Báo cáo thực tập tốt nghiệp lập trình plc s7300 và hệ thống scada

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GVHD SV MSSV : TS Nguyễn Thiện Thành : Nguyễn Phước Lộc : 40901457 TP.HCM - 08/2013 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Được hỗ trợ giúp đỡ Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam, em có hội nghiên cứu tìm hiểu hệ thống PLC SCADA Siemens Automation trình thực tập tốt nghiệp Đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Trần Văn Hiếu, người tận tình giúp đỡ, hướng dẫn em thời gian thực tập công ty Em xin cảm ơn thầy Phạm Phú Thọ anh chị Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam giúp đỡ em suốt q trình thực tập Ngồi em xin cảm ơn thầy Nguyễn Thiện Thành, người định hướng, giúp đỡ để em hồn thành khóa thực tập Cuối em xin cảm ơn giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình bạn nhóm thực tập Tp.HCM, ngày 10 tháng 08 năm 2013 Em xin chân thành cảm ơn i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC TẬP NHẬN XÉT CỦA CÔNG TY TNHH KỸ THUẬT PLC VIỆT NAM: ĐIỂM ĐÁNH GIÁ: Người hướng dẫn: K.Sư Trần Văn Hiếu Xác nhận đơn vị thực tập ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com NỘI DUNG THỰC TẬP - Tìm hiểu PLC S7-300, lập trình hệ thống MPS 300 phần mềm TIA Portal Sử dụng phần mềm WinCC 7.0 để thiết kế hệ thống điều khiển giám sát Tìm hiểu phần mềm OPC: Kepware, IBH OPC Tìm hiểu chuẩn truyền thơng MPI, Profinet iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC TẬP NỘI DUNG THỰC TẬP i ii iv PHẦN LẬP TRÌNH PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM SCADA CHƯƠNG LẬP TRÌNH SCL S7-300 TRÊN STEP7 MANAGER CHƯƠNG LẬP TRÌNH S7-300 TRÊN PHẦN MỀM TIA PORTAL 13 1) Giới thiệu phần mềm TIA portal 13 2) Sử dụng TIA portal để cấu hình cho trạm MPS 300 13 CHƯƠNG KẾT NỐI CÁC PHẦN MỀM SCADA VỚI S7300 VÀ OPC SERVER 17 I) GIAO TIẾP S7-300 VỚI CÁC PHẦN MỀM SCADA THÔNG QUA CÁP USB MPI 17 Kết nối S7-300 với WinCC 17 Kết nối S7-300 với phần mềm SCADA khác 19 A Cấu hình thơng số phần mềm IBH OPC Server 20 B Cấu hình phần mềm Citect SCADA để liên kết với IBH OPC 24 II) GIAO TIẾP S7-300 VỚI CÁC PHẦN MỀM SCADA THÔNG QUA CÁP ETHERNET 27 A Cấu hình cho PLC 27 B Cấu hình cho máy tính 32 C Cấu hình cho OPC Server 33 CHƯƠNG TRAO ĐỔI DỮ LIỆU TỪ WINCC VÀ SQL DATABASE 37 PHẦN LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRẠM MPS 44 A TRẠM CUNG CẤP 44 Chức 44 Các module I/O 45 Lập trình chương trình điều khiển 48 Thiết kế chương trình giám sát 57 B TRẠM PHÂN LOẠI SẢN PHẪM 60 1) Chức 61 2) Các module I/O 61 3) Lập trình chương trình điều khiển 63 4) Thiết kế chương trình giám sát 69 C TRẠM BỒN NƯỚC - EDUKIT PA 72 Giới thiệu hệ thống bồn nước: 72 Cấu tạo: 72 Kết nối hệ thống với PLC S7-300: 76 Giải thuật PID ổn định mực nước lập trình khối PID Ngôn ngữ SCL 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chương Lập trình SCL S7300 Step7 Cơng ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam PHẦN LẬP TRÌNH PLC S7-300 VÀ PHẦN MỀM SCADA  CHƯƠNG LẬP TRÌNH SCL S7-300 TRÊN STEP7 MANAGER Ngơn ngữ SCL (STRUCTURED CONTROL LANGUAGE) cách lập trình Step7 bên cạnh cách lập trình khác LAD, STL, FBD, GRAPH