HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT LẬP THỜI GIAN CHO ĐÈN GIAO THÔNG Chủ nhiệm đề tài: Đào Thị Mỹ Chi Tp.Hồ Chí Minh, n
NỘI DUNG LỜI MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài
Các hệ thống điều khiển điện công nghiệp hiện tại đang được chuyển dần từ việc sử dụng các relay để đóng ngắt mạch truyền thống sang dùng các bộ điều khiển lập trình
(PLC) Với ưu điểm gọn nhẹ, dễ bảo quản, sửa chữa, ngôn ngữ lập trình dễ học, độ tin cậy cao, đồng thời có thể giao tiếp được với các thiết bị thông minh khác như: máy tính, các mô đun mở rộng, mạng internet , các bộ điều khiển lập trình ngày càng được nhiều người sử dụng và trong các chương trình giảng dạy về PLC thì mô hình giảng dạy về
PLC còn hạn chế, tuy nhiên nhu cầu của các công ty, xí nghiệp thì luôn luôn cải tiến cập nhật công nghệ mới Cho nên việc nghiên cứu hệ thống điều khiển thiết bị qua Web server đưa vào giảng dạy là một thực tế cần phải làm
- Lý do chọn đề tài:
+ Tính thời sự của đề tài: Ứng dụng trong việc thiết lập thời gian cho đèn giao thông.
+ Tính cấp thiết đáp ứng nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, nâng cao chất lượng đào tạo
Hiện tại ở bộ môn Điện công nghiệp đã có rất nhiều bộ thực tập PLC nhưng việc nghiên cứu hệ thống điều khiển thiết bị qua Web server còn hạn chế Để giải quyết vấn đề trên, người thực hiện nghiên cứu “ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200
TRONG VIỆC THIẾT LẬP THỜI GIAN CHO ĐÈN GIAO THÔNG” nhằm giải quyết nhu cầu học tập của sinh viên, đồng thời phục vụ cho quá trình thực tập nâng cao, nghiên cứu của sinh viên và nghiên cứu của giảng viên.
Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu được phương pháp điều khiển PLC thông qua Web server;
- Thiết kế được giao diện ứng dụng Web server của PLC S7-1200 trong việc thiết lập thời gian cho đèn giao thông;
- Biên soạn tài liệu thực hành tương ứng với đề tài.
Đối tượng và khách thể nghiên cứu
- Nghiên cứu về phần cứng PLC S7-1200;
- Nghiên cứu về cách lập trình cho PLC S7-1200;
- Nghiên cứu ứng dụng Web server của PLC S7-1200 trong việc thiết lập thời gian cho đèn giao thông;
Giả thuyết nghiên cứu
- Mô hình PLC S7-1200 điều khiển đèn giao thông.
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Giới thiệu chung về bộ điều khiển lập trình PLC S7-1200
- Viết chương trình ứng dụng Web server của PLC S7-1200 trong việc thiết lập thời gian cho đèn giao thông;
Phương pháp nghiên cứu
Phạm vi ảnh hưởng
Ứng dụng Web server của PLC S7-1200 trong việc thiết lập thời gian cho đèn giao thông làm ví dụ cho việc giảng dạy môn Điều khiển lập trình PLC và các học phần thuộc chương trình đào tạo chuyển giao từ CHLB Đức Làm tài liệu cho sinh viên nghiên cứu tiếp cận công nghệ mới cho nên việc triển khai thực hiện đề tài này là hết sức cần thiết.
