Mặt khác nhờ công nghệ công tin, công nghệ điện tử đã phát triển nhanh chóng làm xuất hiện một loại thiết bị điều khiển tự động hóa PLC.Bộ điều khiển vi tích phần tỉ lệ - PID là một bộ đ
TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN
Mục tiêu của đồ án
Thiết kế và triển khai hệ thống tự động giám sát ổn định mực nước sử dụng PLC S7-1200 và phần mềm Factory IO Mục tiêu chính của đồ án này là áp dụng công nghệ tự động hoá PID để tạo ra một hệ thống giám sát ổn định hiệu quả, chính xác và tự động.
Tìm hiểu và nâng cao kiến thức về lập trình PLC một cách thành thạo và áp dụng nó kết hợp với Factory IO
Phạm vi nghiên cứu đồ án
Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, Công nghệ PID được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp như điều khiển nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, vị trí và tốc độ Bộ điều khiển PID là thiết bị điều khiển quá trình vận hành theo các tham số : tỉ lệ, tích phân, đạo hàm.
Hệ thống tự động hoá sử dụng PLC: Công nghệ tự động hoá với sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) đã được áp dụng để phân loại sản phẩm dựa trên màu sắc PLC được sử dụng để thu thập dữ liệu từ cảm biến màu sắc và điều khiển quyết định phân loại sản phẩm dựa trên thông tin này.
1.2.1 Giới thiệu công nghệ PID a Giới thiệu về công nghệ PID Một bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ ( PID- Proportional IntegralDerivative) là một cơ chế phản hồi vòng điều khiển, bộ điều khiển được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều khiển công nghiệp – bộ điều khiển PID là bộ điều khiển được sử dụng nhiều nhất trong các bộ điều khiển phản hồi Bộ điều khiển PID sẽ tính toàn giá trị sai số (e) là hiệu số giữa giá trị đo thông số biến đổi (PV) và giá trị đặt (SP) mong muốn Bộ điều khiển sẽ thực hiện giảm tối đa sai số bằng cách điều chỉnh giá trị điều khiển đầu vào Để đạt được kết quả tốt nhất, các thông số sử dụng trong tính toàn phải được điều chỉnh theo tính chất của hệ thống.
Giải thuật tính toán bộ điều khiển PID bao gồm 3 thông số riêng biệt, hay còn được gọi là điều khiển ba khâu: các giá trị tỉ lệ, tích phân và đạo hàm, viết tắt là P, I, và D Giá trị tỉ lệ xác định tác động của sai số hiện tại, giá trị tích phân xác định tác động của tổng các sai số quá khứ, và giá trị vi phân xác định tác động của tốc độ biến đổi sai số Tổng chập của ba tác động này dùng để điều chỉnh quá trình thông qua một phần tử điều khiển như vị trí của van điều khiển hay bộ nguồn của phần tử gia nhiệt Nhờ vậy, những giá trị này có thể làm sáng tỏ về quan hệ thời gian: P phụ thuộc vào sai số hiện tại, I phụ thuộc vào tích lũy các sai số quá khứ, và D dự đoán các sai số tương lai, dựa vào tốc độ thay đổi hiện tại.
Bằng cách điều chỉnh 3 hằng số trong giải thuật của bộ điều khiển PID, bộ điều khiển có thể dùng trong những thiết kế có yêu cầu đặc biệt Đáp ứng của bộ điều khiển có thể được mô tả dưới dạng độ nhạy sai số của bộ điều khiển, giá trị mà bộ điều khiển vọt lố điểm đặt và giá trị dao động của hệ thống Lưu ý là công dụng của giải thuật PID trong điều khiển không đảm bảo tính tối ưu hoặc ổn định cho hệ thống.
