọng 50 Kg Độ nhạy 1.0 ± 1.5% mV/V Độ lệch thuyến tính 0.05 %F.S Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điểm 0
0.3 %F.S/10 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đầu ra
0.1 %F.S/10 Điện trở vào 1000 ± 10 Ω Điện trở ra 1000 ± 10 Ω
Trở kháng cách ly ≥ 2000 M Điện áp hoạt động 5 ~ 8 V
Bảng 2.2: Bảng thông số kỹ thuật của Loadcell 50Kg c) Cảm biến tiệm cận loại điện dung:
Sơ đồ công nghệ
Sơ đồ công nghệ của hệ thống:
Hình 2.10: Sơ đồ công nghệ
Thiết kế hệ thống
Hệ thống sử dụng hai cảm biến tiệm cận để xác định vị trí của bao xi măng, bao gồm một cảm biến được lắp đặt tại vị trí của xi lanh kẹp và một cảm biến khác tại vị trí vòi bơm xi măng.
- Một cảm biết trọng lượng Loadcell 50Kg dùng để đo trọng lượng của bao xi măng
- Hai cảm biến mức dạng xoay được dùng để phát hiện mức cao và mức thấp của xi măng trong bồn chứa.
- Một xi lanh kẹp dùng để kẹp vỏ bao và đưa đến vị trí vòi bơm
- Một xi lanh khí nén dùng để đẩy bao ra khi đã đủ trọng lượng
2.4.2 Yêu cầu về chương trình
Hệ thống hoạt động với hai chế độ: chế độ tự động cho phép giám sát qua màn hình WinCC hoặc HMI, và chế độ thủ công cho phép điều khiển thiết bị trực tiếp.
- Khi trọng lượng của bao xi măng đã đủ thì tiến hành xuất bao ra lên băng chuyền.
- Khi thiếu trọng lượng thì báo lỗi và tự động dừng hệ thống.
- Dữ liệu được lưu trữ về MySQL và file Excel.
GIẢI THUẬT VÀ ĐIỀU KHIỂN
Hoạt động của hệ thống
- Ở chế độ thủ công các động cơ, thiết bị sẽ được điều khiển thông qua các cửa sổ Pop-up.
Khi chế độ tự động được kích hoạt bằng nút Start, băng chuyền bắt đầu hoạt động Cảm biến nhận diện bao sẽ kích hoạt xi lanh kẹp để giữ chặt vỏ bao và đưa đến vòi bơm xi măng Tại vòi nạp, cảm biến thứ hai sẽ xác nhận sự có mặt của bao, đồng thời một xi lanh sẽ giữ cố định bao trong quá trình bơm Khi vỏ bao được cấp vào vòi nạp và được thổi phồng, áp suất khí trong bao sẽ tác động lên công tắc áp suất, đánh dấu sự bắt đầu quá trình nạp liệu Xi măng sẽ được bơm vào bao theo khối lượng đã được thiết lập Khi đạt trọng lượng yêu cầu, hệ thống nạp sẽ dừng lại và tiến hành khâu bao Sau khi bao xi măng được khâu xong, xi lanh khí nén sẽ đẩy bao ra băng chuyền để chuyển đến xe vận chuyển hoặc kho lưu trữ.
Khi nguyên liệu trong bồn chứa xi măng giảm đến mức cảm biến thấp, động cơ nạp liệu sẽ tự động hoạt động để bơm xi măng vào bồn chứa Quá trình nạp liệu sẽ dừng lại khi cảm biến mức cao thay đổi trạng thái.
Trên bảng điều khiển, các nút nhấn quan trọng bao gồm: Nút Stop để tạm dừng hệ thống, Nút Reset để khôi phục hệ thống sau khi sửa lỗi, Nút Reset Q nhằm thiết lập lại sản lượng bao ra, và Nút Check valve dùng để kiểm tra hoạt động của vòi, đảm bảo vòi không bị nghẹt và hoạt động ổn định.
- Đèn báo khi hệ thống vận hành.
- Các công tắc mô phỏng dùng để kiểm tra hệ thống cảnh báo có hoạt động bình thường không.