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH PLC S7-1200
Tổng quan về PLC S7-1200
Bộ điều khiển PLC S7-1200 được sử dụng với sự linh động và khả năng mở rộng phù hợp cho các ứng dụng của hệ thống tự động hóa nhỏ và vừa Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, cấu hình linh động, hỗ trợ mạnh mẽ về tập lệnh làm cho bộ điều khiển PLC
S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo trong việc điều khiển, chọn lựa phù hợp đối với nhiều ứng dụng khác nhau
CPU của PLC S7-1200 được kết hợp với 1 vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, tín hiệu vào/ra, thiết kế tích hợp cổng Profinet, các bộ đếm/ phát xung tốc độ cao tích hợp trên thân, điều khiển vị trí (Motion control), và ngõ vào tương tự (Analog) đã làm cho
PLC S7-1200 trở thành bộ điều khiển nhỏ gọn nhưng đầy mạnh mẽ Sau khi tải chương trình xuống CPU nhưng vẫn lưu giữ những logoic cần thiết để theo dõi và kiểm soát các thiết bị/ thông tin trong ứng dụng của người lập trình CPU giám sát ngõ vào/ra thay đổi ngõ ra theo logic trong chương trình người dùng bao gồm các phép toán logic của đại số Boolean, các bộ đếm, bộ định thời, các phép toán phức tạp và những giao tiếp truyền thông với những thiết bị thông minh khác
Bộ điều khiển PLC S7-1200 được tích hợp sẵn một cổng Profinet để truyền thông mạng Profinet Ngoài ra, PLC S7-1200 có thể truyền thông Profibus, GPRS, RS485 hoặc RS232 thông qua các modoule mở rộng
Một số tính năng bảo mật giúp bảo vệ quyền truy cập vào cả CPU và chương trình điều khiển:
- Tất cả các CPU đều cung cấp bảo vệ bằng password chống truy cập vào PLC
- Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình
Hình 1.1 Cấu tạo của bộ điều khiển PLC S7 – 1200
1 Bộ phận kết nối nguồn
2 Các bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo được (phía sau các nắp che)
3 Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp
4 Bộ phận kết nối PROFINET
Các module CPU khác nhau có hình dạng, chức năng, tốc độ xử lý, bộ nhớ chương trình khác nhau
1.1.2.1 Bit logic (tập lệnh tiếp điểm):
Tiếp điểm thường hở sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ là n bằng 1 Toán hạng n: I, Q,
Tiếp điểm thường đóng sẽ đóng khi giá trị của bit có địa chỉ n là 0 Toán hạng n: I, Q,
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 và ngược lại Toán hạng n: Q, M, L, D
Chỉ sử dụng một lệnh out cho 1 địa chỉ
Giá trị của bit có địa chỉ là n sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 0 và ngược lại Toán hạng n: Q, M, L, D
Chỉ sử dụng một lệnh out not cho 1 địa chỉ
Lệnh đảo trạng thái ngõ vào / ra
- Tiếp điểm phát hiện xung cạnh lên dạng 1:
Tiếp điểm phát hiện cạnh lên sẽ phát ra một xung khi đầu vào tiếp điểm P có sự chuyển đổi từ mức thấp lên mức cao
Trạng thái của tín hiệu được lưu lại vào
“M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét
- Tiếp điểm phát hiện xung cạnh lên dạng 2:
Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước không ảnh hưởng đến
Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 tín hiệu
Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại vào
“M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét
- Tiếp điểm phát hiện xung cạnh xuống dạng 1:
Tiếp điểm phát hiện cạnh xuống sẽ phát ra một xung khi đầu vào tiếp điểm này có sự chuyển đổi từ mức cao xuống mức thấp Trạng thái của tín hiệu được lưu lại vào
“M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của một chu kì quét
- Tiếp điểm phát hiện xung cạnh xuống dạng 2:
Thay đổi trạng thái tín hiệu phía trước không ảnh hưởng đến “IN”
Phát hiện sự thay đổi trạng thái của 1 tín hiệu
Trạng thái của tín hiệu IN được lưu lại vào
“M_BIT” Độ rộng của xung này bằng thời gian của
Mạch chốt RS ưu tiên Reset Nếu R à S1 đều là 1, ngõ ra sẽ lên 0
Mạch chốt RS ưu tiên Set Nếu R à S1 đều là 1, ngõ ra sẽ lên 1
- Lệnh so sánh: So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa thì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE Kiểu dữ liệu so sánh là: SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real,
LReal, String, Char, Time, DTL, Constant
Lệnh so sánh dùng để so sánh hai giá trị IN1 và IN2 bao gồm IN1 = IN2, IN1 >= IN2, IN1 IN2 hoặc IN1 IN2