Vài ứng dụng có thể yêu cầu chỉ sử dụng một hoặc hai khâu tùy theo hệ thống Điều này đạt được bằng cách thiết đặt đội lợi của các đầu ra không mong muốn về 0 Một bộ điều khiển PID sẽ được gọi là bộ điều khiển PI, PD, P hoặc I nếu vắng mặt các tác động bị khuyết Bộ điều khiển PI khá phổ biến, do đáp ứng vi phân khá nhạy đối với các nhiễu đo lường, trái lại nếu thiếu giá trị tích phân có thể khiến hệ thống không đạt được giá trị mong muốn.
Lý thuyết điều khiển PID
Sơ đồ điều khiển PID được đặt theo ba khâu hiệu chỉnh của nó, tổng của ba khâu này tạo thành bởi các biến điều khiển (MV) Ta có:
Trong đó: Pout, Iout và Dout lần lượt là các thành phần đầu ra của ba khâu của bộ điều khiển PID được xác định dưới đây:
- Khâu tỉ lệ hay độ lợi tỉ lệ làm thay đổi giá trị đầu ra, tỉ lệ với giá trị sai số hiện tại Đáp ứng tỉ lệ có thể được điều chỉnh bằng cách nhận sai số đó với một hằng số Kp – hệ số tỉ lệ.
Pout: đáp ứng đầu ra
Kp: hệ số tỉ lệ - thông số có thể điều chỉnh
Nếu hệ số của khâu tỉ lệ quá cao, hệ thống sẽ không ổn định Ngược lại, hệ số nhỏ là do đáp ứng đầu ra nhỏ trong khi sai số đầu vào lớn, và làm cho bộ điều khiển kém nhạy, hoặc đáp ứng chậm Nếu Hệ số của khâu tỉ lệ quá thấp, tác động điều khiển có thể sẽ quá bé khi đáp ứng với các nhiễu của hệ thống.
- Phân phối của khâu tích phân (đôi khi còn gọi là reset) tỉ lệ thuận với cả biên độ sai số lẫn quảng thời gian xảy ra sai số Tổng sai số tức thời theo thời gian (tích phân sai số) cho ta tích lũy bù đã được hiệu chỉnh trước đó Tích lũy sai số sau đó được nhân với độ lợi tích phân và cộng với tín hiệu đầu ra của bộ điều khiển Biên độ phân phối của khâu tích phân trên tất cả tác động điều chỉnh được xác định bởi độ lợi tích phần Ki Đáp ứng đầu ra của khâu tích phân được cho bởi:
Iout: đáp ứng đầu ra của khâu tích phần
Ki: độ lợi tích phần – thông số có thể điều chỉnh
τ: một biến tích phần trung gian
Tốc độ thay đổi của sai số quá trình được tính toán bằng cách xác định độ dốc của sai số theo thời gian (tức là đạo hàm bậc một theo thời gian) và nhân tốc độ này với độ lợi tỉ lệ Kd Biên độ của phân phối khâu vi phân (đôi khi được gọi là tốc độ) trên tất cả các hành vi điều khiển được giới hạn bởi độ lợi vi phân, Kd. Đáp ứng đầu ra của khâu vi phân:
Dout: đáp ứng đầu ra của khâu vi phân
Kd: độ lợi vi phân – thông số có thể điều chỉnh được
Khâu vi phân làm chậm tốc độ thay đổi của đầu ra bộ điều khiển và đặc tính này là đang chú ý nhất để đạt tới điểm đặt của bộ điều khiển Từ đó, điều khiển vi phân được sử dụng để làm giảm biên độ vọt lố được tạo ra bởi thành phần tích phân và tăng cường độ ổn định của bộ điều khiển hỗn hợp Tuy nhiên, phép vi phân của một tín hiệu sẽ khuếch đại nhiễu và do đó khâu này sẽ nhạy hơn đối với nhiễu trong sai số, và có thể khiến quá trình trở nên không ổn định nếu nhiễu và độ lợi vi phân đủ lớn Do đó một xấp xỉ của bộ vi sai với băng thông giới hạn thường được sử dụng hơn Chẳng hạn như mạch bù sớm pha. b Ưu điểm của PID
- Độ tin cậy cao: Công nghệ PID đã được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp và đã được kiểm chứng về tính ổn định và độ tin cậy cao.