Trong quá trình vận hành, dữ liệu như trọng lượng bao xi măng, số lượng bao xi măng và nhiệt độ động cơ sẽ được lưu trữ vào file Excel mỗi phút Ngoài ra, khi người vận hành nhập thông tin vào bảng lưu trữ MySQL, hệ thống cũng sẽ xuất dữ liệu tương tự như trong Excel.
Lưu đồ giải thuật
Hình 3.1: Lưu đồ giải thuật
Thiết kế tổng quan về kiến trúc mạng
Hình 3.2: Kết nối giữa PLC và WinCC RT Adv
Thiết kế phần mềm
3.4.1 Thiết lập bảng tín hiệu
STT Name Type Adress Comment
1 Set_Time Int %MW200 Cài đặt thời gian báo lỗi
2 Set_Weight_1 Real %MD202 Cài đặt trọng lượng mức báo lỗi
Cài đặt trọng lượng mức bơm vào bao
4 Act_Time Int %MW300 Thời gian thực tế
5 Act_Weigth Real %MD302 Trọng lượng thực tế
6 Act_SL Int %MW350 Số lượng bao
7 Simu_Bao_Ra Int %MW352 Mô phỏng bao chạy trên băng tải 8
Simu_Xilanh_Ke p Int %MW354 Mô phỏng xi lanh chạy
Trọng lượng xi măng trong bồn chứa
Nhiệt độ của động cơ bơm xi măng
Hiển thị trạng thái động cơ bơm xi măng
Hiển thị trạng thái động cơ bơm nạp liệu
Miền nhớ trung gian lưu dữ liệu analog
14 TG_Weight Real %MD370 Miền trung gian đọc cảm biến
Bảng 3.1: Bảng tag quy ước vùng nhớ
STT Name Type Adress Comment
1 I_Mode Bool %I0.0 Switch chế độ 1 auto, 0 manu
2 I_Start Bool %I0.1 Nút nhấn chạy chế độ tự động
3 I_Stop Bool %I0.2 Nút nhấn dung chế độ tự đông
4 I_Reset Bool %I0.3 Nút nhấn reset
Nút nhấn reset số lượng bao xi măng
6 I_CB_Nhan_Bao Bool %I0.5 Cảm biến vị trí nhận bao
7 I_CB_Step2 Bool %I0.6 Cảm biến chuyển sang bước 2
8 I_CB_Lieu_Min Bool %I0.7 Cảm biến bồn liệu cạn
9 I_CB_Lieu_Max Bool %I1.0 Cảm biến bồn liệu đầy
10 I_CB_Loadcell Bool %I1.1 Cảm biến Loadcell 50kg
11 I_XL_Kep Bool %I1.2 Đóng/Mở xi lanh kẹp
12 I_XL_Da_Bao Bool %I1.3 Đóng/Mở xi lanh đá bao
13 I_DC_Nap_Lieu Bool %I1.4 Chạy/Dừng động cơ nạp liệu
14 I_Bom_XM Bool %I1.5 Chạy/Dừng bơm xi măng
15 I_Khau_Bao Bool %I1.6 Đóng/Mở khâu bao
16 I_Nen_Khi Bool %I1.7 Đóng/Mở pitton nén khí
17 I_BT Bool %I2.0 Chạy/Dừng băng tải
18 I_DC_XL_Kep Bool %I2.1 Chạy/Dừng động cơ Xi lanh kẹp
19 I_Thu_Van Bool %I2.2 Chạy/Dừng thử van
I_Sensor_Loadcel l Int IW64 Cảm biến trọng lượng
Bảng 3.2: Bảng tag quy ước địa chỉ ngõ vào thực tế
1 M_Mode Bool %M0 Miền trung gian Switch chế độ 1
Miền trung gian Nút nhấn chạy chế độ tự động
Miền trung gian Nút nhấn dừng chế độ tự động
Miền trung gian Nút nhấn reset
Miền trung gian Cảm biến vị trí nhận bao
Miền trung gian Cảm biến chuyển sang bước 2
Miền trung gian Chyển sang bước 3
Miền trung gian Cảm biến bồn liệu cạn
Miền trung gian Cảm biến bồn liệu đầy
Miền trung gian Đóng/Mở xi lanh kẹp
Miền trung gian Đóng/Mở xi lanh đá bao
Miền trung gian Chạy động cơ nạp liệu