So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu lệnh so sánh thỏa thì ngõ ra sẽ là mức 1 = TRUE (tác động mức cao) và ngược lại
Kiểu dữ liệu so sánh là: SInt, Int, Dint, USInt, UDInt, Real, LReal, String, Char, Time, DTL, Constant
- Lệnh trong khoảng In – range
Tham số: MIN, VAL, MAX
Kiểu dữ liệu so sánh: SInt, Int, Dint, USInt, UInt, UDInt, Real, LReal, Constant
So sánh 2 kiểu dữ liệu giống nhau, nếu so sánh MIN.html trong đó ww.xx.yy.zz là địa chỉ IP của CPU S7 – 1200 hoặc mô - đun CP https://ww.xx.yy.zz/start.html: Trang giới thiệu chung CPU https ://ww.xx.yy.zz/identification.html: Trang thông tin chi tiết về CPU bao gồm serial, order và version https ://ww.xx.yy.zz/module.html : Trang thông tin về các mô đun của PLC, I/O phân tán và khả năng nâng cấp firmware https : //ww.xx.yy.zz/communication.html : Trang thông tin về địa chỉ mạng , thuộc tính vật lý của giao thức truyền thông và trạng thái kết nối https : //ww.xx.yy.zz/diagnostic.html : Trang thông tin về chuẩn đoán lỗi https://ww.xx.yy.zz/variable.html: Trang giám sát các biến https ://ww.xx.yy.zz/watch.html: Trang đưa bảng giám sát biến Watch trên STEP 7 lên
Web server https ://ww.xx.yy.zz/filebrowser.html: Trang lưu trữ tập tin data log và recipe https://ww.xx.yy.zz/index.html: Trang giới thiệu Web chuẩn
❖ Bảo mật truy cập Sử dụng mạng ảo cá nhân VPN để kết nối tới Web server từ một mạng ngoài để bảo vệ hệ thống mạng Người dùng sử dụng https:// thay vì http:// để truy cập đến các trang web chuẩn
3.1.4 Truy cập web từ thiết bị di động Để truy cập S7 – 1200 từ thiết bị di động , người dùng cần kết nối PLC đến mạng
Internet, wifi cục bộ hoặc sử dụng mạng VPN để kết nối thiết bị di động đến Web server của PLC S7 – 1200 Người dùng sử dụng Port forwarding của router wifi để gán địa chỉ
IP của PLC đến 1 địa chỉ mà thiết bị di động có thể truy cập từ Internet
Nếu không sử dụng Port forwarding, người dùng có thể kết nối tới PLC nhưng chỉ là tín hiệu wifi cục bộ
3.2 Xây dựng giao diện thiết lặp thời gian cho đèn giao thông
Hình 3.1 Giao diện thiết lập thời gian cho đèn giao thông
Chương trình giám sát thiết bị qua Web server
S7-1200 cung cấp sẵn trang web dạng chuẩn cung cấp các thông tin cơ bản về PLC Để truy cập được trang này, bạn phải kích hoạt chức năng Web server trên PLC theo các bước sau:
Bước 1: Click phải vào PLC cần kích hoạt, chọn Properties
Bước 2: Click chọn mục Web server, check vào ô Enable để kích hoạt
Bước 4: Click Ok ở cửa sổ cấu hình để hoàn tất
Bước 5: Mở Notepad++ viết đoạn code
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT
LẬP THỜI GIAN CHO ĐÈN GIAO THÔNG
table, th, td { border: 1px solid black; border-collapse: collapse;
} table.center { margin-left: auto; margin-right: auto;
} h1 { background-color: white; color: blue; text-align: center;
} h2 { background-color: white; color: red; text-align: center;
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT LẬP THỜI
GIAN CHO ĐÈN GIAO THÔNG
Thời gian đènGiây
Xanh 1
Vàng 1
Xanh 2
Vàng 2
Config
Hình 3.1 Mã QR chương trình thiết lập thời gian cho đèn giao thông
Bước 6: Mở trình duyệt, nhập địa chỉ IP của PLC vào thanh địa chỉ rồi nhấn
Bài tập ứng dụng
3.4.1 Mạch đèn giao thông ưu tiên cho người đi bộ
⮚ Khi nhấn ON: Mạch hoạt động như yêu cầu bên dưới:
- Bình thường Đèn Xanh 1 và Đỏ 2 sáng
- Nếu có người muốn qua đường (hướng 2) thì nhấn nút GO, đèn Xanh 1 tắt, đèn
Vàng 1 sáng 5s (Đỏ 2 vẫn sáng), sau đó đèn Đỏ 1 và Xanh 2 sáng, cho phép người đi bộ qua đường trong thời gian 30s, sau khi hết 30s ( không có người đi bộ thứ
2 nhấn tiếp nút GO) thì chuyển sang đèn Xanh 1 và Đỏ 2 sáng (trạng thái bình thường)
- Nếu trong khoảng thời gian 30s cho phép người đi bộ băng qua đường (Đ1,X2), có người đi bộ thứ 2 nhấn tiếp nút GO thì thời gian được xác lập lại là 30s cho người đi bộ thứ 2 và trạng thái đèn vẫn giữ nguyên (Đ1,X2) Tức là không chuyển sang trạng thái V1,Đ2 5s sau Đ1,X2 như người đi bộ đầu tiên
Người đi bộ đầu tiên có 30s để băng qua đường, và khi thời gian còn lại là 10s, thì người đi bộ thứ 2 đến nhấn nút GO, lúc này trạng thái đèn vẫn giữ nguyên, nhưng thời
⮚ Khi nhấn OFF: Mạch ngưng hoạt động
Chương trình giám sát thiết bị qua Web server
