CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRINHG CÔNG NGHỆ 1.1: Khái niệm Tự động hóa quá trình công nghệ là việc áp dụng cáccông nghệ và hệ thống để thay thế hoặc cải thiện các quytrình c
Phần mềm sử dụngGiới thiệu phần mềm Tia potal v16TIA Portal viết tắt của Totally Integrated
Automation Portal là một phần mềm tổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hoá, vận hành điện của hệ thống Có thể hiểu, TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung 1 môi trường/ nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống.
TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:
Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng.
Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát.
Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xác định bệnh, lỗi hệ thống.
Tích hợp mô phỏng hệ thống.
Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bịSiemens.
Ưu nhược điểm của phần mềmTích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình Giải pháp vận hành thiết bị nhanh chóng, hiệu quả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn.
Tất cả các yếu tố: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấu hình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thao tác, thiết lập truyền thông giữa các thiết bị Chỉ với 1 biến số của bộ lập trình PLC được thả vào màn hình HMI, kết nối được thiết lập mà không cần bất ký thao tác lập trình nào.
*Nhược điểm: Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung lượng bộ nhớ khổng lồ Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiều thời gian để làm quen sử dụng.
Các thành phần trong Tia PortalPhần mềm TIA Portal được Siemens phát triển với nhiều thành phần giúp người dùng quản lý, lập trình PLC, HMI hiệu quả Các thành phần có trong bộ TIA Portal:
Simatic Step 7 professional và Simatic step 7 PLCSIM: Giải pháp lập trình và mô phỏng PLC S7-300, S&-400, Simatic S7- 1200, Simatic S7-1500…
Simatic WinCC Professional: Được dùng để lập trình màn hình HMI, và giao diện SCADA.
Simatic Start Driver: Được lập trình cấu hình Siemens.
Với Sirius và Simocode, người dùng có thể linh hoạt định cấu hình và chuẩn đoán lỗi cho hệ thống của mình TIA Portal cung cấp Thư viện Simatic Robot với toàn bộ dữ liệu, giúp người dùng thiết lập cấu hình và hệ thống nhanh chóng Hỗ trợ Scout cho phép kiểm soát chuyển động đơn trục và đa trục, mang lại sự linh hoạt tối đa trong các ứng dụng tự động hóa.
Bảo mật lập trình PLC với TIA Portal hiệu quảBảo mật project trong lập trình PLC S7 với TIA thực hiện các thao tác: Vào phần “Security settings”, chọn
“Setting” chọn “Protech project” để thiết lập password cho Project.
Thiết lập bảo mật cho PLC với TIA Portal: Thực cài đặt trong cấu hình Hardware của PLC Người dùng chọn Protection & security, tiếp tục chọn Access Level. Trong đó:
Full access: Ứng với khối bảo mật mà ai cũng có thể đọc và viết mà không cần password.
Read Access: Bảo mật phần viết cho PLC, cần có password HMI và SCADA hay user đọc được chương trình không cần password.
HMI access: Bảo mật phần read và write của PLC cần có Password HMI và SCADA đọc không cần Password.
No Access: Tất cả các ứng dụng truy xuất vào PLC đều cần Password.
Bảo mật khối hàm lập trình PLC S7 với TIA: vào phầnProperties của khối hàm đó, chọn protection Lúc này bạn sẽ thấy 3 loại bảo mật: Write, Read/ write và bảo vệ không copy.
