LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô đã giúp đỡ tôi thực hiện đồ án này. Đặc biệt là thầy giáo Th.S Bùi Tuấn Anh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, chỉ bảo em trong suốt thời gian thực hiện thực tập chuyên ngành . Đồng thời em cũng xin trân trọng cảm ơn những tình cảm quý báu mà các thầy, cô trong Khoa Kỹ Thuật và Công Nghệ đã truyền đạt cho em, những kinh nghiệm, kỹ thuật và cách thức trong việc xây dựng đề tài này. Và cuối cùng em cũng xin được gửi lời cảm ơn đến gia đình đã luôn luôn động viên, ủng hộ, những người bạn đã gắn bó, chia sẻ rất nhiều kinh nghiệm và những kiến thức và nhất là trong thời gian thực hiện đề tài, để đề tài có thể hoàn thành một cách thành công nhất. Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của quý thầy, cô để báo cáo tốt nghiệp đạt được kết quả tốt hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng 9 năm 2024 SINH VIÊN THỰC HIỆN MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 1 MỤC LỤC 2 DANH MỤC HÌNH ẢNH 3 LỜI NÓI ĐẦU 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BỂ CHỨA 6 1.1. Vai trò của hệ thống cấp nước cho bể chứa 6 1.2. Các loại hệ thống điều khiển giám sát mức nước hiện nay 7 1.3. Kết luận chương 1 11 CHƯƠNG 2 : PLC S7-1200 VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT WINCC 12 2.1. PLC S7-1200 12 2.1.1. Tổng quát 12 2.1.2. Phân loại. 13 2.1.3. Cấu trúc PLC S7-1200 15 2.2. Phần mềm lập trình 19 2.2.1. Phần mềm TIA PORTAL 19 2.2.2. PID trên TIA PORTAL 22 2.3. Phần mềm WIN CC RT advanced 25 2.3.1. Khái niệm cơ bản về WIN CC. 25 2.3.4. Thiết kế đồ họa trong WinCC 27 2.3.5. Hệ thống lưu trữ hiển thị 28 2.3.5. Hệ thống lưu trữ hiển thị 29 2.3.6 Gán liên kết giữa HMI và PLC 33 CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG 35 3.1.Yêu cầu bài toán 35 3.3. Lưu đồ thuật toán 37 3.4. Cấu hình PLC và thiết kế giao diện WinCC HMI 38 3.4. Kết quả thu được 40 KẾT LUẬN 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 43 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Bể chứa nước chung cư 6 Hình 1.2: Hệ thống giám sát mực nước 7 Hình 1.3: Hệ thống giám sát và điều khiển mức nước sử dụng IOT 10 Hình 2.1: Tổng quan về PLC S7- 1200 12 Hình 2.2: Cấu trúc bên trong CPU 16 Hình 2.3: Module tín hiệu 17 Hình 2.4: Module tín hiệu 18 Hình 2.5: Module truyền thông 18 Hình 2.6: Biểu tượng Tia portal V16 19 Hình 2.7: Tạo dự án 19 Hình 2.8: Đặt tên dự án 20 Hình 2.9: Cấu hình thiết bị 20 Hình 2.10: Chọn thiết bị 21 Hình 2.11: Chọn CPU 21 Hình 2.12: Dự án được tạo 22 Hình 2.13: Tạo khối OB30 23 Hình 2.14: Chọn khối ngắt thời gian và thời gian quét 23 Hình 2.15: Cài đặt thông số cho PID 24 Hình 2.16: Chọn dạng điều khiển 24 Hình 2.17: Chọn dạng tín hiệu đầu vào và đầu ra 24 Hình 2.18: Cài đặt thông số cho bộ điều khiển 25 Hình 2.19: Phần mềm mô phỏng WINCC 25 Hình 2.20: Bảng sắp xếp đối tượng 28 Hình 2.21: Bảng Tags trong PLC 30 Hình 2.22: PLC [CPU 1214C DC/DC/DC] 31 Hình 2.23: PLC Tags 32 Hình 2.24: Defaulf tag table 32 Hình 2.25: Bảng table soạn thảo tags 32 Hình 2.26: Chọn Properties 33 Hình 2.27: Gắn tags 33 Hình 2.28: Chọn kiểu dữ liệu 34 Hình 2.29: Back lại màn hình chính 34 Hình 3.1: sơ đồ khối hoạt động hệ thống 35 Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán hệ thống 37 Hình 3.3 : Kết nối PLC và WinCC HMI 38 Hình 3.4 : Gắn tags cho PLC 39 Hình 3.5 : Giao diện HMI 39 Hình 3.6: Hệ thống khi ở chế độ Auto 40 Hình 3.7: Hệ thống khi ở chế độ bằng tay 40 LỜI NÓI ĐẦU Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa không ngừng phát triển, tự động hóa đã trở thành yếu tố then chốt giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao hiệu quả vận hành. Đặc biệt, trong các hệ thống xử lý nước và các ngành công nghiệp liên quan, việc kiểm soát mức nước trong các bể chứa là một nhiệm vụ quan trọng nhằm đảm bảo hoạt động ổn định, tránh lãng phí tài nguyên và đảm bảo an toàn cho hệ thống. Với sự tiến bộ của công nghệ, các giải pháp điều khiển tự động hóa ngày càng trở nên thông minh và đáng tin cậy hơn. PLC S7-1200 của Siemens là một trong những dòng thiết bị điều khiển lập trình hiện