Cầu trúc của WinCC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  TP HCM, ngày ……… tháng ………năm 2008 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN  TP HCM, ngày ……… tháng ………năm 2008  Hình 1: Cấu trúc WinCC 10  Hình 2: Cửa sổ dự án WinCC .11  Hình 3: Cửa sổ soạn thảo Graphics .13  Hình 4: Cửa sổ Dynamic Wizard 14  Hình 5: Cửa sổ Tag Logging 14  Hình 6: Cửa sổ soạn thảo Alarm Logging .16  Hình 7: Truyền thơng máy tính PLC 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO   Sách tham khảo  Tự động hóa với Simatic S7-200 – Nguyễn Dỗn Phước  Tự động hóa cơng nghiệp với WinCC – Trần Thu Hà  Họ vi điều khiển 8051 – Tống Văn Ơn Internet  www.nhathongminh.biz  www.diendandientu.com Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải LỜI MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI  Trong năm gần đây, nhiều người thường nhắc đến “nhà thông minh” - nơi thứ nhà, văn phịng hộ kiểm sốt thơng qua phím số, máy tính, điện thoại di động giọng nói Nhà thông minh đơn giản bắt đầu với vài máy tính mạng cục Sau đó, có nhà thông minh thực nơi thứ tự động hoá kiểm soát thiết bị cầm tay đơn giản Tiếp theo, có nhà siêu thông minh tương lai  Cho tới nay, nhà thông minh không nhiều phần lớn người phải bật đèn tay Mặc dầu vậy, thực nhà ngày thông minh nhiều so với trước Và chắn tương lai thơng minh nữa! Chẳng hạn, nhiều ngơi nhà có số máy tính kết nối với để truy cập Internet, cách sử dụng cáp hay công nghệ không dây wireless Đây bước tiến nhỏ hướng tới việc kết nối thứ khác vào mạng, từ tivi, máy nghe nhạc thiết bị gia dụng khác Như vậy, người có ngơi nhà nối mạng, tảng nhà thông minh  Với tốc độ phát triển kinh tế nay, nhà thông minh thị trường Việt Nam phát triển tốt khoảng từ đến 10 năm Xu hướng người, người có thu nhập cao, ngơi nhà đẹp thơi chưa đủ Đó phải khơng gian sống tiện lợi, giải phóng sức lao động người  Nhận thức phát triển mạnh “nhà thông minh” tương lai Em định thực “ngôi nhà thông minh” làm đề tài tốt nghiệp khả áp dụng vào thực tế cao II MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI:  Thiết kế mơ hình nhà thơng minh  Thiết kế mạch công suất giao tiếp thiết bị cửa, thiết bị điện hệ thống báo động  Các mạch điều khiển  Kết hợp mơ hình mạch điều khiển cho nhà thông minh SVTH: Trương Quốc Thắng Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC MẠNG MODBUS I GIAO THỨC MẠNG MODBUS  ModBus giao thức mạng hãng Modicon phát triển Theo mơ hình ISO/OSI ModBus thực chất chuẩn giao thức dịch vụ thuộc lớp ứng dụng, thực chế vận chuyển cấp thấp đường truyền nối tiếp RS-232, RS-485  ModBus định nghĩa tập hợp rộng dịch vụ trao đổi liệu trình, liệu điều khiển liệu chuẩn đốn ModBus có ảnh hưởng tương đối mạnh với hệ PLC, PLC người ta tìm thấy tập hợp dịch vụ đưa ModBus Vì ModBus chuẩn cao cấp nên ta viết chương trình ngơn ngữ lập trình cấp cao lập trình cấp cao: WinCC, Visual Basic, Visual C++… II CƠ CHẾ GIAO TIẾP  Các trạm Modbus giao tiếp với qua chế chủ/tớ thiết bị chủ chủ động gửi yêu cầu thiết bị tớ đáp ứng liệu trả lại thực hành động định theo yêu cầu Các thiết bị chủ thường máy tính điều khiển trung tâm thiết bị lập trình, thiết bị tớ PLC thiết bị khác  Một trạm chủ gửi thơng báo yêu cầu tới trạm gửi đồng loạt tới tất trạm, trạm tớ nhận gửi tra thông báo lại trạm chủ III SỬ DỤNG GIAO THỨC MODBUS  Tạo tập lệnh truyền thơng tới Modbus Master kể hình dạng chương trình trước làm gián đoạn (ngắt) định