Yêu cầu phần mềm và phần cứngHỆ ĐIỀU HÀNH YÊU CẦU PHẦN CỨNG
Home Premium SP1 Professional SP Enterprise SP1 Ultimate SP1
Chip: Intel® Core™ i5-6440EQ RAM 16 GB (Có thể dùng RAM 8GB) SSD (HDD) với 50 GB trống
Chip: Intel® Core™ i5-6440EQ RAM 16 GB (Có thể dùng RAM 8GB) SSD (HDD) với 50 GB trống
R2 StdE (full installation) Windows Server 2016 Standard (full installation)
Chip: Intel® Core™ i5-6440EQ RAM 16 GB (Có thể dùng RAM 8GB) SSD (HDD) với 50 GB trống
Bảng danh sách các gói phần mềm bên trong Tia advance và Tia professional:
STEP 7 Professional STEP 7 Safety Basic STEP 7 Safety Advanced WinCC Basic
WinCC Comfort WinCC Advanced WinCC Unified
STEP 7 Professional STEP 7 Safety Basic STEP 7 Safety Advanced WinCC Basic
WinCC Comfort WinCC Advanced WinCC Professional
Các gói phần mềm trong Tia Portal
Tính năng của 2 phiên bảnCác chức năng cơ bản Có Có
Chức năng di chuyển, VB Có Có
Chức năng Server/Client Không Có
Giám sát nhiều máy tính cùng lúc
Phần mềm nhẹ nhàng, chạy mượt mà
2.4.7: Giới thiệu Arduino IDE *Phần mềm Arduino IDE là gì?
Arduino IDE là phần mềm mã nguồn mở dùng để viết và biên dịch mã cho module Arduino, bao gồm phần cứng và phần mềm Phần cứng bao gồm tới 300.000 board mạch được thiết kế sẵn với các cảm biến, linh kiện, trong khi phần mềm giúp sử dụng linh hoạt các thành phần này để phục vụ mục đích sử dụng cụ thể.
Arduino IDE được sử dụng để viết và biên dịch mã vào moduleArduino Đây là một phần mềm Arduino chính thống, giúp cho việc biên dịch mã trở nên dễ dàng, ngay cả một người bình thường không có kiến thức kỹ thuật cũng có thể làm được. Để tải xuống phần mềm, bạn có thể truy cập vào trang web: https://www.arduino.cc/en/software.
* Arduino IDE hoạt động như thế nào?
Khi người dùng viết mã và biên dịch, IDE sẽ tạo file Hex cho mã File Hex là các file thập phân Hexa được Arduino hiểu và gửi đến bo mạch bằng cáp USB Mỗi bo Arduino đều được tích hợp một bộ vi điều khiển, bộ vi điều khiển sẽ nhận file Hex và chạy theo mã được viết.
*Lý do bạn nên sử dụng Arduino IDE
Phầần mếầm l p trình mã nguồần m miếễn phí ậ ở IDE trong Arduino IDE là phần có nghĩa là mã nguồn mở.
Nghĩa là phần mềm này miễn phí cả về phần tải về lẫn phần bản quyền Người dùng có quyền sửa đổi, cải tiến, phát triển, nâng cấp theo một số nguyên tắc chung được nhà phát hành cho phép mà không cần xin phép ai, điều mà họ không được phép làm đối với các phần mềm nguồn đóng.
Tuy là phần mềm mã nguồn mở nhưng khả năng bảo mật thông tin của Arduino IDE là vô cùng tuyệt vời, khi phát hiện lỗi nhà phát hành sẽ vá nó và cập nhật rất nhanh khiến thông tin của người dùng không bị mất hoặc rò rỉ ra bên ngoài.
Sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ thân thiện với các lập trình viên
Arduino IDE sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ rất phổ biến trong giới lập trình Bất kỳ đoạn code nào của C/C++ thì Arduino IDE đều có thể nhận dạng, giúp các lập trình viên thuận tiện trong việc thiết kế chương trình lập cho các bo mạch Arduino.
Hỗ trợ lập trình tốt cho bo mạch Arduino
Hỗ trợ lập trình tốt cho bo mạch Arduino Arduino có một module quản lý bo mạch, nơi người dùng có thể chọn bo mạch mà họ muốn làm việc cùng và có thể thay đổi bo mạch thông qua Menu Quá trình sửa đổi lựa chọn cũng liên tục tự động cập nhật để các dữ liệu có sẵn trong bo mạch và dữ liệu sửa đổi đồng nhất với nhau Bên cạnh đó, Arduino IDE cũng giúp bạn tìm ra lỗi từ code mà bạn viết, qua đó giúp bạn sửa lỗi kịp thời tránh tình trạng bo mạch Arduino làm việc với code lỗi quá lâu dẫn đến hư hỏng hoặc tốc độ xử lý bị giảm sút.