đại, được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa công nghiệp nhờ khả năng xử lý nhanh, linh hoạt và dễ dàng tích hợp với các thiết bị ngoại vi. Bên cạnh đó, WinCC là phần mềm mạnh mẽ được sử dụng để giám sát và điều khiển các quy trình công nghiệp, cho phép người vận hành theo dõi và kiểm soát hệ thống một cách trực quan và hiệu quả. Đề tài "Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mức nước bể chứa sử dụng PLC S7-1200 và và phần mềm WinCC" được thực hiện với mục tiêu xây dựng một giải pháp điều khiển tự động và giám sát toàn diện cho hệ thống bể chứa. Hệ thống này không chỉ đảm bảo kiểm soát chính xác mức nước theo yêu cầu mà còn cung cấp các chức năng giám sát trực tiếp, cảnh báo kịp thời khi có sự cố, từ đó nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo an toàn cho hệ thống. Thông qua đề tài này, em hy vọng sẽ mang đến một giải pháp tự động hóa tiên tiến, giúp cải thiện quy trình quản lý và điều khiển mức nước trong các bể chứa, đóng góp tích cực vào sự phát triển của ngành công nghiệp nước và các lĩnh vực liên quan. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BỂ CHỨA 1.1. Vai trò của hệ thống cấp nước cho bể chứa Hình 1.1: Bể chứa nước chung cư Hệ thống cấp nước cho bể chứa đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và trong đời sống hàng ngày. Dưới đây là một số vai trò chính của hệ thống này: • Đảm bảo cung cấp nước ổn định Hệ thống cấp nước cho bể chứa giữ vai trò quan trọng trong việc duy trì nguồn cung cấp nước ổn định, đặc biệt trong các hoạt động sản xuất công nghiệp, xử lý nước, và sinh hoạt. Nó đảm bảo rằng bể chứa luôn có đủ nước để phục vụ cho các nhu cầu khác nhau, từ sản xuất, chế biến đến tiêu thụ. • Điều tiết áp lực và lưu lượng nước Bể chứa nước đóng vai trò như một bộ điều tiết, giúp duy trì áp lực nước ổn định trong hệ thống. Điều này đặc biệt quan trọng trong các hệ thống phân phối nước lớn, nơi mà nhu cầu sử dụng nước có thể biến động theo thời gian và vị trí. Bể chứa giúp đảm bảo rằng áp lực nước luôn nằm trong khoảng an toàn, ngăn ngừa các sự cố về hệ thống ống dẫn. • Dự trữ nước cho các tình huống khẩn cấp Hệ thống cấp nước cho bể chứa còn đóng vai trò quan trọng trong việc dự trữ nước cho các tình huống khẩn cấp như hỏa hoạn, gián đoạn nguồn cung cấp nước, hoặc nhu cầu sử dụng nước đột ngột tăng cao. Bể chứa đảm bảo rằng ngay cả khi nguồn nước chính bị gián đoạn, vẫn có sẵn một lượng nước dự trữ để sử dụng. • Ổn định chất lượng nước Bể chứa giúp ổn định chất lượng nước trước khi nước được phân phối đến các hệ thống sử dụng. Trong các bể chứa, các quá trình lắng cặn, xử lý nước (như khử trùng) có thể được thực hiện, giúp cải thiện chất lượng nước và đảm bảo nước đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn trước khi sử dụng. • Tối ưu hóa vận hành hệ thống Bằng cách lưu trữ nước trong các bể chứa, hệ thống cấp nước giúp tối ưu hóa việc vận hành các máy bơm và thiết bị khác. Thay vì phải hoạt động liên tục để đáp ứng nhu cầu nước, các máy bơm có thể hoạt động theo chu kỳ, từ đó tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị. • Hỗ trợ quản lý và giám sát Hệ thống cấp nước cho bể chứa thường đi kèm với các thiết bị giám sát và điều khiển, cho phép người vận hành dễ dàng theo dõi mức nước, lưu lượng, áp lực và chất lượng nước. Điều này giúp quản lý hệ thống một cách hiệu quả, nhanh chóng phát hiện và xử lý các sự cố nếu có. 1.2. Các loại hệ thống điều khiển giám sát mức nước hiện nay Hình 1.2: Hệ thống giám sát mực nước Hiện nay, có nhiều loại hệ thống điều khiển và giám sát mức nước được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng. Dưới đây là một số loại phổ biến: Hệ thống điều khiển bằng rơ le (Relay Control Systems) • Nguyên lý: Sử dụng các rơ le cơ học để điều khiển máy bơm và van dựa trên mức nước. Các công tắc phao được sử dụng để phát hiện mức nước và kích hoạt hoặc tắt rơ le tương ứng. • Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp, dễ cài đặt. • Nhược điểm: Khả năng điều khiển hạn chế, thiếu tính linh hoạt và không phù hợp với các hệ thống phức tạp hoặc yêu cầu độ chính xác cao. Hệ thống điều khiển sử dụng PLC (Programmable Logic