Báo cáo môn học scada đề tài thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống chiết rót nguyên liệu

#TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG KHOA ĐIỆN CƠ BÁO CÁO MÔN HỌC SCADA Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống chiết rót nguyên liệu Giáo viên hướng dẫn : Ths Vũ Văn Tú Sinh viên thực : Trịnh Văn Hiếu Lưu Quang Hiếu Lớp Khóa : DHD-TĐCN.K21 : K21 (2020-2024) HẢI PHỊNG – 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG KHOA ĐIỆN CƠ BÁO CÁO MÔN HỌC SCADA Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống chiết rót nguyên liệu Giáo viên hướng dẫn : Ths Vũ Văn Tú Sinh viên thực : Trịnh Văn Hiếu Lưu Quang Hiếu Lớp Khóa : DHD-TĐCN.K21 : K21 (2020-2024) HẢI PHỊNG – 2022 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, yêu cầu ứng dụng tự động hóa ngày cao vào đời sống sinh hoạt, sản xuất (yêu cầu điều khiển tự dộng, linh hoạt, tiện lợi, gọn nhẹ…) Mặt khác nhờ công nghệ thông tin, công nghệ điện tử phát triển nhanh chóng làm xuất loại thiết bị điều khiển khả trình PLC Để thực cơng việc cách khoa học nhằm đạt số lượng sản phẩm lớn, nhanh mà lại tiện lợi kinh tế Các cơng ty, xí nghiệp sản xuất thường sử dụng cơng nghệ lập trình PLC sử dụng loại phần mềm tự động Dây truyền sản xuất tự động PLC giảm sức lao động công nhân mà sản xuất lại đạt hiệu cao đáp ứng kịp thời cho đời sống xã hội Qua tập đồ án môn học em giới thiệu lập trình PLC ứng dụng vào cơng việc trộn nguyên liệu nhà máy xí nghiệp Đề Tài gồm nội dung sau đây: Chương 1: Tổng quan Scada Tia Portal S7-1200 Chương 2: Chương trình Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống trộn nguyên liệu S7-1200 Chương 3: Lập trình Scada Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống trộn nguyên liệu Wincc 7.4 Trong trình thực chương trình cịn gặp nhiều khó khăn tài liệu tham khảo cho vấn đề hạn hẹn, có liên quan đến nhiều vấn đề phần dây chuyền Mặc dù cố gắng khả năng, thời gian có hạn kinh nghiệm chưa nhiều nên tránh khỏi sai sót mong đóng góp ý kiến bổ sung thầy cô giáo để đồ án hoàn thiện MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ SCADA TRONG TIA PORTAL S7 1200 1.1 Giới thiệu phần mềm WinCC .4 1.1.1 Chương trình WinCC……… .6 1.1.2 Kết nối WinCC……… 1.2 Giới thiệu plc s7-1200 .8 1.3 Làm việc với phần mềm Tia Portal 11 1.3.1 Giới thiệu SIMATIC STEP Basic – tích hợp lập trình PLC HMI 11 1.3.2 Kết nối qua giao thức TCP/IP 12 1.3.3 Cách tạo Project 12 1.3.4 TAG PLC / TAG local 14 1.3.5 Làm việc với trạm PLC 16 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT DÂY CHUYỀN ĐÓNG GÓI SẢN PHẨM TRÊN PLC S71200 21 2.1 Các bước thực hiện…………………………… 21 2.2 Xác Định Phân Công I/O Của PLC S71200 .24 2.3 Sơ đồ thuật toán 25 2.4 Bản vẽ sơ đồ điều khiển .26 2.5 Chương trình điều khiển hệ thóng trộn ngun liệu 29 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG QUA WINCC 7.4 32 3.1 Tạo hình ảnh đồ họa 32 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ SCADA TRONG TIA PORTAL S7 1200 1.1 Giới thiệu phần mềm WinCC WINCC chữ viết tắt Windows Control Center Đây phần mềm ứng dụng để giám sát, điều khiển thu thập liệu hệ thống tự động hóa q trình sản xuất Việc sử dụng điều kiển lập trình riêng lẻ không đáp ứng yêu cầu điều khiển hệ thống SCADA, cần phải kết hợp thêm hiển thị HMI (Human Machine Interface - Giao diện người-máy) Hình 1.1 Hệ thống WinCC Trong lĩnh vực tự động hóa cơng nghiệp WINCC phần mềm HMI chuyên dùng hãng SIEMEN để quản lý, thu thập liệu điều khiển q trình cơng nghiệp WinCC sử dụng để thể trình hoạt động trình sản xuất khai thác giao diện sử dụng đồ họa cho người vận hành WinCC cho phép người vận