truyền thông riêng biệt đại diện cho Modbus  Với dẫn giao thức Modbus Slave ta định hình cho S7-200 làm việc công cụ Modbus RTU Slave (RTU: remote Terminal Unit: đơn vị đo lường đầu cuối) truyền đạt tới Modbus Master  Ta tìm thấy dẫn thư viện Step7_MicroWin,ta tạo cho S7-200 làm việc Modbus Slave Khi ta chọn thị Modbus nhiều chương trình tự động liên kết thêm vào kế hoạch bạn IV NHỮNG ĐIỀU CẦN KHI DÙNG MODBUS  Ban đầu giao thức Modbus dành Port cho việc truyền thông giao thức Modbus Slave Khi sử dụng Port cho việc truyền thông giao thức Modbus Slave khơng sử dụng cho mục đích khác, kể việc truyền thơng với Step7_MicroWin Mudbus_INIT lệnh điều khiển phân chia Port giao thức Modbus Slave PPI  Lệnh Modbus Slave tác động đến tất vị trí liên kết truyền thông Freeport Port  Lệnh Modbus Slave sử dụng chương trình chương trình ngắt  Lệnh Modbus Slave sử dụng 1857 byte khoảng trống chương trình cho hai thị Modbus Slave hoạt động thông thường SVTH: Trương Quốc Thắng Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải  Lệnh Modbus Slave sử dụng khoảng 779 byte V-memory Địa bắt đầu cho khoảng định người dùng dành riêng cho thay đổi địa Modbus V ĐỊA CHỈ MODBUS TRONG S7-200  Địa ModBus thường viết đến ký tự chứa đựng giá trị loại liệu khoảng chứa trống Ký tự đầu ký tự thứ định loại liệu bốn ký tự cuối lựa chọn giá trị phù hợp với giá trị loại liệu Thiết bị ModBus chủ có sơ đồ địa theo chức Địa theo sau hỗ trợ dẫn trạm ModBus tớ:  000001 đến 000128 ngõ riêng biệt tương ứng với Q0.0 đến Q15.7  010001 đến 010128 ngõ vào tương ứng với I0.0 đến I15.7  030001 đến 030032 ngõ vào tương tự ghi tương ứng AIW0 đến AIW62  040001 đến 04xxxx ghi chờ tương ứng vùng nhớ V Tất địa ModBus  Bảng Giao thức ModBus tớ cho phép ta giới hạn số lượng ngõ vào, ngõ ra, ngõ vào tương tự, ghi chờ (vùng nhớ V) dùng để kết nối tới ModBus chủ Tham số MaxIQ theo dẫn MBUS_INIT số tối đa ngõ vào ngõ riêng biệt (Is Os) mà mạng ModBus chủ cho phép truy cập Tham số MaxAI dẫn theo MBUS_INIT số cực đại ngõ vào ghi (AIWs) mà mạng ModBus chủ cho phép truy xuất Tham số MaxHold MBUS_INIT dẫn đặc biệt cho số cực đại vùng ghi chờ (vùng nhớ V words) mà mạng ModBus chủ cho phép truy cập Xem mô tả dẫn MBUS_INIT cho nhiều thông tin cài đặt thuộc vùng nhớ giới hạn ModBus tớ SVTH: Trương Quốc Thắng Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải VI ĐỊNH CẤU HÌNH CHO BẢNG BIỂU TƯỢNG Sau ta gõ địa cho biểu tượng thứ nhất, bảng máy tính tự động cập nhật gán vào phấn cịn lại biểu tượng string bảng Ta nên gán vùng nhớ V gán tới ghi chờ MosBus vùng tham số HoldStart MaxHold MBUS_INIT dẫn Nếu khơng có vùng lặp khu vực nhớ, lời dẫn MBUS_INIT quay trở lỗi Hướng dẫn sử dụng giao thức ModBus Slave: Để sử dụng giao thức ModBus tớ chương trình S7-200, ta làm theo bước sau:  Điền lệnh MBUS_INIT chương trình bạn thực thi lệnh cho chu kỳ quét Bạn sử dụng lệnh MBUS_INIT cho lệnh thay đổi tham số truyền thông Khi bạn điền lệnh MBUS_INIT, vài thường trình thuờng trình ngắt tự động cộng vào chương trình  Gán địa bắt đầu cho byte 779 vùng nhớ V liên tiếp yêu cầu cho giao thức truyền thông ModBus tớ  Chỗ cho lệnh MBUS_SLAVE chương trình Chỉ dẫn gọi sau chu kỳ quét dịch vụ cho yêu cầu nhận  Kết nối cáp truyền thông Port S7-200 thiết bị MosBus chủ Chú ý: Thiết bị tương kết với dẫn khả khác ngun nhân khơng muốn dịng chạy xun qua cáp tương kết Điều khơng cần đến dịng ngun nhân lỗi truyền thơng thiết