Controller) • Nguyên lý: PLC được lập trình để theo dõi và điều khiển mức nước dựa trên các cảm biến mức nước và dữ liệu được thu thập. PLC có thể điều khiển máy bơm, van và các thiết bị liên quan khác một cách chính xác và theo các kịch bản phức tạp. • Ưu điểm: Linh hoạt, có khả năng tích hợp với các hệ thống khác, độ tin cậy cao, dễ dàng mở rộng và điều chỉnh. • Nhược điểm: Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các hệ thống cơ bản, yêu cầu kiến thức chuyên môn để lập trình và bảo trì. Hệ thống điều khiển SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) • Nguyên lý: SCADA là hệ thống điều khiển và giám sát từ xa, cho phép quản lý mức nước thông qua giao diện đồ họa và điều khiển từ xa. Hệ thống này thu thập dữ liệu từ các cảm biến mức nước, sau đó xử lý và hiển thị thông tin trên màn hình máy tính hoặc các thiết bị di động. • Ưu điểm: Khả năng giám sát và điều khiển từ xa, tích hợp dữ liệu thời gian thực, cảnh báo và ghi nhật ký sự kiện. • Nhược điểm: Chi phí cao, phức tạp, yêu cầu hệ thống mạng và phần mềm chuyên dụng. Hệ thống điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative Controller) • Nguyên lý: Sử dụng bộ điều khiển PID để duy trì mức nước ổn định bằng cách điều chỉnh đầu ra (chẳng hạn như tốc độ bơm) dựa trên sai lệch giữa mức nước thực tế và mức nước mong muốn. • Ưu điểm: Khả năng điều khiển chính xác, ổn định, phù hợp với các hệ thống yêu cầu điều khiển liên tục và mượt mà. • Nhược điểm: Yêu cầu cài đặt và hiệu chỉnh chính xác, phức tạp hơn so với các hệ thống điều khiển cơ bản. Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến siêu âm (Ultrasonic Level Control Systems) • Nguyên lý: Sử dụng sóng siêu âm để đo khoảng cách từ cảm biến đến bề mặt nước, từ đó xác định mức nước. Thông tin này được gửi đến bộ điều khiển để điều chỉnh bơm và van. • Ưu điểm: Không tiếp xúc với nước, độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng bởi chất lượng nước. • Nhược điểm: Chi phí cao hơn, phức tạp hơn trong việc cài đặt và bảo trì. Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến áp suất (Pressure Transmitter Level Control Systems) • Nguyên lý: Sử dụng cảm biến áp suất để đo áp lực do cột nước tạo ra. Dữ liệu này được sử dụng để xác định mức nước trong bể chứa và điều khiển các thiết bị tương ứng. • Ưu điểm: Độ bền cao, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường, có thể đo ở độ sâu lớn. • Nhược điểm: Cần hiệu chỉnh chính xác để đảm bảo độ chính xác, có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ và sự thay đổi mật độ nước. Hệ thống điều khiển sử dụng mạng IoT (Internet of Things) Hình 1.3: Hệ thống giám sát và điều khiển mức nước sử dụng IOT • Nguyên lý: Sử dụng các cảm biến thông minh kết nối qua mạng Internet để thu thập và truyền dữ liệu mức nước đến các hệ thống điều khiển từ xa hoặc nền tảng đám mây. Người dùng có thể giám sát và điều khiển hệ thống qua các thiết bị di động hoặc máy tính từ bất kỳ đâu. • Ưu điểm: Khả năng giám sát và điều khiển từ xa, tích hợp với các hệ thống quản lý lớn, cảnh báo tức thời. • Nhược điểm: Yêu cầu hạ tầng mạng ổn định, chi phí đầu tư ban đầu cao, bảo mật dữ liệu là mối quan tâm lớn. • Giám sát mực nước và quản lý đập thủy điện Các đập và hồ chứa nước đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho các ngành công nghiệp và phục vụ nông nghiệp. Đồng thời, chúng cũng đảm nhận nhiệm vụ kiểm soát lũ lụt và hỗ trợ giao thông trên sông. IoT giám sát mực nước và chức năng của các đập bằng cách sử dụng cảm biến siêu âm, độ rung và áp suất. Hệ thống dự đoán giúp nhận được cảnh báo sớm về rò rỉ và theo dõi lượng nước trong hồ chứa Hình 1.4: Giám sát mực nước và quản lý đập thủy điện sử dụng IOT 1.3. Kết luận chương 1 Sau khi kết thúc chương 1 em đã nắm được tổng quan về hệ thống điều khiển giám sát mức nước và các loại hệ thống điều khiển giám sát hiện nay CHƯƠNG 2 : PLC S7-1200 VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT WINCC 2.1. PLC S7-1200 2.1.1. Tổng quát Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-200. So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội: S7-1200 là một dòng của bộ điều khiển logic lập trình (PLC) có thể kiểm soát nhiều ứng dụng tự động hóa. Thiết kế nhỏ gọn, chi phí thấp, và một tập lệnh mạnh làm cho chúng ta có những giải pháp hoàn hảo hơn cho ứng dụng sử dụng với S7-1200 S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO). 