- Độ phức tạp đơn giản: PID là một thuật toán điều khiển đơn giản và dễ hiểu, không yêu cầu nhiều tài nguyên tính toán và không cần nhiều thông số cần điều chỉnh.
- Thời gian đáp ứng nhanh: Với các thông số điều chỉnh phù hợp, PID có thể đạt được thời gian đáp ứng nhanh và giải quyết các biến đổi nhanh chóng trong hệ thống điều khiển.
- Khả năng ổn định cao: PID có khả năng ổn định các biến đổi và nhiễu trong hệ thống điều khiển, đmả bảo rằng giá trị đầu ra duy trì ở mức mong muốn.
- Dễ dàng điều chỉnh: PID có thể được điều chỉnh dễ dàng để thích ứng với các yêu cầu cụ thể của hệ thống. c Nhược điểm của PID
Tổng quan đồ án
Từ lý do ở mục 1.2 đã nêu ở trên về công nghệ thì chúng em thấy rằng hệ thống giám sát và điều khiển ổn định mực nước sử dụng PLC là một hệ thống tự động hóa tin cậy và linh hoạt, có khả năng phân loại sản phẩm dựa trên thông tin được đưa vào, nó đơn giản và cũng rất là phổ biến hiện nay Mặc dù có nhược điểm nhất định, nhưng hệ thống này có tiềm năng được ứng dụng trong các quy trình sản xuất và công nghiệp, giúp tăng cường hiệu suất và đảm bảo chất lượng sản phẩm Do đó chúng em quyết định thực hiện đồ án “Hệ thống giám sát và điều khiển ổn định mực nước sử dụng PLC và Facoty IO”
1.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống
GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ
Sơ đồ ghép nối các Module của hệ thống
2.1.1 Sơ đồ ghép nối các Module của hệ thống
2.1.2 Nguyên lý hoạt động của đồ án dưới dạng Module
PLC S7-1200 sẽ điều khiển hoạt động của hệ thống dựa trên tín hiệu nhận được từ bảng điều khiển
Mở màn hình giám sát WinCC để thiết lập hệ thống cho PID Sau đó cho hệ thống lấy mẫu theo chu kỳ để hệ thống có thể tự vận hành.
Code thực hiện trên phần mềm (Tia Portal) bằng ngôn ngữ lập trình FBD để điều khiển toàn bộ hệ thống Sau đó, đưa qua một hệ thống tính toán để hiển thị kết quả lên PLC.
Giới thiệu phần cứng hệ thống
2.2.1.Module PLC a) Giới thiệu tông quan về PLC
Kỹ thuật điều khiển đã phát triển trong thời gian rất lâu Trước kia việc điều khiển hệ thống chủ yêu do con người thực hiện Gần đây, việc điều khiển được thực hiện nhờ các ứng dụng của ngành điện, thực hiện bằng việc đóng ngắt tiếp điểm Relay Các Relay sẽ cho phép đóng ngắt công suất không cần dùng công tắc cơ khí Ta thường sử dụng Relay để tạo nên các thao tác điều khiển đóng ngắt logic đơn giản Sự xuất hiện của máy tính đã tạo một bước tiến mới trong điều khiển - Kỹ thuật điều khiển lập trình PLC PLC xuất hiện vào những năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất.
PLC là từ viết tắt của Programmable Logic Controller (Tiếng Việt: Bộ điều khiển Logic có thể lập trình được) Khác với các bộ điều khiển thông thường chỉ có một thuật toán điều khiển nhất định, PLC có khả năng thay đổi thuật toán điều khiển tùy biến do người sử dụng viết thông qua một ngôn ngữ lập trình Do vậy, nó cho phép thực hiện linh hoạt tất cả các bài toán điều khiển.
Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất PLC như Siemens (Đức), Omron (Nhật Bản), Mitsubishi (Nhật Bản), Delta (Đài Loan)….