Cách viết chương trình SCL dựa theo Pascal , thường ứng dụng để viết thuật toán phức tạp , hàm toán học, quản lý liệu cơng thức pha chế, tối ưu q trình Chương trình SCL đặt folder Sources Để viết chương trình SCL ta click phải vào khối Source chọn hình: SV: Nguyễn Phước Lộc trang GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chương Lập trình SCL S7300 Step7 Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Một chương trình theo ngơn ngữ SCL có cấu trúc sau: FUNCTION FC1: VOID VAR_INPUT IN1: INT; END_VAR VAR_OUTPUT OUT1: INT; END_VAR VAR_IN_OUT IN_OUT1: INT; END_VAR VAR_TEMP TEMP1: INT; END_VAR BEGIN END_FUNCTION Để có cấu trúc ta thực hình sau: SV: Nguyễn Phước Lộc trang GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chương Lập trình SCL S7300 Step7 Cơng ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Ví dụ sau trình bày cách viết khối FC3 có chức gộp (combine) hai kiểu liệu từ đầu vào kiểu DATE kiểu TIME_OF_DAY thành kiểu liệu DATE_AND_TIME ** Kiểu liệu dạng DATE lưu trữ S7 word ( 2byte) Giá trị ô nhớ chứa kiểu liệu dạng số ngày tính từ mốc 01-01-1990 (ô nhớ chứa giá trị ngày 01-01-1990) Định dạng kiểu liệu DATE# D# Ví dụ nhớ MW0 chứa kiểu liệu DATE, giá trị ô nhớ 5, có nghĩa ngày lưu MW0 ngày 06-01-1990, tương tự giá trị 200 ngày 20-07-1990 ** Kiểu liệu TIME_OF_DAY lưu trữ S7 2word (4byte), cho biết thời gian ngày Giá trị ô nhớ chứa kiểu liệu dạng tổng số milisecond Định dạng kiểu liệu TIME_OF_DAY# TOD# SV: Nguyễn Phước Lộc trang GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Chương Lập trình SCL S7300 Step7 Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Ví dụ nhớ MD0 chứa kiểu liệu dạng TIME_OF_DAY giá trị ô nhớ 600 000 có nghĩa thời gian ( 60*60*1000), hay nói cách khác có nghĩa ta move TOD#1:00:00 vào ô nhớ MD0 nhớ có giá trị 600 000 ** Kiểu liệu DATE_AND_TIME lưu trữ theo mãng gồm byte BCD liên tiếp: Bytes (4 MSB) (4 LSB) Content Range Year 1990 to 2089 Month 01 to 12 Day to 31 Hour to 23 Minute to 59 Second to 59 MSD (most 00 to 99 significant decade) of ms LSD (least to significant decade) of ms Weekday to (1 = Sunday) FUNCTION FC3 : DATE_AND_TIME VAR_INPUT IN_TIME: TOD; IN_DATE: DATE; END_VAR VAR_TEMP IN_DATE_TEMP : DATE; DATE_VALUE AT IN_DATE_TEMP : INT; y,m, ddd, mm, dd, mi : DINT; g : DINT; day : DINT; month : DINT; year : DINT; IN_TIME_TEMP : TOD; TIME_VALUE AT IN_TIME_TEMP : DINT; totalSeconds , totalMinutes : DINT; currentMinute , currentSecond , currentMiliSec, totalHours MSD_milisec, LSD_milisec, Other : INT; S, Ngay_Trong_Tuan : DINT; so_ngay_tinh_tu_dau_nam : DINT; OUT_DATE_TIME : DATE_AND_TIME; // Tạo trỏ để trỏ byte lưu trữ kiểu DATE_AND_TIME STUFF AT OUT_DATE_TIME : STRUCT Year : BYTE; Month : BYTE; Day : BYTE; Hour : BYTE; SV: Nguyễn Phước Lộc trang 10 :INT; GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Lập trình điều khiển giám sát Trạm Phân Loại Sản Phẫm Network 10: Khi cảm biến báo phôi xuống ngừng băng tải SV: Nguyễn Phước Lộc trang 66 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Cơng ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Lập trình điều khiển giám sát Trạm Phân Loại Sản