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 S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET, hỗ trợ chuẩn Ethernet và TCP/IP. Ngoài ra bạn có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằng RS485 hoặc RS232. Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic. Step7 Basic hỗ trợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD, LAD và SCL. Phần mềm này được tích hợp trong TIA Portal 11 của Siemens. Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềm này đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI Hình 2.1: Tổng quan về PLC S7- 1200 1- Bộ phận kết nối nguồn 2- Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên 3- Các bộ phận kết nối nối dây của ngườidùng có thể tháo được (phía sau các nắp che) 4- Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp 5- Bộ phận kết nối PROFINET (phía trêncủa CPU) 2.1.2. Phân loại. Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà nó trang bị: Các loại PLC thông dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C… Thông thường S7-1200 được phân ra làm 2 loại chính: * Loại cấp điện 220VAC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC - 30VDC). - Ngõ ra: Relay. - Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra Relay. Do đó có thể sử dụng ngõ ra ở nhiều cấp điện áp khác nhau (có thể sử dụng ngõ ra 0V, 24V, 220V) -Tuy nhiên, nhược điểm của nó là do ngõ ra Relay nên thời gian đáp ứng không nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, hoặc Output t ốc độ cao * Loại cấp điện áp 24VDC: - Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC - 30VDC). - Ngõ ra: Relay. - Ưu điểm của loại này là dùng ngõ ra Relay. Do đó có thể sử dụng ngõ ra ở nhiều cấp điện áp khác nhau (có thể sử dụng ngõ ra 0V, 24V, 220V) -Tuy nhiên, nhược điểm của nó là do ngõ ra Relay nên thời gian đáp ứng không nhanh cho ứng dụng biến điệu độ rộng xung, hoặc Output tốc độ cao. Bảng 2.1: Đặc trưng của các CPU Đặc trưng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C Kích thước vật lý 90x100x75 90x100x75 110x100x75 Bộ nhớ người dùng Work 30Kbytes 50Kbytes 75Kbytes Load 1Mbytes 1Mbytes 4Mbytes Retentive 10Kbytes 10Kbytes 10Kbytes Phân vùng I/O Digital 6inputs/4outputs 8inputs/6outputs 14inputs/10outpus Analog 2input 2 inputs 2 inputs Kích thước ảnh tiến trình Inputs (I) 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes Ouputs(Q) 1024 bytes 1024 bytes 1024 bytes Bộ nhớ bit (M) 4096 bytes 4096 bytes 8192 bytes Module mở rộng(SM) None 2 8 Bản tín hiệu(SB),bảng nguồn pin(BB), bảng truyền thông (CB) 1 1 1 Module truyền thông (CM) 3 3 3 Bộ đếm tốc độ cao (HSC) Tổng cộng 3 built-in I/O, 5 with SB built-in I/O, 6 with SB 6 Pha đơn (Single) 3 at 100 kHz SB: 2 at 30 kHz 3 at 100 kHz 1 at 30 kHz SB: 2 at 30 kHz 3 at 100 kHz 3 at 30 kHz Phavuông (Quadrature 3 at 80 kHz SB: 2 at 20 kHz 3 at 80 kHz 1 at 20 kHz SB: 2 at 20 kHz 3 at 80 kHz 3 at 20 kHz Xung ngõ ra 4 4 4 Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn) Thời gian thực (Real time clock) lưu trữ Thông thường là 10 ngày/ ít nhất là 4 ngày tại 40 độ C PROFINET 1 cổng truyền thông profinet Tốc độ thực thi phép toán số thực 2.3 μs/lệnh Tốc độ thực thi Boolean 0.08 μs/lệnh 2.1.3. Cấu trúc PLC S7-1200 2.1.3.1. Cấu trúc bên trong PLC S7-1200. Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất / nhập. + Bộ xử lý còn được gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), chứa bộ vi xử lý, biên dịch các tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển theo chương trình được lưu trong bộ nhớ của PLC. Truyền các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị xuất. - Bộ nguồn có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC(24V) cần thiết có bộ vi xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạt động. - Bộ nhớ là nới lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý. + Các thành phần nhập và xuất (input/output) là