Ngôn ngữ lập trình phổ biến là LAD (Ladder logic - Dạng hình thang), FBD (Function Block Diagram - Khối chức năng), STL (Statement List - Liệt kê lệnh) và Ladder logic là ngôn ngữ lập trình PLC đang được ưa chuộng nhất.
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình, được thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là đầu vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm Khi một sự kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặc phát một chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào đầu ra của PLC Như vậy nếu ta thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau.
Lịch sử hình thành của PLC :
Bộ điều khiển lập trình đầu tiên (Programmable controller) được hình thành từ nhóm các kỹ sư thuộc hãng General Motor vào năm 1968, với ý tưởng ban đầu là thiết kế một bộ điều khiển thỏa mãn các yêu cầu sau:
+ Lập trình dễ dàng, ngôn ngữ lập trình dễ hiểu.
+ Cấu trúc dạng Module mở rộng, dễ bảo trì và sữa chữa.
+ Đảm bảo độ tin cậy trong môi trường công nghiệp.
Tuy nhiên, thiết bị này còn khá đơn giản và cồng kềnh, người sử dụng gặp nhiều khó khăn trong việc vận hành hệ thống Vì vậy các nhà thiết kế từng bước cải tiến thiết bị làm cho thiết bị đơn giản, gọn nhẹ, dễ vận hành, nhưng việc lập trình cho hệ thống còn khó khăn, do lúc này không có các thiết bị lập trình ngoại vi hổ trợ cho công việc lập trình. Để đơn giản hóa việc lập trình, thiết bị điều khiển lập trình cầm tay (Programmable Controller Handle) đầu tiên được ra đời vào năm 1969 Điều này đã tạo ra được một sự phát triển thực sự cho kỹ thuật điều khiển lập trình. Trong giai đoạn này các thiết bị điều khiển lập trình (PLC) chỉ đơn giản nhằm thay thế hệ thống Relay và dây nối trong hệ thống điều khiển cổ điển Qua quá trình vận hành, các nhà thiết kế đã từng bước tạo ra được một tiêu chuẩn mới cho hệ thống, tiêu chuẩn đó là: Dạng lập trình dùng giản đồ hình thang (The Diagram Format).
Trong những đầu thập niên 1970, với sự phát triển của phần mềm, bộ lập trình PLC không chỉ thực hiện các lệnh Logic đơn giản mà còn có thêm các lệnh về định thì, đếm sự kiện, các lệnh về xử lý toán học, xử lý dữ liệu, xử lý xung, xử lý thời gian thực…
Sự phát triển của hệ thống phần cứng từ năm 1975 cho đến nay đã làm cho hệ thống PLC phát triển mạnh mẽ hơn với các chức năng mở rộng.
Số lượng ngõ vào, ngõ ra nhiều hơn và có khả năng điều khiển các ngõ vào, ngõ ra từ xa bằng kỹ thuật truyền thông.
Nhiều loại Module chuyên dùng hơn.
Ngoài ra các nhà thiết kế còn tạo ra kỹ thuật kết nối các hệ thống PLC riêng lẻ thành một hệ thống PLC chung, tăng khả năng của từng hệ thống riêng lẻ Tốc độ của hệ thống được cải thiện, chu kỳ quét nhanh hơn Bên cạnh đó, PLC được chế tạo có thể giao tiếp với các thiết bị ngoại nhờ vậy mà khả năng ứng dụng của PLC được mở rộng hơn.
Các loại PLC thông dụng :
Phân loại theo hãng sản xuất
- Mitsubishi Electric và Omron của nhật
Hình 1.2 Phân loại PLC theo hãng sản xuất
Phân loại theo phiên bản (Version)
Trong các hãng sản xuất phân biệt theo phiên bản ví dụ hãng sản xuấtSiemens
Hình 1.3 Phân loại PLC theo phiên bản Logo, S7 200, S7 1200, S7 300
Hình 1.4 PLC Allen Brandly: MicroLogix, Compact Logix, Control Logix b) Giới thiệu tổng quan PLC S7-1200
Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sức mạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiến cho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứng dụng đa dạng khác nhau.
Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạch ngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêu cầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng.CPU giám sát các ngõ vào và làm thay đổi ngõ ra theo logic của chương trình người dùng, có thể bao gồm các hoạt động như logic Boolean, việc đếm, định thì, các phép toán phức họp và việc truyền thông với các thiết bị thông minh khác.
PLC S7-1200 là một dòng PLC mới của SIEMENS có độ chính xác cao.Thiết bị PLC Siemens S7-1200 có thiết kế dạng module nhỏ gọn, linh hoạt, phù hợp với một loạt các ứng dụng khác nhau PLC S7-1200 của Siemens có một giao thức truyền thông, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn cao nhất của truyền thông công nghiệp và các tính năng công nghệ mạnh mẽ được tích hợp sẵn làm cho nó trở thành một giải pháp tự động hóa hoàn chỉnh và toàn diện nhất.
Với thiết kế theo dạng module, tính chính xác cao, dòng sản phẩm SIMATIC S7-1200 phù hợp với nhiều ứng dụng tự động hóa khác nhau với cấp độ từ nhỏ đến trung bình Đặc điểm nổi bật của PLC S7-1200 là được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet (Ethernet) và sử dụng chung một phần mềm Simatic Step 7 Basic giúp cho việc lập trình PLC, thiết kế và thi công hệ điều khiển trở nên đơn giản, dễ dàng hơn
Hình 2.1 Hình dáng bên ngoài PLC S7-1200
3 Kết nối với các module mở rộng.
4 Đèn Led hiển thị Input và Output trên board.
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý lệnh, bộ nhớ chương trình khác nhau….
Hình 2.2 Các thành phần chính PLC S7-1200
PLC S7-1200 gồm các khối trong hình vẽ 2.2.
- Gồm ba bộ điều khiển nhỏ gọn với sự phân loại trong các phiên bản khác nhau như điều khiển AC hoặc DC phạm vi rộng như trong hình 2.2.
- Một cổng tín hiệu ra analog 12 bit (+10 đến - 10VDC, 0-20mA hoặc 4 đến 20 mA) Được điều khiển module trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm
- Hai cổng tín hiệu vào số và 2 cổng tín hiệu ra số dòng điện đầu vào max 0.5A Điều khiển module trực tiếp trên CPU làm giảm chi phí sản phẩm.
- Gồm có13 module tín hiệu số và tín hiệu tương tự mở rộng khác nhau.
- Hai module giao tiếp cổng RS232 và RS485 để giao tiếp thông qua kết nối điểm tới điểm PTP (Point to Point).
Bổ sung 4 cổng kết nối Ethernet
- Module nguồn PS 1207 ổn định, dòng điện và điện áp Điện áp xoay chiều 115 ACV đến 230 ACV, điện áp 24 DCV.
- Modules mở rộng tín hiệu vào và tín hiệu ra các module mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên phải của CPU Với dải rộng các loại module tín hiệu vào/ra số và analog, giúp linh hoạt trong sử dụng S7-1200 Tính đa dạng của các module tín hiệu vào/ra sẽ được tiếp tục phát triển Module truyền thông Bên cạnh truyền thông Ethernet được tích hợp sẵn, CPU S7-1200 có thể mở rộng được 3 moulde truyền thông khác nhau, giúp cho việc kết nối được linh hoạt Tại thời điểm Siemens giới thiệu PLC S7-200 ra thị trường, có các module RS232 va RS485, hỗ trợ các protocol truyền thông như modbus, USS…
- Giao tiếp PLC Siemens S7-1200 hỗ trợ kết nối Profibus và kết nối PTP (point to point).