Phẫm SV: Nguyễn Phước Lộc trang 67 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Lập trình điều khiển giám sát Trạm Phân Loại Sản Phẫm Network 11: Reset hệ thống Network 12: Khi nhấn Stop tắt ngõ SV: Nguyễn Phước Lộc trang 68 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Lập trình điều khiển giám sát Trạm Phân Loại Sản Phẫm 4) Thiết kế chương trình giám sát Màn hình giám sát thiết kế gồm: - Bảng điều khiển - Phôi băng tải - Thanh gạt cửa chặn - Các cảm biến Sử dụng VBS Cscript để lập trình hiệu ứng cho hình giám sát: #include "apdefap.h" int gscAction( void ) { int left, top; left = GetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI"); // bang tai chyen dong if ( GetTagBit ("motor_bangtai")==1 ) { if ( GetTagWord("THOIGIAN_KIEMTRA") >0 && GetTagBit("THANHCHAN") ==0 ) { if ( GetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI") < 380 ) { left = left + 10; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); } else { left = 380; top = 240; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); SetTop("Root_Screen.pdl","PHOI",top); } SV: Nguyễn Phước Lộc trang 69 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Lập trình điều khiển giám sát Trạm Phân Loại Sản Phẫm } else if ( GetTagWord("THOIGIAN_KIEMTRA") == && GetTagBit("THANHCHAN") == 1) { if ( GetTagBit("W2") == && GetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI") < 613 ) { left = left + 15; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); } else if ( GetTagBit("W1") == && GetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI") < 708 ) { left = left + 15; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); } else if ( GetTagBit("W1") == && GetTagBit("W2") == && GetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI") < 790 ) { left = left + 15; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); } } } // dat lai vi tri ban dau if ( GetTagBit ("co_vat_xuong")==1 ) { if ( GetTagBit("W2") == && GetTagBit("W1") == ) // PHOI MAU DO { left = 689; top = 92 ; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); SetTop("Root_Screen.pdl","PHOI",top); } if ( GetTagBit("W1") == && GetTagBit("W2") == ) // PHOI MAU DEN { left = 780; top = 92 ; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); SetTop("Root_Screen.pdl","PHOI",top); } if ( GetTagBit("W1") == && GetTagBit("W2") == ) // PHOI KIM LOAI { left = 870; top = 92 ; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); SetTop("Root_Screen.pdl","PHOI",top); } } if (GetTagBit("RESET") == ) { left = 270; top = 240; SetLeft("Root_Screen.pdl","PHOI",left); SetTop("Root_Screen.pdl","PHOI",top); } return 0; SV: Nguyễn Phước Lộc trang 70 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Lập trình điều khiển giám sát Trạm Phân Loại Sản Phẫm } SV: Nguyễn Phước Lộc trang 71 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Lập trình điều khiển Trạm Bồn Nước Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam C TRẠM BỒN NƯỚC - EDUKIT PA Giới thiệu hệ thống bồn nước: EDUKIT PA hệ thống bồn nước đôi thiết kế Festo nhằm mục đích đào tạo nghiên cứu điều khiển hệ thống vịng kín đơn giản Bên cạnh đó, người sử dụng làm quen