nơi bộ nhớ nhận thông tin từ các thiết bị ngoại vi và truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển. Tín hiệu nhập có thể từ các công tắc, các bộ cảm biến… Các thiết bị xuất có thể là các cuộn dây của bộ khởi động động cơ, các van solenoid… + Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình hay bằng máy vi tình Hình 2.2: Cấu trúc bên trong CPU 2.1.3.2. Các module mở rộng S7-1200 cung cấp một số lượng lớn các module tín hiệu và bảng tín hiệu để mở rộng dung lượng của CPU. Có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông khác. Bảng 2.12: Các module mở rộng Module Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ ra Kết hợp int/out Module tín hiệu (SM) Kiểu số 8xDC 8xDC out 8 relay out 8 x DC In / 8 x DC Out 8 x DC In / 8 x Relay Out 16xDC in 16 x DC Out 16 x Relay Out 16 x DC In / 16 x DC Out 16xDC In/16xRelay Out Kiểu tương tự 4 x Analog In 8 x Analog In 2 x Analog In 4 x Analog In 4 x Analog In /2 x Analog Out Bảng tín hiệu (SB) Kiểu số 2 x DC In / 2 x DC Out Kiểu tương tự 1 x Analog In Module truyền thông (CM) : RS232, RS 485 Một bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng thêm vào I/O cho CPU. Người dùng có thể thêm một SB với cả I/O kiểu số hay kiểu tương tự.SB kết nối vào phía trước của CPU. SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC) SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự. Hình 2.3: Module tín hiệu 1. Các LED trạng thái trên SB. Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra. 2.Các module tín hiệu Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng. Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU Hình 2.4: Module tín hiệu Các LED trạng thái dàn h cho I/O của module tín hiệu. Bộ phận kết nối đường dẫn. Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra Module truyền thông Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống. Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485. CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác Hình 2.5: Module truyền thông Các LED trạng thái dành cho module truyền thông. Bộ phận kết nối truyền thông 2.2. Phần mềm lập trình 2.2.1. Phần mềm TIA PORTAL Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic chạy hệ điều hành Windows, phần mềm làm nhiệm vụ trung gian giữa người lập trình và PLC. Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau, điều quan trọng là các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau. Sau đây là cách tạo một project trên Tia portal Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V16 Hình 2.6: Biểu tượng Tia portal V16 Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án Hình 2.7: Tạo dự án Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create Hình 2.8: Đặt tên dự án Bước 4: Chọn configure a device Hình 2.9: Cấu hình thiết bị Bước 5: Chọn add new device Hình 2.10: Chọn thiết bị Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add Hình 2.11: Chọn CPU Bước 7: Project mới được hiện ra Hình 2.12: Dự án được tạo 2.2.2. PID trên TIA PORTAL Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) thường được sử dụng rộng rãi để kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ trong hệ thống lò nung công nghiệp. Bộ điều khiển PID cho hệ thống lò nung có thể được triển khai như sau: Cảm biến nhiệt độ: Đầu tiên, cần có một cảm biến nhiệt độ để đo và gửi tín hiệu về nhiệt độ hiện tại trong lò nung. Cảm biến này có thể là một cặp nhiệt cặp, một cảm biến nhiệt điện, hoặc một cảm biến PT100, tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng. Điều khiển PID: Bộ điều khiển PID Siemens S7-1200 có thể được sử dụng để xử lý tín hiệu nhiệt độ từ cảm biến và tính toán đầu ra điều khiển dựa trên các thông số PID được cấu hình. Các thông số PID bao gồm hằng số tỷ lệ (Proportional), hằng số tổng hợp (Integral) và hằng số đạo hàm (Derivative), được điều chỉnh để đạt được hiệu suất kiểm soát mong muốn. Thiết bị điều khiển đầu ra: Bộ điều khiển PID sẽ tạo ra tín hiệu điều khiển để điều chỉnh nguồn nhiệt trong lò nung. Điều này có thể được thực hiện thông qua việc điều chỉnh dòng điện đến các đốt gas, van điều khiển nhiệt hoặc các thiết bị khác tạo