- Các thiết bị lập trình
- Các bộ điều khiển SIMATIC khác hỗ trợ các giao thức kết nối
- TCP/IP - SIO - ON - TCP c) Nguyên lý hoạt động của PLC S7-1200
Giới thiệu phần mềm
Giới thiệu phân mềm Tia Portal V16
Phần mềm Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) được phát triển lần đầu vào năm 1996 bởi các kỹ sư của hãng Siemens Đây là một đột phá lớn khi tích hợp tất cả công cụ vào trong bộ phần mềm duy nhất Từ thiết kế, thử nghiệm, vận hành và duy trì nâng cấp hệ thống tự động hóa, phần mềm Tiaportal sẽ giúp tiết kiệm thời gian, chi phí và công sức cho các kỹ sư khi thiết kế.
SIMATIC STEP 7 (TIA Portal) là phần mềm nổi tiếng và được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp Giao diện của TIA Portal được thiết kế thân thiện người sử dụng, thích hợp cho cả những người mới lẫn những người nhiều kinh nghiệm trong lập trình tự động hóa Với phần mềm này, các bạn có thể cấu hình, lập trình, thử nghiệm và chẩn đoán tất cả các bộ điều khiển PLC cũng như các module, HMI sẵn có của Siemens một cách dễ dàng.
TIA Portal V16 là phiên bản mới nhất hiện nay được Siemens tung ra thị trường vào cuối năm 2017 Các ngôn ngữ lập trình LAD, FBD, SCL, STL, GRAPH được hỗ trợ đầy đủ giúp kỹ sư lập trình có thể linh hoạt lựa chọn ngôn ngữ lập trình cho bộ điều khiển của hệ thống.
Tia Portal V16 là phần mềm mô phỏng và vận hành ảo cho phép thiết kế kỹ thuật số tốt hơn các quy trình làm việc tích hợp, cũng như tập trung ứng dụng mở rộng với bộ điều khiển Simatic S7-1500R/H, tích hợp ổ đĩa Sinamic S210, Multiuser Engineering, đơn vị phần mềm và các chức năng OPC UA.
Sử dụng Simatic S7-PLCSIM Advanced, một bộ đôi kỹ thuật số của bộ điều khiển Simatic S7-1500 được tạo ra trong cổng thông tin TIA cho mục đích mô phỏng và vận hành ảo Simatic Machine Simulator v1.0 sau đó kết hợp bộ đôi kỹ thuật số này với phần mềm mô phỏng NX Mechat Electronic Concept Designer (NX MCD) cho các khái niệm máy cơ điện tử Điều này cho phép xác thực ảo các máy hoàn chỉnh: các mô hình cơ điện tử và điều khiển, bao gồm các mô hình hành vi đơn giản đến phức tạp, được đồng bộ hóa và các ứng dụng cấp máy có thể được mô phỏng và sau đó xác minh.
Lỗi kỹ thuật có thể được phát hiện sớm và sửa chữa hoặc tránh trước khi đưa vào vận hành thực tế Trong điều kiện thực tế, việc so sánh giữa hệ thống song sinh kỹ thuật số và hệ thống thực giúp có thể đáp ứng kịp thời với các thay đổi và tự động xem xét sửa đổi trong các giai đoạn phát triển ngược và xuôi dòng.