bị hỏng Chắc chắn điều tất thiết bị kết nối với cáp truyền thơng mạch tham chiếu lập tránh khơng muốn dịng theo Thanh tổng bao gồm (AC0, AC1, AC2, AC3) tận dụng lệnh MosBus tớ xuất danh sách lời dẫn tham chiếu Trước thực chạy chương trình, giá trị ghi tổng lệnh ModBus tớ lưu trữ hoàn trả trở lại ghi tổng trước lệnh ModBus tớ hoàn tất Chắc chắn tất liệu sử dụng nằm ghi tổng để trì thực thi lệnh ModBus Slave Giao thức ModBus tớ hỗ trợ cho giao thức ModBus RTU Lệnh tận dụng tính thiết thực S7-200 tới hỗ trợ cho hầu hết chức chung ModBus SVTH: Trương Quốc Thắng Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Lệnh cho giao thức ModBus Slave:  Lệnh MBUS_INIT sử dụng chạy, truyền thơng ModBus Trước lệnh MBUS_SLAVE sử dụng, lệnh MBUS_INIT phải thực với khơng có lỗi Lệnh hoàn tất bit Done thực lập tức, trước tiếp tục lệnh Lệnh thực thi chu kỳ quét đầu vào EN kích hoạt Lệnh MBUS_INIT nên thực thi cách xác cho lần thay đổi trạng thái Vì vậy, ngõ vào EN nên kéo nên yếu tố cạnh lên, thực thi lần chu kỳ quét Giá trị cho ngõ vào Mode lựa chọn giao thức truyền thông: Giá trị ngõ vào gán cho Port tới giao thức ModBus giao thức cho phép thực hiện, giá trị ngõ vào gán cho port tới PPI giao thức ModBus vơ hiệu hóa Tham số Baud giới hạn tốc độ baud: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 56700, 115200 Tham số Addr thiết lập địa bao gồm giá trị 247 SVTH: Trương Quốc Thắng Trang Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải  Tham số Parity thiết để so khớp với kiểm tra chẵn lẻ ModBus chủ Chấp nhận giá trị thì:  - Khơng có kiểm tra chẵn lẻ  - Kiểm tra lẻ  - Kiểm tra chẵn  Tham số Delay kéo dài chuẩn ModBus thông điệp cuối thời gian chờ thời gian cộng số đặc biệt mini giây đến chuẩn ModBus thông điệp thời gian cuối Thể loại giá trị cho tham số nên hệ thống hoạt động mạng dây dẫn Nếu bạn sử dụng điều giải với lỗi, thiết lập delay từ giá trị 10 đến 100 mini giây Delay giá trị từ đến 32767 mini giây Tham số MaxIQ thiết lập số I Q điểm sử dụng địa ModBus 00xxxx 01xxxx tương ứng giá trị từ đến 128 Một giá trị đọc viết tất đến ngõ vào ngõ Giá trị đề nghị cho MaxIQ 128, điều cho phép truy xuất đến tất điểm I Q S7-200  Tham số MaxAI thiết lập số từ ngõ vào (AI) ghi tới địa 03xxx tương ứng giá trị từ đến 32 Một giá trị khơng thể đọc tín hiệu vào tương tự Đề nghị giá trị cho MaxAI cho phép truy xuất tất tín hiệu tương tự S7-200 giá trị cho phép là:  cho CPU 221  16 cho CPU 222 SVTH: Trương Quốc Thắng Trang Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 57 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 58 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 59 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 60 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 61 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 62 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 63 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 64 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 65 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 66 Luận văn tốt nghiệp SVTH: Trương Quốc Thắng GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Trang 67 Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải IV NHẬN XÉT VỀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC:  Hồn thành xong mơ hình ngơi nhà thông minh  Thiết kế xong mạch điều khiển mạch động lực cho mơ hình  Ưu điểm:  Có phần giao tiếp máy tính