Thư viện hỗ trợ phong phú
Arduino IDE tích hợp với hơn 700 thư viện, được viết và chia sẻ bởi nhà phát hành Arduino Software và thành viên trong cộng đồng Arduino Mọi người có thể tận dụng chúng cho dự án của riêng mình mà không cần phải bỏ ra bất kỳ chi phí nào.
Giao diện đơn giản, dễ sử dụng
Arduino IDE có một giao diện đơn giản, dễ sử dụng giúp người dùng thuận tiện hơn trong thao tác Dưới đây là một số tính năng chúng ta thường sử dụng:
Nút kiểm tra chương trình (Verify): giúp dò lỗi phần code định truyền xuống bo mạch Arduino.
Nút tải đoạn code vào bo mạch Arduino (Upload): giúp nhập đoạn code vào bo mạch Arduino.
Vùng lập trình: người dùng sẽ viết chương trình tại khu vực này.
Thanh Menu: gồm những thẻ chức năng nằm trên cùng như File, Edit, Sketch, Tools, Help.
Hỗ trợ đa nền tảng như Windows, MacOS, Linux
Arduino IDE hoạt động trên 3 hệ điều hành phổ biến nhất Đó là Windows, Mac OS và Linux Nhờ vậy, người dùng có thể truy cập vào phần mềm ở bất cứ đâu, bất cứ khi nào.
Ngoài ra, người dùng có thể truy cập vào các công cụ từ đám mây, cho phép nhà lập trình tạo và lưu trữ dự án của mình trên đó Do đó, thay vì dựng chương trình trên máy tính rồi tải lên, giờ họ có thể dựng trực tiếp trên nền tảng đám mây.
Thiết bị 2.5.1: PLC Siemens - SIMATIC S7-1200, CPU 1212CBoard Arduino Uno R3 Bộ điều khiển trung tâm (Arduino Uno R3)• Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA
• Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V
*Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3
Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động
5v DC ( chỉ được cấp qua cổng USB )
Dòng tiêu thụ Khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dung
7 – 12V DC Điện áp vào giới hạn
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O
Bộ nhớ Flash 32 KB ( AT mega 328 ) với 0.5 KB dùng bởi bootloard
Arduino Ethernet Shield W5100 sử dụng chip W5100 giúp tối ưu tốc độ và độ ổn định kết nối Bộ thư viện đi kèm và phần cứng với thiết kế đơn giản hóa tối đa quá trình kết nối giữa Arduino và Ethernet Ưu điểm này tạo điều kiện thuận lợi cho các ứng dụng điều khiển thiết bị qua Ethernet, chẳng hạn như Ethernet Controller.
NG D NG Ứ Ụ Điều khiển , cập nhật dữ liệu của thiết bị qua internet.
Thu thập dữ liệu từ xa(dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm ).
Các ứng dụng về IOT.
THÔNG SÔỐ KỸỸ THU T Ậ Để sử dụng phải có board mạch Arduino đi kèm.
Hoạt động tại điện áp 5V (được cấp từ mạch Arduino).
Chip Ethernet: W5100 với buffer nội 16K.
Tốc độ kết nối: 10/100Mb.
Kết nối với mạch Arduino qua cổng SPI.
Thư viện và code mẫu có sẵn trong phần mềm Arduino IDE. https://dientu360.com/arduino-ethernet-shield-w5100
*Thồng sồế kyễ thu t.ậ Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thấp.
Thời gian tăng của đầu ra để đáp ứng với đầu vào là 5às. Điện trở dây dẫn trong là 1.2mΩ.
