1. Ý nghĩa của việc thực hiện đồ án a, Lý do thực hiện đồ án HMI-CPU được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng bởi khả năng tự động hóa thông minh,tính năng tự động hóa cao,điều khiển dễ dàng và ngôn ngữ lập trình đơn giản,dễ hiểu PLC S7-1200 - Điều khiển với việc tích hợp giao tiếp PROFINET cho việc lập trình cho thiết bị, HMI và các bộ điều khiển SIMATIC khác. - Mạnh mẽ với việc tích hợp các chức công nghệ như: đếm, đo lường, điều khiển vòng kín và điều khiển chính xác. - Tích hợp các đầu vào/ra ( I/O) số ( DIGITAL) và tương tự ( ANALOG). - Thiết kế tiện dụng cho tất cả các ứng dụng. - Module hóa các module mở vào/ra số và tương tự. - Nhiều lựa chọn cho giao tiếp. Kiểu dáng PLC S7-1200 nhỏ gọn nhưng tính năng mạnh mẽ, đa ứng dụng, hiệu suất làm việc cao. Dễ dàng lắp đặt, lập trình và vận hành. Đa ứng dụng, có thể sử dụng như là một hệ thống đơn lẻ hoặc trong một mạng với hệ thống phân phối.
LỜI NÓI ĐẦU Chúng em xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến thầy khoa Điện - Điện tử Trường Đại học sư phạm kĩ thuật Hưng Yên,đặc biệt thầy cô mơn truyền thụ cho nhóm chúng em kiến thức quý báu thời gian qua Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Thanh Sơn, giảng viên Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Hưng Yên tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu tạo điều kiện để nhóm em hồn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Hoàng Văn Hùng Phạm Nam Hải ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH PLC-HMI CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Ý nghĩa việc thực đồ án a, Lý thực đồ án HMI-CPU ứng dụng rộng rãi công nghiệp dân dụng khả tự động hóa thơng minh,tính tự động hóa cao,điều khiển dễ dàng ngơn ngữ lập trình đơn giản,dễ hiểu PLC S7-1200 - Điều khiển với việc tích hợp giao tiếp PROFINET cho việc lập trình cho thiết bị, HMI điều khiển SIMATIC khác - Mạnh mẽ với việc tích hợp chức công nghệ như: đếm, đo lường, điều khiển vịng kín điều khiển xác - Tích hợp đầu vào/ra ( I/O) số ( DIGITAL) tương tự ( ANALOG) - Thiết kế tiện dụng cho tất ứng dụng - Module hóa module mở vào/ra số tương tự - Nhiều lựa chọn cho giao tiếp Kiểu dáng PLC S7-1200 nhỏ gọn tính mạnh mẽ, đa ứng dụng, hiệu suất làm việc cao Dễ dàng lắp đặt, lập trình vận hành Đa ứng dụng, sử dụng hệ thống đơn lẻ mạng với hệ thống phân phối HMI Giao diện người máy HMI phần mềm hiển thị thông tin cho vận hành viên trạng thái trình ,chấp nhận thực hướng dẫn vận hành viên.Nó hiểu thơng tin nhà máy hướng dẫn hoạt động tương tác vận hành viên hệ thống Khi công nghệ mạng viễn thông ngày trở lên đa dạng vấn đề quản lí trở lên phức tạp hơn.Sự phức tạp đòi hỏi giao diện quản lí chuẩn hóa phải tăng chất lượng dịch vụ.Mục đích tăng hiệu mục đích hệ thống quản lí người vận hành chúng.HMI mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng,nổi bật là: -Dễ học dễ nhớ -Khó gây lỗi -Hoàn thành mục tiêu hiệu -Sử dụng dễ chịu b, Tính thực tế đồ án CPU-HMI Tính ứng dụng rộng khả phát triển lớn công nghiệp dân dụng như: Đóng gói bao bì, trạm trộn xi măng vữa, quạt thơng gió cho nhà máy, xí nghiệm, hệ thống bôi trơn tập trung, máy gia công gỗ, điều khiển cửa tự động Hệ thống nâng thủy lực, hệ thống băng tải, cơng nghiệp thực phẩm, phịng thí nghiệm, ứng dụng điều biến, lắp ráp thiết bị điện, giám sát, bảo vệ hệ thống điều khiển Giới thiệu HMI HMI gì? HMI từ viết tắt Human-Machine-Interface, có nghĩa thiết bị giao tiếp người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị Nói cách xác, cách