Tính năng của phần mềm Tia Portal V16
- Cấu hình tích hợp và trực quan của quản lý năng lượng
- Tự động tạo chương trình năng lượng PLC cho S7-1500
- Lưu trữ trên thẻ nhớ SIMATIC nội bộ WinCC Runtime Professional hoặc PLC
- Trực quan hóa dữ liệu năng lượng trong các đối tượng năng lượng không yêu cầu PowerTags bổ sung trong WinCC RT Professiona
- Màn hình hiệu quả năng lượng S7 cho máy (Hướng dẫn S7 mới bước 7 Thư viện TIA Portal) cung cấp các tính năng sau:
- Sản xuất liên quan và tiêu chuẩn hóa xác định mức tiêu thụ năng lượng trong máy (theo hướng dẫn đo VDMA 34179)
- Dễ dàng tích hợp với bộ điều khiển máy (S7-1200/1500) và trực quan hóa trạng thái hiệu quả trực tiếp tại máy
- Đồng bộ hóa S7-PLCSIM Advanced với các công cụ đồng mô phỏng trên hình ảnh quá trình một phần của các OB theo chu kỳ (ví dụ: OB theo dõi)
- Hỗ trợ cho các dịch vụ chu kỳ (RDREC / WRREC) và báo động (ví dụ:báo động quá trình)
- Báo động quá trình được định cấu hình trong cổng thông tin TIA có thể được xuất qua API
- Cấu hình phần mềm và sao lưu đơn giản của các phiên bản S7-PLCSIM Advanced
- Cài đặt song song S7-PLCSIM và S7-PLCSIM Advanced trên một PC
- Phát triển ứng dụng C ++ cho CPU đa chức năng 1518 (F) -4 PN / DP MFP
- Phát triển các thư viện chức năng cho Windows với C # và Visual Basic
- Hỗ trợ kiểu dữ liệu “Biến thể” với các thư viện hàm cho Windows
- Tạo báo thức với trình chỉnh sửa quy tắc báo động: Báo động bit và analog, các lớp và nhóm
- Đối tượng hình ảnh mới: Trend Controls F (t)
- Màn hình mẫu cho Bảng và RT Nâng cao: Sao chép từ thư viện và gán vào hình ảnh
- Phân tích tiêu chí cho các giám sát Prodiag và S7-Graph
- Kết quả phân tích tiêu chí trong văn bản báo động
- Hiển thị bước Người tiền nhiệm / người kế nhiệm trong Điều khiển Tổng quan về Đồ thị HMI S7 1000 giám sát trên mỗi khối giám sát (250 trong V14)
- Dấu thời gian giống hệt nhau cho tất cả các sự kiện được xác định trong một chu kỳ
- Kích hoạt nhanh các giám sát trong bảng thẻ PLC, DB
Các thành phần trong bộ cài TIA Portal V16
STEP 7 Professional đây là thành phần quan trọng nhất Step 7 là công cụ để cấu hình và lập trình cho tất cả các bộ điều khiển SIMATIC PLC Bao gồm S7-1200, 1500, 300, 400.Khi cài bộ STEP 7 professional, bộ WinCC Basic cho HMI sẽ tự động cài sẵn giúp bạn Với WinCC kèm theo này, các bạn có thể thiết kế màn hình HMI đơn giản như các dòng KP, K, TP… một cách dễ dàng Phần mềm mới Simatic Step 7, tích hợp trên TIA Portal, để lập trình cho S7-1200, S7-
300, S7-400 và hệ thống tự động PC-based Simatic WinAC Simatic Step 7 V được chia thành các module khác nhau, tùy theo nhu cầu của người sử dụng. Simatic Step 7 cũng hỗ trợ tính năng chuyển đổi chương trình PLC, HMI đang sử dụng sang chương trình mới trên TIA Portal.
Wincc :Mặc định bản Basic sẽ được cài cùng với STEP 7 Nếu chỉ cần lập trình cho các HMI cơ bản thì không cần cài thêm bộ WinCC này.Tuy nhiên, nếu cần thiết kế SCADA chạy trên máy tính hoặc cho các PC công nghiệp thì sẽ cần cài thêm bản Comfort/Advanced/Professional.Về sự khác nhau giữa các phiên bản được thể hiện trong hình 3.4 dưới đây.Phiên bản cao hơn chắc chắn sẽ mở được project phiên bản thấp hơn Ví dụ bản Pro sẽ mở được bản Basic…
STEP 7 Startdrive là phần mềm cho phép cấu hình biến tần trực tiếp trên TIA và down xuống thiết bị Nếu ta đã từng nhấn màm hình nhỏ xíu của biến tần thì dĩ nhiên cấu hình trên máy tính sẽ thoải mái hơn rất nhiều.Ngoài ra, trong startdrive sẽ có các tính năng chuẩn đoán giúp ta theo dõi sự hoạt động của biến tần dễ dàng hơn.Lưu ý là nếu trong project có cấu hình bằng startdrive thì khi mở project đó lên, Tia Portal ta phải cài startdrive tương ứng thì mới mở được.