Miền trung gian Chạy bơm xi măng
Miền trung gian Mở sục khí
Miền trung gian Chạy băng tải
Miền trung gian Chạy động cơ xi lanh kẹp
Miền trung gian Thử van
18 M_Start_Khau_Bao Bool %M1 Miền trung gian Mở khau bao
Miền trung gian Cảm biến Loadcell
Miền trung gian Chạy mô phỏng ngừng nạp liệu
Miền trung gian Chạy mô phỏng nhiệt độ động cơ bơm xi măng
Miền trung gian Chạy mô phỏng ngắt xi lanh kẹp
Miền trung gian Chạy mô phỏng bao lỗi
Miền trung gian Dừng bơm xi măng
Miền trung gian Dừng nén khí
Miền trung gian Dừng băng tải
Miền trung gian Dừng động cơ xi lanh kẹp
Miền trung gian Dừng khâu bao
29 M_Stop_DC_Nap_Lieu Bool %M3.
Miền trung gian Dừng động cơ nạp liệu
Bảng 3.3: Bảng tag quy ước địa chỉ miền nhớ mô phỏng
1 Q_lamp_Auto %Q0.0 Bool Đèn chế độ auto
2 Q_lamp_Manu %Q0.1 Bool Đèn chế độ manu
3 Q_lamp_Running %Q0.2 Bool Đèn báo hệ thống đang chạy
4 Q_lamp_Stop %Q0.3 Bool Đèn báo hệ thống đang dừng
5 Q_lamp_Error %Q0.4 Bool Đèn báo lỗi hệ thống
6 Q_Lamp_Warning %Q0.5 Bool Ngõ ra đèn Warning
7 Q_Lamp_Warning1 %Q0.6 Bool Ngõ ra đèn Warning hết xi măng
8 Q_Lamp_Warning2 %Q0.7 Bool Ngõ ra đèn Warning nhiệt độ cao
9 Q_XL_Kep %Q1.0 Bool Ngõ ra xi lanh kẹp
10 Q_XL_Da_Bao %Q1.1 Bool Ngõ ra xi lanh đá bao
11 Q_DC_Nap_Lieu %Q1.2 Bool Ngõ ra động cơ nạp liệu
12 Q_DC_XL_Kep %Q1.3 Bool Ngõ ra động cơ xi lanh kẹp
13 Q_BT %Q1.4 Bool Ngõ ra băng tải
14 Q_Pitton_Nen_Khi %Q1.5 Bool Ngõ ra pitton nén khí
15 Q_Bom_XM %Q1.6 Bool Ngõ ra bơm xi măng
16 Q_Khau_Bao %Q1.7 Bool Ngõ ra khâu bao
Bảng 3.4: Bảng tag quy ước địa chỉ ngõ ra
0 Biến tạm để chạy mô phỏng
6 Trung gian mô phỏng bơm thiếu trọng lượng
Trung gian mô phỏng bao xi măng chạy trên băng chuyền
0 Trung gian mô phỏng xi lanh kẹp 10
TG_Hien_XL_Kep_VT
Trung gian mô phỏng xi lanh kẹp hiển thị
Bảng 3.5: Bảng tag quy ước địa chỉ biến trung gian
0 Đầu ra trung gian Auto xi lanh kẹp
2 Q_Auto_XL_Da_Bao Bool %M20 Đầu ra trung gian Auto xi lanh đá
2 Đầu ra trung gian Auto băng tải
4 Q_Auto_DC_Nap_Lieu Bool
3 Đầu ra trung gian Auto động cơ nạp liệu
5 Q_Auto_DC_XL_Kep Bool %M20.
4 Đầu ra trung gian Auto động cơ xi lanh kẹp
5 Đầu ra trung gian Auto pitton nén khí
6 Đầu ra trung gian Auto bơm xi măng
7 Đầu ra trung gian Auto khâu bao
0 Đầu ra trung gian Manu xi lanh kẹp
10 Q_Manu_XL_Da_Bao Bool %M21.
1 Đầu ra trung gian Manu xi lanh đá bao
2 Đầu ra trung gian Manu băng tải 12
Q_Manu_DC_Nap_Lie u Bool
3 Đầu ra trung gian Manu động cơ nạp liệu
13 Q_Manu_DC_XL_Kep Bool %M21.
4 Đầu ra trung gian Manu động cơ xi lanh kẹp
5 Đầu ra trung gian Manu pitton nén khí
6 Đầu ra trung gian Manu bơm xi măng
7 Đầu ra trung gian Manu khâu bao