mà người “giao diện” với máy móc HMI Cảm ứng lị viba bạn HMI, hệ thống số điều khiển máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm hoạt động từ xa TV HMI,… Bộ truyền cảm biến trước khơng có HMI, nhiều thiết bị số chí khơng có HMI đơn giản hiển thị đơn Rất nhiều số khơng có hiển thị, với tín hiệu đầu Một số có HMI thô sơ: hiển thị ASC II đơn hai dòng ASCII với tập hợp arrow cho lập trình, 10 phím nhỏ Có thiết bị trường, cảm biến phân tích có bảng HMI thực có khả cung cấp hình ảnh đồ họa tốt, có cách thức nhập liệu lệnh đơn giản, dễ hiểu, đồng thời cung cấp cửa sổ có độ phân giải cao cho q trình HMI sử dụng tồn máy tính hình hiển thị hạn chế phịng điều khiển mạch máy tính, hình ổ đĩa dễ hỏng Vỏ bọc phát triển để giúp cho HMI sử dụng máy tính định vị bên sàn nhà máy, rộng, kềnh dễ hỏng sức nóng, độ ẩm, rửa trôi cố khác sàn nhà máy HMI máy tính trước tiêu thụ nhiều điện năng.Một máy tính “desktop” thơng thường năm 80 kỷ 20 có cơng suất 200 W * Hỗ trợ người vận hành Khi trình sàn nhà máy tự động hóa nhiều hơn, người điều khiển cần có thêm nhiều thơng tin q trình, u cầu hiển thị điều khiển nội trở nên phức tạp hơn.Một đặc điểm tiến lĩnh vực hiển thị dạng cảm ứng Điều giúp cho người điều khiển cần đơn giản ấn phần hiển thị có “nút ảo” thiết bị để thực hoạt động hay nhận hiển thị Nó loại bỏ u cầu có bàn phím, chuột gậy điều khiển, ngoại trừ cơng tác lập trình phức tạp gặp thực q trình rửa trơi Một ưu điểm khác hiển thị dạng tinh thể lỏng.Nó chiếm khơng gian hơn, mỏng hiển thị dạng CRT, sử dụng khơng gian nhỏ Ưu điểm lớn máy tính nhúng có hình dạng nhỏ gọn giúp thay hiển thị đường công cụ thông thường hay truyền với HMI có đầy đủ tính Người điều khiển làm việc khơng gian hạn chế sản nhà máy.Đơi khơng có chỗ cho họ, công cụ, phụ tùng HMI cỡ lớn nên họ cần có HMI di chuyển 2.1 Các thiết bị HMI truyền thống: a HMI truyền thống bao gồm: • Thiết bị nhập thơng tin: cơng tắc chuyển mạch, nút bấm … • Thiết bị xuất thơng tin: đèn báo, cịi, đồng hồ đo, tự ghi dùng giấy b Nhược điểm HMI truyền thống: • Thơng tin khơng đầy đủ • Thơng tin khơng xác • Khả lưu trữ thơng tin hạn chế • Độ tin cậy ổn định thấp • Đối với hệ thống rộng phức tạp: độ phức tạp cao khó mở rộng 2.2 Các thiết bị HMI đại: Do phát phát triển Công nghệ thông tin Công nghệ Vi điện tử, HMI ngày sử dụng thiết bị tính tốn mạnh mẽ a HMI đại chia làm loại chính: • HMI PC Windows/MAC: SCADA • HMI máy tính nhúng: HMI chun dụng • Ngồi ra, cịn có số loại HMI biến thể khác MobileHMI dùng Palm, PoketPC b Các ưu điểm HMI đại: • Tính đầy đủ kịp thời xác thơng tin • Tính mềm dẻo, dễ thay đổi bổ xung thơng tin cần thiết • Tính đơn giản hệ thống, dễ mở rộng, dễ vận hành sửa chữa • Tính “Mở”: có khả kết nối mạnh, kết nối nhiều loại thiết bị nhiều loại giao thức • Khả lưu trữ cao c Vị trí HMI hệ thống tự động hoá đại: d Các thành phần HMI: • Phần cứng: • Màn hình: • Các phím bấm • Chíps: CPU, ROM,RAM, EPROM/Flash, … • Phần Firmware: • Các đối tượng • Các hàm lệnh • Phần mềm phát triển: • Các cơng cụ xây dựng HMI • Các cơng cụ kết nối, nạp chương trình gỡ rối • Các cơng cụ mơ • Truyền thơng: • Các cổng truyền thơng • Các giao thức truyền thơng e Các thơng số đặc trưng HMI: • Độ lớn hình: định thơng tin cần hiển thị lúc HMI • Dung lượng nhớ chương trình, nhớ liệu, Flash liệu: định số lượng tối đa biến số dung lượng lưu trữ thông tin • Số lượng phím phím cảm ứng hình: khả thao tác vận hành • Chuẩn truyền thông, giao thức hỗ trợ • Số lượng đối tượng, hàm lệnh mà HMI hỗ trợ • Các cổng mở rộng: Printer, USB, CF, PCMCIA, PC100 f Quy trình xây dựng hệ thống HMI: * Lựa chọn phần cứng: • Lựa chọn kích cở hình: sở số lượng thơng số/thơng tin cảm biến hiển thị đồng thời nhu cầu đồ thị, đồ họa(lưu trình cơng nghệ ) • Lựa chọn số phím cứng, số phím cảm ứng tối đa sử dụng lúc • Lựa chọn cổng mở rộng có nhu cầu in ấn, đọc mã vạch, kết nối thiết bị ngoại vi khác • Lựa chọn dung lượng nhớ: theo số lượng thông số cần thu thập số liệu, lưu trữ liệu, số lượng trang hình cần hiển thị * Xây dựng giao diện: • Cấu hình phần cứng: chọn phần cứng, chuẩn giao thức • Xây dựng hình • Gán biến số (tag) cho đối tượng • Sử dụng đối tượng đặc biệt • Viết chương trình script (tùy chọn) • Mơ gỡ rối chương trình • Nạp thiết bị xuống HMI g Các thuật ngữ khái niệm HMI: * Màn hình( Screen ): • Là thành phần phần mềm ứng dụng HMI xây dựng công cụ phần mềm phát triển HMI nạp xuống thiết bị để chạy • Là nơi chứa đựng đối tượng (Obj), biến số (tags), chương trình dạng ngữ cảnh (script) Đối tượng HMI c Biến số (Tags): Gồm biến số nội bên hệ điều hành thiết bị HMI, dùng để làm biến số trung gian cho q trình tính tốn, biến số trình thiết bị mạng điều khiển: PLC, thiết bị đo lường thông minh, thiết bị nhúng nà controller khác d Kiểu biến: - Kiểu biến số (Tag type/Data type ): • Bit: 0/1 (true/false) • Byte: 255 • Word: byte = 65025 • Interger (Nguyên): -32512 +32512 • Long, Float, BCD • String: abc d Chương trình script: • Script tồn cục (global): đoạn mã chương trình Script có tác động đến tồn hệ thống HMI • Script đối tượng (Object script): script tác dụng đến đối tượng Thường đoạn mã chương trìnhviết cho kiện (event) đối tượng Ví dụ: Script cho button, với kiễn “nhấn nút” e Trend: Là dạng đồ thị biểu diễn thay đổi biến(tag) theo thời gian Có loại trend chính: Trend thời trend khứ (history) f Cảnh báo Alarm: Là loại đối tượng để đưa báo động hay thông báo cố cho hệ thống GIỚI THIỆU PLC S7-1200 Giới thiệu chung PLC S7-1200 1.1 Khái niệm chung PLC s7-1200 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay dần cho S7200 So với S7-200 S7-1200 có tính trội: -S7-1200 dịng điều khiển logic lập trình (PLC) kiểm sốt nhiều ứng dụng tự động hóa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, tập lệnh mạnh làm cho có giải pháp hoàn hảo cho ứng dụng sử dụng với S71200 -S7-1200 bao gồm microprocessor, nguồn cung cấp tích hợp sẵn, đầu vào/ra (DI/DO) -Một số tính bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào CPU chương trình điều khiển: +Tất CPU cung cấp bảo vệ password chống truy cập vào PLC +Tính “know-how protection” để bảo vệ block đặc biệt -S7-1200 cung cấp cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet TCP/IP Ngoài bạn dùng module truyền thong mở rộng kết nối RS485 RS232 -Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 Step7 Basic Step7 Basic hỗ trợ ba ngơn ngữ lập trình FBD, LAD SCL.Phần mềm tích hợp TIA Portal 11 Siemens ... THIỆU PLC S7 -12 00 Giới thiệu chung PLC S7 -12 00 1. 1 Khái niệm chung PLC s7 -12 00 Năm 2009, Siemens dòng sản phẩm S7 -12 00 dùng để thay dần cho S7200 So với S7-200 S7 -12 00 có tính trội: -S7 -12 00 dịng... hợp TIA Portal 11 Siemens -Vậy để làm dự án với S7 -12 00 cần cài TIA Portal phần mềm bao gồm mơi trường lập trình cho PLC thiết kế giao diện HMI 1. 2 Các module hệ PLC S7 -12 00 1. 2 .1. Giới thiệu module... S7 -12 00 có loại sau: 1. 2.2.Sign board PLC SIMATIC S7 -12 00 Sign board: SB1223 DC/DC - Digital inputs / outputs - DI x 24 VDC 0.5A - DO 2x24 VDC 0.5A Sign boards : SB1232AQ - Ngõ analog -AO x 12 bit