hành quan sát hoạt động q trình thơng qua hình ảnh đồ họa hình máy tính WinCC cịn cho phép người vận hành thực thao tác điều khiển tới q trình sản xuất Ví dụ người vận hành thay đổi giá trị đặt cho biến trình hay thay đổi % phần trăm độ mở van từ giao diện đồ họa hình Một cảnh báo tự động tạo trường hợp trạng thái q trình có vấn đề, ví dụ biến q trình có giá trị vượt q giá trị cho phép, thông báo xuất hình Các giá trị, thơng số trình in lưu trữ tự động Các đặc điểm bật WinCC: - Lỡ phần Siemens TIA(Totally Integrated Automation-tự động hóa tích hợp hoàn toàn), WinCC làm việc hiệu với hệ thống tự động sử dụng sản phẩm thuộc dịng SIMATIC Các hệ thống tự động hóa sử dụng thiết bị từ nhờ sản xuất khác đợc hỗ trợ - Dữ liệu WinCC thay đổi với giải pháp IT khác thông qua chuẩn giao tiếp, với chương trình Microsoft Excel - Giao diện chương trình mở WinCC cho phép ngời sử dụng kết nối với chương trình để điều khiển trình liệu trình Cấu hình WinCC sửa đổi lúc WinCC hệ thống HMI tương thích với Internet WINCC cịn chương trình ứng dụng 32 bit hướng đối tượng chạy hệ điều hành 32 bit từ Windows 95, Windows 98, Windows XP Chương trình cho phép thực đa nhiệm vụ, đảm bảo phản ứng nhanh chóng với ngắt độ an tồn chống lại liệu bên mức độ cao Nếu chạy Windows NT, WINCC cung cấp chức để tạo an toàn phục vụ servers hệ thống có nhiều người sử dụng Với giao diện thân thiện, WINCC có nhiều cơng cụ lệnh mạnh giúp cho cán quản lý chuyên gia kỹ thuật doanh nghiệp nhà máy khai thác có hiệu trình 1.1.1 Chương trình WinCC Hình 1.1.1a: Giao diện WinCC Hình 1.1.1b: Giao diện thiết kế WinCC • Color Palette (bảng màu): gồm 16 màu tiêu chuẩn, gán cho màu đối tượng • Stadard (bảng đối tượng) bao gồm:   Các đối tượng chuẩn (Standard Object) Ellipse, đa giác (polygon), hình chữ nhật (Rectangle), cung trịn (Circular Arc)…   Các đối tượng thông minh (Smart Object): Điều khiển OLE (OLE Control), thành phần OLE (OLE Element), trường vào/ra (I/O Field)   Đối tượng Windows (Windows Object): gồm nút nhấn (Button), hộp kiểm tra (Check Box),…   Đối tượng ống (Tube Object) • Alignment Palette (bảng canh chỉnh vị trí): Xác định việc thay đổi vị trí cho nhiều đối tượng, thay đổi vị trí đối tượng chọn hợp chiều cao chiều rộng nhiều đối tượng • Zoom Palette (bảng Zoom): Phóng to thu nhỏ cửa sổ hình đồ họa cách di chuyển trượt • Menu Bar (thanh trình đơn): Gồm tất lệnh có sẵn trình đơn giao diện thiết kế đồ họa Graphics Designer • Standard Toolbar (thanh công cụ chuẩn): Bao gồm biểu tượng nút nhấn Cho phép thực lệnh thông dụng như: Mở file (New), mở file có sẵn (Open), lưu file ảnh (Save), Copy, Cut,… • Layer Bar (thanh Layer): Bao gồm 16 layer (Layer – Layer 15) Layer để thiết lập mặc định Graphics Designer 1.1.2 Kết nối Wincc Ở giao diện Tag Management ta tạo tag kết nối Wincc Tia Portal Hình 1.1.2: Giao diện Tag Management Sau tạo xong tag mục địa IP address ta nhập địa PLC để kết nối Wincc với Tia Portal 1.2 Giới thiệu 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 hồn hảo cho ứng dụng sử dụng với S7- 1200 - Kết hợp vi xử lý, nguồn tích hợp, mạch ngõ vào mạch ngõ kết cấu thu gọn, CPU S7-1200 tạo PLC 10 DONG_CO_BANG_TAI HIEN_MUC_NUOC %Q0.0 Động chạy băng tải %m20 Hiện mức nước Hình 2.9 Bảng khai báo phần mềm TIA portal V15 2.3, Sơ đồ thuật toán 27 28 29 30 2.4, Bản vẽ sơ đồ điều khiển - Bản vẽ sơ đồ điều khiển: Hình 2.11 Bản vẽ mạch cấp nguồn cho PLC thiết bị điều khiển 31 Hình 2.12 Bản vẽ mạch đấu nối PLC S7-1200 Hình 2.13 Bản vẽ mạch đấu nối Contactor 32 Hình 2.14 Bản vẽ mạch động lực Hình 2.15 Mạch van khí nén dùng cho pittong A 33 2.5 Chương trình điều khiển hệ thống