Nguồn: 5VDC. Độ nhạy đầu ra từ 63-190mV/A. Điện áp ra cực kỳ ổn định.
Ip: 30A đến – 30A Độ nhạy: 180 – 190 mV/A.
*Cách sử dụng cảm biến dòng điện hall ACS712 30A Đo dòng điện DC o Khi đo DC phải mắc tải nối tiếp Ip+ và Ip- đúng chiều , dòng điện đi từ Ip+ đến Ip- để Vout ra mức điện thế 2.5 – 5V tương ứng dòng 0 – 30A, nếu mắc ngượcVout sẽ ra điện thế 2.5V đến 0V tương ứng với 0A đến-30A. o Cấp nguồn 5v cho module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino) , thì Vout=2.5v khi dòng Ip( dòng của tải) bằng 5A thì Vout=5v, Vout sẽ tuyến tính với dòng Ip , trong khoản 2.5V đến 5V tương ứng với dòng 0 đến 30A. o Để kiểm tra ta dùng đồng hồ VOM thang đo DC đo điện thế Vout. Đo dòng điện AC o Khi đo dòng điện AC, do dòng điện AC không có chiều nên không cần quan tâm chiều. o Cấp nguồn 5v cho module khi chưa có dòng Ip (chưa có tải mắc nối tiếp với domino) , thì Vout=2.5v khi có dòng xoay chiều Ip(dòng AC) do dòng xoay chiều độ lớn thay đổi liên tục theo hàm sin, nên điện thế Vout sẽ là điện thế xoay chiều hình sin có độ lớn tuyến tính với dòng điện AC , 0 đến 5V(thế xoay chiều xoay chiều) tương ứng với -30A đến 30A (dòng xoay chiều). o Để kiểm tra dùng VOM thang đo AC đo điện thế xoay chiều Vout.
2.5.5: Bộ sạc điều khiển pin năng lượng mặt trời 30A
Acquy (VB): 12V/24V (10V-14.5V) Dòng sạc định mức: 30A Max Dòng tải định mức: 30A Max Công suất tải tối đa: 780W/390W Sử dụng bộ xử lý trung tâm chẩn công nghiệp.
Bảo vệ quá tải 120% / 5 phút, 130%/ 5s ngưng làm việc ngắn mạch Dòng điện tiêu thụ (không tải) 50ms
Nhiệt độ làm việc 0 đến 45C Mức áp sạc nhồi (V_Full) 14.5 V : ( keep 10min) Mức áp sạc duy trì (V_Float) 13.8 V : ( keep 10min) Mức áp sạc nhồi lại (V_Reboost) 13.2 V
Mức áp sử dụng lại (V_ReUse)* 13.2 V Mức áp báo cạn (V_Empty) 10.7 V Mức áp cắt tải (V_LVD) 10.5 V Hiền thị: màng hình LED Quá trình xạc PWM 4 trạng thái.
Có bảo vệ quá dòng, chập mạch tự động.
Có đèn báo theo dõi trạng thái Ắc Quy.
Hiển thị LCD Cổng ra USB 5V-2A: 2 Dung lượng ắc quy (đề nghị) 4.5Ah – 200Ah Kích thước: 13.5 x 3 x7 Cm (D x R x C).
2.5.7: Test board, điện trở, dây cắm
THỰC HIỆN ĐỀ TÀI GIÁM SÁT, THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN THÔNG SỐ CỦA BỂ CÁ THÔNG QUALập trình PLC Siemens ( CPU 1212C Ac/Dc/Rly )Bật tắt chế độ auto manual
Quy đổi giá trị Điều khiển step
Gọi vị trí cho step
3.4 : Sơ đồ khối của hệ thống.
NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN 4.1 : Nhật kí làm việcNhận xétĐồ án hoàn thành thro yêu cầu đề ra, đủ yêu cầu đề tài đem lại