PLC SIM Advanced.Siemens trước đây có cung cấp cho chúng ta chương trình mô phỏng PLCSim Chương trình này có thể mô phỏng một thiết bị thật của các dòng PLC S7-1200, S71500… Tuy nhiên, về những tính năng nâng cao ở các dòng S7-1200, S7-1500 thì chưa mô phỏng được (tham khảo bảng so sánh bên dưới) Chính vì vậy, SIMATIC S7-PLCSIM Advanced ra đời và cho phép bạn tạo bộ điều khiển ảo để mô phỏng bộ điều khiển S7-1500 và ET 200SP và cung cấp mô phỏng đầy đủ các chức năng.PLC SIM Advanced sẽ bổ sung thêm các tính năng của PLC thật mà PLC SIM thông thường chưa mô phỏng được. Đó là: truyền thông và Web server.Hỗ trợ các dịch vụ theo chu kỳ (RDREC / WRREC) và báo động (ví dụ: báo động phần cứng).Có thể đọc các ngắt phần cứng được định cấu hình trong Cổng thông tin TIA bằng API.Dễ dàng sao lưu và khôi phục cấu hình phần mềm và phần cứng từ các phiên bản PLCSIMAdvanced.Cài đặt song song PLCSIM V16 và PLCSIM Advanced V2.0 trên một PC Đây là điều mà những phiên bản trước đây đã khiến các kỹ sư đau đầu khi phải lựa chọn 1 trong 2 PLCSim thường thì không mô phỏng được Web server, các tính năng truyền thông Trong khi PLCSim Advanced thì mô phỏng được nhưng lại không hỗ trợ S7-1200 Chính vì vậy, giờ đây các bạn nên cài bản TIA V16 trở lên để cài được song song 2 phiên bản giúp tăng sức mạnh của mô phỏng.
FACTORY IO là một phần mềm mô phỏng hệ thống tự động hoá công nghiệp, cung cấp một môi trường ảo để đào tạo và thử nghiệm các ứng dụng điều khiển Với FACTORY IO, người dùng có thể tạo ra các mô hình nhà máy, dây chuyền sản xuất và hệ thống điều khiển bằng cách sử dụng các thành phần công nghiệp thực tế, và sau đó lập trình và kiểm tra các ứng dụng điều khiển trên môi trường ảo này.
Phần mềm FACTORY IO cung cấp một loạt các tính năng và lợi ích đáng chú ý:
Mô phỏng công nghiệp thực tế: FACTORY IO cho phép người dùng tạo ra mô hình công nghiệp ảo với các thành phần như máy móc, cảm biến, bộ điều khiển và bảng điều khiển Nhờ đó, người dùng có thể tái tạo và thử nghiệm các tình huống thực tế mà không cần tiến hành trên thiết bị thật.
Hỗ trợ nhiều loại thiết bị: FACTORY IO hỗ trợ một loạt các thiết bị phổ biến trong ngành công nghiệp như động cơ, van, băng tải, cảm biến, hộp số, và nhiều hơn nữa Điều này cho phép người dùng mô phỏng và kiểm tra các ứng dụng điều khiển đa dạng trên các thiết bị khác nhau.
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐỒ ÁN
Lập trình Code hệ thống
3.2.3 Code lập trình điều khiển PID
3.2.5 Cách vận hành hệ thống
- Bắt đầu hệ thống nhập Mực nước cần thiết lập ổn định vào ô Setpoin trên màn hình giám sát WinCC.
- Mở màn hình giám sát theo dõi lượng nước đắt định mức và số lượng nước đang được bơm vào bể được hiện thị ở phần mực nước và biểu đồ lượng nước.
- Khi muốn đặt lại lượng nước cân bằng ta chỉ cần nhập lượng nước mong muốn vào ô Setpoin.