chiết rót nguyên liệu 2.5.1 Chương trinh chinh Network 1: Tạo bit nhớ - Khi nhấn nút PB_Start phần cứng (I0.0) nút Start (M0.0) hình Scada BITNHO (M0.6) có tín hiệu đồng thời tiếp điểm thường mở BITNHO (M0.6) đóng lại để tự giữ - Khi nhấn nút PB_Stop phần cứng (I0.1) nút Stop (M0.1) hình Scada BITNHO (M0.6) tín hiệu => Chương trình dừng hoạt động - Dừng khẩn cấp, nhấn nút EMC phần cứng (I0.2) nút EMC (M0.2) hình Scada BITNHO (M0.6) tín hiệu => Chương trình dừng hoạt động Network 2: Điều khiển băng tải - Khi BITNHO (M0.6) đóng lại Q0.0 có tín hiệu => băng tải hoạt động đến vật đến vị trí cảm biến SS1 tiếp điểm thường đóng cảm biến SS1 mở Vì lúc chưa cảm biến SS2 chưa có tín hiệu nên Q0.0 khơng có tín hiệu => băng tải dừng 34 Network 3: Điều khiển Pittong - Khi cảm biến SS1 có tín hiệu tiếp điểm thường mở cảm biến SS1 đóng lại => Q0.1 có tín hiệu => pittong A thu lại để mở van cấp nguyên liệu Khi nguyên liệu đầy cảm biến SS2 có tín hiệu => tiếp điểm cảm biến SS2 mở ngắt tín hiệu Q0.1 => pittong A trở trạng thái ban đầu - Khi Pittong A đóng lại hồn tồn cảm biến LS có tín hiệu, tiếp điểm thường mở LS Network đóng lại đồng thời tiếp điểm thường mở cảm biến SS2 Network đóng lại => làm cho Q0.0 có tín hiệu => băng tải hoạt động Network 4: Gọi chương trình mơ - Khi BITNHO (M0.6) đóng lại chương trình FC1 gọi vào 35 2.5.2 Chương trình FC1 mơ chuyểnđộng Network 1: - Khi Q0.0 đóng lại(băng tải hoạt động) Couter CTU “ADDPOSITION” đếm xung Clock_10Hz - Giá trị đếm Couter CTU “ADDPOSITION” lưu vào miền nhớ MW32 “X_POSITION”, miền nhớ cài đặt hình SCADA để mơ chuyển động chai - Khi Couter CTU “ADDPOSITION” đếm 100 tiếp điểm thuongf mở Couter CTU “ADDPOSITION” ADDPOSITION.QU đóng lại để reset lại đếm = chuyển động chai lặp lại Network 2: Mô mức nước - Khi giá trị MW32 “X_POSITION” nằm khoảng 71 mơ cảm biến SS1 thực tế đồng thời đo mức nước hình Scada 36 Network 3: Mơ mức nước tăng lên - Khi Q0.1 đóng lại (tức pittong A hoạt động) Couter CTU “XUNG_NL_LEN” đếm xung Clock_10Hz mô mức nguyên liệu tăng lên - Giá trị đếm Couter CTU “XUNG_NL_LEN” (xung mô nguyên liệu đếm lên) lưu vào miền nhớ MW30 “MUC_NGUYEN_LIEU”, miền nhớ cài đặt hình SCADA để mơ chuyển động mức nguyên liệu - Couter CTU “XUNG_NL_LEN” reset chai lặp lại q trình 37 Network 4: Mơ mức nguyên liệu đầy tác động cảm biến SS2 Network 5: Mô cảm biến pittong A mở - Khi pittong A mở tiếp điểm thường đóng Q0.1 mở ngắt tín hiệu M_LS 38 CHƯƠNG : MÔ PHỎNG QUA TIA PORTAL V15 3.1 Tạo hình ảnh đồ họa Bước1 Trong cơng cụ bên trai hình ấn đúp chuột trai vào PC-System_1 Bước Nhấn đúp chuột vào HMI_RT_1 39 BƯỚC Nhấn vào Screens chọn Add new screen để bắt đầu mô Sản phẩm sau thiết kế: 40 Kết Luận Trong thời gian làm tập , hướng dẫn thầy giáo Ths Vũ Văn Tú, đến em hoàn thành tập Nội dung báo cáo bao gồm: Phần kiến thức: Chương 1: Tổng quan Scada Tia Portal S7-1200 Chương 2: Chương trình Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống chiết rót S7-1200 Chương 3: Lập trình Scada Thiết kế hệ thống điều khiển giám sát hệ thống chiết rót trến Tia portal V15 Phần thiết kế thi công: Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ điện Viết chương trình điều khiển Mô phỏng, kiểm tra chạy thử chương trình Trong nội dung tập em thiết kế thành cơng mơ hình trộn ngun liệu Tuy nhiên, nhiều hạn chế mong đề tài bạn sinh viên khóa sau tiếp tục nghiên cứu khắc phục mặt hạn chế đề tài để tạo sản phẩm tối ưu phục vụ cho sản xuất đời sống xã hội Cuối em xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo Ths Vũ Văn Tú hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình làm việc Em xin chân thành cảm ơn ! 41