Bước 1: Click phải vào PLC cần kích hoạt, chọn Properties
Bước 2: Click chọn mục Web server, check vào ô Enable để kích hoạt
Bước 3: Click Ok để tiếp tục
Bước 4: Click Ok ở cửa sổ cấu hình để hoàn tất
Bước 5: Mở Notepad++ viết đoạn code
MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ƯU TIÊN NGƯỜI ĐI BỘ
table, th, td { border: 1px solid black; border-collapse: collapse;
} table.center { margin-left: auto; margin-right: auto;
} h1 { background-color: white; color: blue; text-align: center;
} h2 { background-color: white; color: red; text-align: center;
MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ƯU TIÊN NGƯỜI ĐI BỘ
Thời gian đènGiây
VÀNG 1 1
Xanh 2
Config
3.4.2 Hệ thống bồn trộn để tạo các màu sơn khác nhau
⮚ Nhấn Start: bơm A khởi động đưa hóa chất A vào bồn, sau 5 giây bơm B tự động khởi động đưa hóa chất B vào bồn Hai bơm dừng lại khi mực chất lỏng trong bồn đầy Đồng thời máy trộn trộn hai loại hóa chất trong vòng 10 giây Sau 10 giây trộn máy trộn dừng lại, van mở và bơm C thực hiện công đoạn chiết rót Khi mực chất lỏng trong bồn cạn thì lập tức dừng bơm C và đóng van để thực hiện lại chu trình như ban đầu Hệ thống đếm đủ 10 lần trộn thì dừng hẳn Hệ thống hoạt động trở lại khi nào nút nhấn
⮚ Nhấn Stop: dừng hệ thống
Chương trình giám sát thiết bị qua Web server
Bước 1: Click phải vào PLC cần kích hoạt, chọn Properties
Bước 2: Click chọn mục Web server, check vào ô Enable để kích hoạt
Bước 3: Click Ok để tiếp tục
Bước 4: Click Ok ở cửa sổ cấu hình để hoàn tất
Bước 5: Mở Notepad++ viết đoạn code
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT
LẬP THỜI GIAN CHO BỒN TRỘN
table, th, td { border-collapse: collapse;
} table.center { margin-left: auto; margin-right: auto;
} h1 { background-color: white; color: blue; text-align: center;
} h2 { background-color: white; color: red; text-align: center;
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT LẬP THỜI
bồn A
cả hai bồn
Config
⮚ Khi nhấn ON-T: 7 chữ sáng dần từ trái sang phải và lặp lại, thời gian sáng giữa các chữ là 0,5 giây.( đầu tiên chữ TRƯỜNG sáng, 0,5 giây sau chữ CAO sáng, , cứ như vậy cho đến chữ ĐỨC sáng, 0,5 giây sau chu kỳ lặp lại)
⮚ Khi nhấn OFF: 7 chữ đều tắt
Chương trình giám sát thiết bị qua Web server
Bước 1: Click phải vào PLC cần kích hoạt, chọn Properties
Bước 2: Click chọn mục Web server, check vào ô Enable để kích hoạt
Bước 3: Click Ok để tiếp tục
Bước 4: Click Ok ở cửa sổ cấu hình để hoàn tất
Bước 5: Mở Notepad++ viết đoạn code
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT
LẬP THỜI GIAN CHO ĐÈN QUẢNG CÁO
table, th, td { border: 1px solid black; border-collapse: collapse;
} table.center { margin-left: auto; margin-right: auto;
} h1 { background-color: white; color: blue; text-align: center;
} h2 { background-color: white; color: red; text-align: center;
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT LẬP THỜI
Thời gian điều khiểnMili Giây
trường
cao
đẳng
công
nghệ
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT
table, th, td { border: 1px solid black; border-collapse: collapse;
} table.center { margin-left: auto; margin-right: auto;
} h1 { background-color: white; color: blue; text-align: center;
} h2 { background-color: white; color: red; text-align: center;
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT LẬP THỜI
CHO MẠCH KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ CHẠY TUẦN TỰ
Thời gian điều khiểnMili Giây
CD1
CD2
CD3
DD1
DD2
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT
LẬP THỜI GIAN CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI BĂNG TẢI
table, th, td { border: 1px solid black; border-collapse: collapse;
} table.center { margin-left: auto; margin-right: auto;
} h1 { background-color: white; color: blue; text-align: center;
} h2 { background-color: white; color: red; text-align: center;
ỨNG DỤNG WEB SERVER CỦA PLC S7-1200 TRONG VIỆC THIẾT LẬP THỜI
CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI BĂNG TẢI
CD1
CD2
DD1
DD2
Config
Hướng dẫn thực hiện bài tập:
- Xác định ngõ vào/ra
- Vẽ sơ đồ đấu dây thiết bị ngoại vi
- Đấu nối thiết bị ngoại vi
- Viết chương trình điều khiển PLC
- Xây dựng giao diện thiết lập thời gian