để hiển thị trạng thái thiết bị điều khiển trực tiếp giao diện máy tính  Mơ hình chạy ổn định  Có phần báo động chống trộm chống cháy  Nhược điểm:  Chưa giao tiếp với thiết bị điện dân dụng tivi, dàn âm thanh,điều chỉnh ánh sáng đèn  Cúp điện sau có điện lại phải reset hệ thống  Do thiếu ngõ vào nên chưa thể thiết kế thêm cơng tắc bật tắt đèn phịng V HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI:  Nếu kết hợp thêm module mở rộng I/O thiết kế thêm cơng tắc mở tắt đèn phịng cần thiết phòng ngủ phòng khách…  Giao tiếp với thiết bị điện như: tivi, dàn âm thanh, kết hợp với cảm biến quang để điều khiển ánh sáng đèn cho phù hợp góp phần tiết kiệm điện SVTH: Trương Quốc Thắng Trang 68 Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải MỤC LỤC PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ GIAO THỨC MẠNG MODBUS I GIAO THỨC MẠNG MODBUS II CƠ CHẾ GIAO TIẾP III SỬ DỤNG GIAO THỨC MODBUS IV NHỮNG ĐIỀU CẦN KHI DÙNG MODBUS V ĐỊA CHỈ MODBUS TRONG S7-200 VI ĐỊNH CẤU HÌNH CHO BẢNG BIỂU TƯỢNG Hướng dẫn sử dụng giao thức ModBus Slave: Lệnh cho giao thức ModBus Slave: CHƯƠNG II: TÌM HIỂU PHẦN MỀM WINCC I GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WINCC Tổng quan phần mềm WinCC Cấu trúc WinCC 10 II CÁC THÀNH PHẦN TRONG MỘT DỰ ÁN WINCC 11 III CÁC CÔNG CỤ SOẠN THẢO WINCC 12 Thiết kế đồ họa .12 Hệ thống lưu trữ hiển thị (Tag Logging) 14 Hệ thống cảnh báo (Alarm Logging): 16 Hệ thống báo cáo (Report Designer): 18 Hàm WinCC: .19 Hệ thống thiết lặp chạy mô Graphics RunTime từ thẻ Computer: 20 Cửa sổ chạy mô phỏng: 21 IV MẠNG TRUYỀN THÔNG TRONG WINCC 21 V TRÌNH TỰ TẠO MỘT PROJECT TRONG WINCC 24 Khởi động WinCC: .24 Tạo Project: 25 Cài đặt Driver kết nối với PLC 25 Định nghĩa Tag Sử dụng: .26 Tạo giao diện người dùng: 26 SVTH: Trương Quốc Thắng Trang 69 Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải CHƯƠNG III: SƠ LƯỢC CẤU TRÚC VÀ NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC 27 I GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PLC S7-200 27 Thiết bị nhập xuất 28 Cấu trúc vùng nhớ 28 Nguyên tắc thực chương trình .30 II CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH CỦA S7-200 31 III HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC 31 IV GIỚI THIỆU CÁC LỆNH PLC DÙNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH: 32 Lệnh logic: 32 Bộ định thời: 34 Bộ đếm Counter: 36 So sánh Real: 36 Lệnh di chuyển (Move Word) 37 PHẦN II: THI CƠNG MƠ HÌNH .39 I GIỚI THIỆU VỀ CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MƠ HÌNH 39 PLC S7-200 CPU 224 DC/DC/DC: 39 Relay .39 Bộ nguồn .39 Cảm biến quang: CX-24 loại NPN .39 Đầu dị khói: 40 II GIỚI THIỆU VỀ MƠ HÌNH NHÀ THÔNG MINH 41 Khái niệm nhà thông minh: .41 Những tiện ích nhà thông minh: 41 III TÍNH NĂNG VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MƠ HÌNH “NHÀ THƠNG MINH”: 42 Hình ảnh mơ hình: 42 Mơ tả mơ hình: 42 Sơ đồ khối mơ hình: .43 Nguyên lý hoạt động nhà thông minh: 43 Sơ đồ đấu dây tủ điện - mạch điều khiển mạch động lực: .44 Lưu đồ giải thuật: 47 Giao tiếp PC với PLC s7-200 thông qua Wincc: 50 SVTH: Trương Quốc Thắng Trang 70 Luận văn tốt nghiệp GVHD:Th.S Ngô Thanh Hải Sơ đồ ngun lý chương trình bàn phím ma trận 4x4: 52 Chương trình điều khiển PLC: 56 IV NHẬN XÉT VỀ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: 68 V HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI: 68 SVTH: Trương Quốc Thắng Trang 71