Bảng 3.6: Bảng tag quy ước địa chỉ ngõ ra trung gian
Bảng 3.7: Bảng tag quy ước địa chỉ xung tác động
3.4.2 Viết chương trình cho PLC
Các khối sử dụng trong chương trình chính
Hình 3.3: Các khối lập trình trong PLC
- Khối Main [OB1]: là khối chương trình chính dùng để gọi các hàm con như FC_Auto, FC_Manual…
- Khối ProDiagOB [OB250], khối Default_SupervisionFB [FB1] và khối Default_SupervisionDB [DB18]: là khối được tạo bởi hệ thống khi bật chức năng giám sát cho các tag.
- Khối Startup [OB100]: là khối chạy ngay khi đổ chương trình xuống PLC.
- Khối FC_Auto [FC1]: là hàm con dùng để viết code cho chương trình khi chạy chế độ tự động.
- Khối FC_Doc_Analog [FC3]: là hàm con dùng để đọc ngõ vào analog thực tế của cảm biến.
- Khối FC_Manual [FC2]: là hàm con dùng để viết code cho chương trình khi chạy chế độ thủ công.
- Khối FC_Output [FC4]: là hàm con dùng để viết code cho ngõ ra của hệ thống.
- Khối FC_Simulation [FC5]: là hàm con dùng để viết code cho chương trình mô phỏng.
- Khối DB [DB11]: là khối khai báo các biến tạm.
- Khối DB_Alarm [DB16]: là khối khai báo các biến dùng cho chức năng cảnh báo (Alarm).
- System blocks là các timer sử dụng trong mô phỏng
3.4.3 Thiết kế giao diện WinCC
- Màn hình giao điện chính:
Hình 3.4: Giao diện chính WinCC
Phía trên là logo trường, tên đề tài đồ án, sinh viên thực hiện, giảng viên hướng dẫn, ngày - giờ.
Góc trên bên phải là các nút chuyển màn hình, phân quyền cho người dùng và chuyển đổi ngôn ngữ.
Bên trái là bảng điều khiển của hệ thống
Ở giữa là khu vực thiết kế các thiết bị mô phỏng
Khi nhấp vào các động cơ và thiết bị, cửa sổ Pop-up sẽ xuất hiện để điều khiển từng thiết bị Cửa sổ này hiển thị chế độ hoạt động, trạng thái hiện tại của động cơ và nút điều khiển cho chế độ thủ công.
- Tiếp đến là màn hình Alarm, các cảnh báo sẽ được hiện lên trong Alarm table khi hệ thống vận hành.
Hình 3.5: Màn hình hiển thị bảng Alarm
- Màn hình tiếp theo là nơi để lưu trữ dữ liệu về MySQL
Hình 3.6: Màn hình hiển thị thông tin lưu trữ MySQL
- Bên cạnh là màn hình dùng để gửi mail về Gmail muốn gửi
Hình 3.7: Màn hình hiển thị gửi Mail
- Cuối cùng là màn hình dành cho trình duyệt web khi có kết nối internet
Hình 3.8: Màn hình Google Search
Vận hành
- Hệ thống được mô phỏng trên phần mềm WinCC Runtime và PLC ảo.
- Đầu tiên là chức năng phân quyền cho hệ thống:
Hình 3.9: Phân quyền sử dụng
- Để thuận tiện cho việc giám sát người dùng có thể lựa chọn ngôn ngữ Tiếng Anh hoặc Tiếng Việt.
Hình 3.10: Chuyển đổi ngôn ngữ
Hệ thống hoạt động với hai chế độ: tự động và thủ công Trong chế độ thủ công, các động cơ được điều khiển thông qua các bảng Pop-up.