với việc sử dụng số loại cảm biến như: cảm biến tiệm cận, cảm biến lưu lượng, cảm biến áp suất, cảm biến điện dung… Cấu tạo:  Hệ thống gồm bồn nước kết nối với ống dẫn van khớp nối rẽ nhánh, bơm tuyến tính để bơm nước từ bồn B101 sang bồn B102 cảm biến để xác định mực nước bồn, áp suất đường ống lưu lượng nước ống SV: Nguyễn Phước Lộc trang 72 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Lập trình điều khiển Trạm Bồn Nước Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Sơ đồ P&ID hệ thống SV: Nguyễn Phước Lộc trang 73 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Lập trình điều khiển Trạm Bồn Nước Cơng ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Hình ảnh thực tế SV: Nguyễn Phước Lộc trang 74 GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Lập trình điều khiển Trạm Bồn Nước Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Các cảm biến sử dụng KIT: Cảm biến lưu lượng: Flow sensor type Cảm biến lưu lượng thiết bị để cảm biến tốc độ dòng chảy chất lỏng suốt thông qua hệ thống opto hồng ngoại Thông số kĩ thuật: - Điện áp cung cấp cho phép: – 24 V - Dòng tiêu thụ: 18 – 30 mA - Tần số (ngõ ra): 40 – 1200 Hz - Giới hạn đo: 0.3 – l/min - Áp suất hoạt động: Max 10 bar Cảm biến áp suất: Pressure sensor Cảm biến kết nối với công nghệ dây hay dây Việc bù áp suất thực lỗ trống đàu cảm biến Thông số kĩ thuật: Tầm đo: … 400 mbar Tầm nhiệt độ: o Nhiệt độ xử lí: -25ºC … +100ºC o Nhiệt độ tích lũy: -40ºC … +85ºC o Nhiệt độ môi trường cho phép: -25ºC … +85ºC o Tầm nhiệt bù: -10ºC … +55ºC Nguồn cung cấp: o Điện áp danh định: 24 VDC o Tầm điện áp: 11 VDC … 40 VDC o Áp cung cấp cho phép max: 40 VDC Tín hiệu ra: o Kỹ thuật dây: … 20 mA o Kỹ thuật dây: … 20 mA hay … 10 V Thời gian đáp ứng: 3ms Cảm biến tiệm cận điện dung: Capacitive proximity sensor Nguyên lý hoạt động cảm biến tiệm cận điện dung dựa việc ước lượng thay đổi điện dung tụ điện mạch RC - Thông số kĩ thuật: - Điện áp hoạt động cho phép: Khoảng cách ngắt danh định: Trễ (liên quan tới khoảng cách ngắt): SV: Nguyễn Phước Lộc trang 75 12 – 48 VDC 9.5 – 10 mm 1.9 – mm GVHD: TS Nguyễn Thiện Thành LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo thực tập tốt nghiệp Lập trình điều khiển Trạm Bồn Nước Công ty TNHH Kỹ Thuật PLC Việt Nam Dòng tối đa tiếp xúc: 20 mA Tiêu thụ dòng rảnh ( 55V): ≤20 mA Nhiệt độ hoạt động cho phép: -10ºC … +50ºC Cảm biến siêu âm: Ultrasonic sensor Hàm nguyên lý cảm biến siêu âm dựa phát sóng âm việc phát theo phản xạ thông qua đối tượng Thông số kĩ thuật: - Ngõ Analogue ( tầm điện áp): Nhiệt độ xung quanh: Điện áp hoạt động: Tầm điện áp hoạt động: Dòng rảnh IO: Tầm đo: o Chương trình: o Cài đặt cơng nghiệp: – 10V -25ºC … 70ºC 24 VDC 10 – 35 VDC 30000) THEN //hàm bão hòa cho khâu I #Error_sum_1 := 30000; ELSIF (#Error_sum = 1000) THEN #Udk_temp := #Out_max; ELSIF (#Error_0>500) THEN #Udk_temp := #Out_max*3/4; ELSE #Error_den:= #Error_0-#Error_1; #Error_1 := #Error_0; #Udk_temp := #Kp*#Error_0; #Udk_temp := #Udk_temp+ #Ki* #Error_sum_1; #Udk_temp := #Udk_temp+ #Kd* #Error_den; IF(#Udk_temp >= #Out_max) THEN //hàm bão hịa tín hiệu ngõ #Udk_temp := #Out_max; ELSIF (#Udk_temp