nhiệt. Phản hồi và điều chỉnh: Bộ điều khiển PID liên tục theo dõi nhiệt độ hiện tại trong lò nung thông qua cảm biến nhiệt độ và so sánh với giá trị đặt trước. Nếu có sai lệch, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh đầu ra điều khiển để đưa nhiệt độ về giá trị mong muốn. Quá trình này được lặp lại liên tục để duy trì nhiệt độ ổn định trong lò. Cấu hình và giám sát: Bộ điều khiển PID Siemens S7-1200 được cấu hình thông qua phần mềm lập trình Siemens Step 7 hoặc TIA Portal. Trong quá trình vận hành, nó cũng có thể cung cấp chức năng giám sát và ghi lại dữ liệu nhiệt độ để phân tích và đánh giá hiệu suất hệ thống lò nung. Với bộ điều khiển PID Siemens S7-1200, người dùng có thể đạt được kiểm soát chính xác và ổn định của nhiệt độ trong hệ thống lò nung, đảm bảo quá trình nung chảy, nung rèn, hoặc nung sấy diễn ra đúng theo yêu cầu sản xuất. Các bước cấu hình cho PID : Hình 2.13: Tạo khối OB30 Hình 2.14: Chọn khối ngắt thời gian và thời gian quét Hình 2.15: Cài đặt thông số cho PID Hình 2.16: Chọn dạng điều khiển Hình 2.17: Chọn dạng tín hiệu đầu vào và đầu ra Hình 2.18: Cài đặt thông số cho bộ điều khiển 2.3. Phần mềm WIN CC RT advanced 2.3.1. Khái niệm cơ bản về WIN CC. Hình 2.19: Phần mềm mô phỏng WINCC Wincc (Windows Control Center) là một phần mềm chuyên dụng để xây dựng giao diện điều khiển (Human Machin Interface), xử lý và lưu trữ dữ liệu cho hệ thống SCADA trên nền Windows (WinNT, WinXP, WinVista 32bit ….). WinCC đã thừa hưởng bí quyết của Siemens một công ty hàng đầu trong lĩnh vực tự động hóa quá trình và năng lực của Microsoft công ty hàng đầu trong lĩnh vực phát triển phần mềm cho PC. WinCC có thể dễ dàng tích hợp trong hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác nhau và cả hệ thống cấp cao như MES (Manufacturing Excution System – hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resource Planning). Thực tế thì WinCC đã và đang được ứng dụng trên khắp các hệ thống của Siemens trên toàn cầu WinCC có thể mở rộng một hệ thống đơn giản đến phức tạp một cách linh hoạt, từ hệ thống 1 máy tính giám sát tới hệ thống với nhiều máy tính giám sát hay hệ thống có tính phân tán với nhiều máy chủ. WinCC có hàng loạt các module phần mềm kèm theo giúp định hướng theo từng loại ứng dụng đã được phát triển sẵn để người dùng lựa chọn khi cần. Tích hợp trong các bộ WinCC thường có các hệ quản trị cở sở dữ liệu ODBC/SQL như Sysbase SQL Sever (ví dụ SQL Sever2005 trong WinCC 7), và có thể dễ dàng truy cập tới CSDL của hệ thống bằng ngôn ngữ SQL/ODBC. Tích hợp được các giao diện chuẩn như DDE và OLE …….dùng chuyển đổi các chương trình chạy trền nền Windows. Các tính năng như ActiveX Control và OPC Sever cũng được tích hợp sẵn trong WinCC. Để lập trình sự kiện thì WinCC hỗ trợ ngôn ngữ lập trình chuẩn ANSI- C và VBScripts. Tất cả các module của WinCC giao diện mở cho giao diện lập trình ngôn ngữ C (C- API: Application Progamming Interface). Điều này có nghĩa là có thể tích hợp cả cấu hình của WinCC và cả các hàm thực hiện (runtime) vào một chương trình của người sử dụng. Hỗ trợ đa ngôn ngữ như Anh, Pháp, Đức thậm chí có một số ngôn ngữ châu Á, Mĩ cũng được tích hợp làm ngôn ngữ sử dụng. WinCC hỗ trợ hầu hết các loại PLC do nó đã gắn sẵn các kênh truyền thong giao tiếp các loại PLC của Siemen như S7 cũng như thông qua các giao thức chung như Profibus DP, DDE, OPC. Thêm vào đó các chuẩn thông tin khác cũng có sẵn hay lựa chọn bổ sung. Giao diện WinCC cung cấp các module hàm tích hợp với công nghiệp về Graphic Display, Messages, Archives (văn thư lưu trữ) và Reports. Giao diện điều khiển mạnh, tính cập nhật hình ảnh nhanh chóng và những hàm lưu trữ tin cậy, đảm bảo tính sẵn sang cao. Trong dòng các sản phẩm thiết kế các giao diện phục vụ vận hành giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA với những chức năng hữu hiệu cho việc điều khiển. 