Hình 3.11: Điều khiển động cơ bằng Pop up
Khi ở chế độ tự động, nhấn nút Start sẽ làm sáng đèn báo Run Nếu mức xi măng trong bồn chứa thấp hơn cảm biến, động cơ nạp liệu sẽ hoạt động để cung cấp xi măng vào bồn Khi vỏ bao chạm vào cảm biến, xi lanh kẹp sẽ giữ chặt bao và di chuyển nó đến vị trí bơm.
Hình 3.12: Vận hành ở chế độ tự động
Khi bao được đưa đến vị trí bơm, cảm biến vị trí sẽ kích hoạt để ngắt xi lanh kẹp và đồng thời một pitton sẽ giữ chặt bao với vòi bơm Quá trình này cho phép bao được thổi phồng lên nhờ vào máy thổi khí.
Hình 3.13: Vận hành ở chế độ tự động
Khi bao xi măng được thổi căng hoàn toàn, quá trình nạp bắt đầu Cảm biến trọng lượng sẽ giám sát trọng lượng của bao và gửi tín hiệu báo đầy cho PLC, từ đó ngắt bơm xi măng.
Hình 3.14: Vận hành ở chế độ tự động
Khi bao đạt trọng lượng tiêu chuẩn, quá trình xuất bao bắt đầu Xi lanh khí nén sẽ đẩy bao ra, giúp bao xi măng thành phẩm nghiêng lên băng chuyền Sau đó, bao sẽ được chuyển đến xe vận chuyển hoặc lưu kho.
Để mô phỏng cảnh báo, sử dụng các công tắc trên bảng mô phỏng Chẳng hạn, nếu mô phỏng bao xi măng thiếu trọng lượng do vòi bị ngẹt, khi bơm xi măng hoạt động quá lâu mà trọng lượng vẫn chưa đạt, hệ thống sẽ hiện cảnh báo và dừng lại Thông tin chi tiết về cảnh báo sẽ được hiển thị trong bảng Alarm.
Hình 3.15: Cảnh báo thiếu trọng lượng
Hình 3.16: Bảng Alarm thiếu trọng lượng
- Hoặc là khi mô phỏng nhiệt độ của bơm xi măng, nếu nhiệt độ động cơ lớn hơn
150 0 C thì hệ thống sẽ hiện cảnh báo (Warning), khi nhiệt độ động cơ vượt quá
250 0 C thì hệ thống sẽ báo lỗi (Error) và dừng hệ thống lại.
Hình 3.17: Cảnh báo nhiệt độ cao
Hình 3.18: Bảng Alarm nhiệt độ cao
Hình 3.19: Nhiệt độ vượt quá giới hạn cho phép
Hình 3.20: Bảng Alarm nhiệt độ quá ngưỡng
Để lưu trữ dữ liệu từ file Excel, tôi sẽ tạo một file Excel mẫu và sử dụng code lập trình trong VB Script để ghi dữ liệu vào đó Mỗi ngày, hệ thống sẽ tự động tạo một thư mục mới theo ngày, và file Excel sẽ được lưu lại mỗi phút một lần trong thư mục đó.
Hình 3.21: File Excel mẫu để lưu dữ liệu
Code VB tạo folder mới:
Hình 3.22: Code tạo Folder mới
Hình 3.23: Code tạo Folder mới
Code VB xuất dữ liệu:
Hình 3.24: Code xuất dữ liệu
Hình 3.25: Code xuất dữ liệu
Hình 3.26: Code xuất dữ liệu
Dữ liệu được lưu trữ:
Hình 3.27: Dữ liệu lưu trữ
- Hay để dữ liệu được lưu trữ về MySQL thì sẽ sử dụng một phần mềm Microsoft SQL Server Management Studio và code sẽ được viết bằng VB Scrip.
Hình 3.28: Code lưu dữ liệu về MySQl
Data WinCC và bảng đã tạo để lưu trữ dữ liệu:
Hình 3.29: Nhập Data WinCC và tên bảng dữ liệu
Hình 3.30: Dữ liệu lưu trữ trên MySQL