2.3.4. Thiết kế đồ họa trong WinCC 2.3.4.1. Chức năng của Graphics Được sử dụng để tạo ra hình ảnh quá trình nên Graphics có những đặc điểm sau đây: - Dễ sử dụng, dễ dàng ghép nối với các công cụ đồ họa và các bảng màu đồ họa. - Cho phép cấu hình của đối tượng mà chúng được liên kết với các thư viện biểu tượng. - Mở ra các giao diện đồ họa quan trọng và cung cấp giao diện OLE 2.0. - Tính chất cấu hình động của hình ảnh đối tượng với sự cung cấp và trợ giúp của Dynamic Wizard - Liên kết với các chức năng bổ xung bằng cách thành lập cấu hình Script - Liên kết với các đối tượng đồ họa do chính người dùng tạo ra 2.3.2.2. Cấu trúc của Graphics Designer Trong cửa sổ soạn thảo bao gồm các công cụ để hỗ trợ việc tạo ra các ứng dụng đồ họa sau: - Bảng để tạo ra và ấn bản các đối tượng đồ họa: - Color palettes - Object - Style palettes - Alignment palettes - Zom palettes - Font palettes - Các bảng và thanh công cụ phục vụ cho thao tác với graphics designer. - Menu bar - Standard - Status bar - Layer bar - Các hộp thoại phục vụ đặt các thông số và thay đổi thuộc tính đối tượng - Bảng màu: + Gồm 40 màu cơ bản + Sử dụng để đổi màu đối tượng + Sử dụng để thêm vào các tùy chọn - Bảng đối tượng: bảng này có nhiều đối tượng được sắp xếp thành các mục sau đây Hình 2.20: Bảng sắp xếp đối tượng 2.3.4.3. Quan sát thuộc tính của các đối tượng tạo ra trong màn hình đồ họa Tất cả các đối tượng được tạo ra trong cửa sổ đồ họa đều có các thuộc tính khác nhau. Mỗi thuộc tính lại được liên kết với các tag, đồng thời wincc cũng cho phép liên kết động cho từng đối tượng và gán các hành động hay sự kiện vào cho chúng để điều khiển quá trình. Nếu muốn thay đổi hay ấn bản một hay nhiều thược tính của một đối tượng đồ họa thì chỉ cần nháy đúp chuột trái lên đối tượng đó hoặc kích chuột phải lên nó và khi menu sổ ra ta chọn “properties”. Hộp thoại chứa các thông tin về thuộc tính cũng như các sự kiện có thể gán cho đối tượng hiện ra chờ ấn bản các thông tin cần thiết lập. 2.3.5. Hệ thống lưu trữ hiển thị PLC Tags gồm các chức năng sau: - Hiệu quả và tối ưu trong việc sử dụng hệ thống. - Rõ ràng, dễ hiểu trong thủ tục vận hành. - Tăng năng xuất. - Tăng chất lượng sản xuất. 2.3.5.1. Chức năng của PLC Tags PLC Tags có chứa những chức năng nhận dữ liệu từ quá trình chấp hành để lưu trữ và hiển thị cho HMI hoặc nhiều phần mền khác như Factory I/O, nó có thể mang lại ý nghĩa công nghệ và kỹ thuật liên quan tới trạng thái vận hành của hệ thông. PLC Tags được chia làm 3 phần: - Hiển thị của hệ thống (Show all table tags). - Mặc định gắn hệ thống (Default tag table). - Tạo trang PLC tag mới. Nhiệm vụ của PLC Tags Tất cả các đặc tính cấn thiết cho việc hiển thị lưu trữ được gán cho hằng “Default tag table”. Những đặc tính này phải được tạo ra và chuẩn bị trước khi khởi động chạy thực hệ thống. Nhiệm vụ của Default tag table: Chấp nhận dữ liệu đã đặt và kiên kết chúng tới những đặc tính đã được chỉ định và chuẩn bị lưu trữ và hiển thị. Các kiểu dữ liệu: - Int: kiểu số nguyên interger - Real: kiểu số thực - Dword: kiểu chữ 32 bit - Dint: kiểu số nguyên 32 bit - Word: kiểu chữ 16 bit - Bool: kiểu on/off 8 bit 2.3.5. Hệ thống lưu trữ hiển thị PLC Tags gồm các chức năng sau: - Hiệu quả và tối ưu trong việc sử dụng hệ thống. - Rõ ràng, dễ hiểu trong thủ tục vận hành. - Tăng năng xuất. - Tăng chất lượng sản xuất. 2.3.5.1. Chức năng của PLC Tags PLC Tags có chứa những chức năng nhận dữ liệu từ quá trình chấp hành để lưu trữ và hiển thị cho HMI hoặc nhiều phần mền khác như Factory I/O, nó có thể mang lại ý nghĩa công nghệ và kỹ thuật liên quan tới trạng thái vận hành của hệ thông. PLC Tags được chia làm 3 phần: - Hiển thị của hệ thống (Show all table tags). - Mặc định gắn hệ thống (Default tag table). - Tạo trang PLC tag mới. Nhiệm vụ của PLC Tags Tất cả các đặc tính cấn thiết cho việc hiển thị lưu trữ được gán cho hằng “Default tag table”. Những đặc tính này phải được tạo ra và chuẩn bị trước khi khởi động chạy thực hệ thống. Nhiệm vụ của Default tag table: Chấp nhận dữ liệu đã đặt và kiên kết chúng tới những đặc tính đã được chỉ định và chuẩn bị lưu trữ và hiển thị. Các kiểu dữ liệu: - Int: kiểu số nguyên interger - Real: kiểu số thực - Dword: kiểu chữ 32 bit - Dint: kiểu số nguyên 32 bit - Word: kiểu chữ 16 bit - Bool: kiểu on/off 8 bit Hình 2.21: Bảng Tags trong PLC Các phương pháp lưu trữ giá trị quá trình: - Dữ liệu quá trình là những giá trị đo được thu nhận từ các sensor đặc biệt, để thực hiện trong wincc, vùng lưu trữ hay các tag sẽ được gán cho các dữ liệu này. - Dữ liệu lưu trữ được điều khiển thông qua một sự phối hợp giữa sự kiện và những chu kỳ, khi đặt cấu hình hệ thống sẽ xác nhận loại dữ liệu nên lưu trữ trong nơi nào Có thể lựa chọn trong các phương pháp lưu trữ sau: - Giám sát tag theo chu kỳ lưu trữ liện tục –giá trị đo. - Chấp nhận lưu trữ không theo chu kỳ giá trị hiện thời. - Lựa chọn chu kỳ lưu trữ liên kết với điều khiển sự kiện cùng với điều khiển lưu trữ qua chu kỳ. Các bước soạn thảo - Bước 1: Trong cửa sổ của dự án kích chuột vào mũi tên của PLC(PLC_1[CPU 1214DC/DC/DC] để hiện thị danh sách tất cả các ấn đã chọn. Hình 2.22: PLC [CPU 1214C DC/DC/DC] - Bước 2: Chọn PLC tags, và kích chuột vào mũi tên bên phải của PLC tags Hình 2.23: PLC Tags - Bước 3: Kích chuột vào Defaulf tag table để soạn thảo Hình 2.24: Defaulf tag table - Bước 4 Soạn thảo Hình 2.25: Bảng table soạn thảo tags 2.3.5.1. Thành phần cơ bản trong soạn thảo Insert now: chèn ngay Add now: thêm ngay Export: Xuất ra Import: Nhập vào Monitor all: Giám sát tất cả Retain: giữ lại 2.3.6 Gán liên kết giữa HMI và PLC - Bước 1: kích chuột phải vào đối tượng cần gán và chọn Properties: Hình 2.26: Chọn Properties - Bước 2: Chọn Genral để gắn biến Hình 2.27: Gắn tags - Bước 3 Kích chuột vào 3 chấm rồi chọn biến Tags cần gán( Biến tags là lúc mình đã lập trình sẵn tại PLC tags). Ví dụ: Chọn Tag_15 kiểu Dint Hình 2.28: Chọn kiểu dữ liệu - Bước 4: Back lại bằng mũi tên bên phải góc 4 giờ cuối của màn hình HMI Hình 2.29: Back lại màn hình chính CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1.Yêu cầu bài toán Để thiết kế một hệ thống điều khiển và giám sát mức nước bể chứa sử dụng PLC S7-1200 và giám sát qua WinCC, hệ thống cần đáp ứng các yêu cầu sau: • Đo lường mức nước: Hệ thống phải có khả năng đo lường mức nước trong bể chứa với độ chính xác cao, sử dụng các cảm biến mức nước phù hợp (cảm biến siêu âm, cảm biến áp suất, phao, v.v.). • Điều khiển bơm: Hệ thống phải có khả năng điều khiển bơm nước tự động dựa trên mức nước đo được, đảm bảo rằng mức nước luôn duy trì trong khoảng giới hạn an toàn. • Giám sát thời gian thực: Hệ thống phải cho phép giám sát mức nước và trạng thái hệ thống (trạng thái bơm, cảnh báo, v.v.) theo thời gian thực thông qua WinCC. • Phần mềm WinCC: Cần cấu hình WinCC để hiển thị đồ họa, biểu đồ, trạng thái thiết bị, và thông báo cảnh báo. WinCC cũng cần được kết nối với PLC và có khả năng điều khiển từ xa. • Giao diện người dùng: Giao diện giám sát phải thân thiện, trực quan, dễ sử dụng, và cung cấp đầy đủ thông tin cần thiết cho người vận hành. 3.2. Sơ đồ khối
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC BỂ CHỨA
Vai trò của hệ thống cấp nước cho bể chứa
Hình 1.1: Bể chứa nước chung cư
Hệ thống cấp nước cho bể chứa đóng vai trò thiết yếu trong nhiều lĩnh vực công nghiệp và đời sống hàng ngày, đảm bảo cung cấp nước ổn định và hiệu quả Nó không chỉ hỗ trợ sản xuất mà còn góp phần vào việc duy trì chất lượng cuộc sống.
Đảm bảo cung cấp nước ổn định
Hệ thống cấp nước cho bể chứa là yếu tố then chốt trong việc duy trì nguồn cung cấp nước ổn định, đặc biệt cho sản xuất công nghiệp, xử lý nước và sinh hoạt Hệ thống này đảm bảo bể chứa luôn đầy đủ nước để đáp ứng nhu cầu đa dạng từ sản xuất, chế biến cho đến tiêu thụ.
Điều tiết áp lực và lưu lượng nước
Bể chứa nước đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì áp lực nước ổn định cho hệ thống phân phối nước, đặc biệt trong các khu vực có nhu cầu sử dụng nước biến động Việc này đảm bảo áp lực nước luôn ở mức an toàn, giúp ngăn ngừa sự cố trong hệ thống ống dẫn.
Dự trữ nước cho các tình huống khẩn cấp
Hệ thống cấp nước cho bể chứa rất quan trọng trong việc dự trữ nước cho các tình huống khẩn cấp như hỏa hoạn hay gián đoạn nguồn cung Bể chứa đảm bảo rằng luôn có sẵn một lượng nước dự trữ, đáp ứng nhu cầu sử dụng nước đột ngột tăng cao ngay cả khi nguồn nước chính bị gián đoạn.
Ổn định chất lượng nước
Bể chứa nước đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định chất lượng nước trước khi phân phối đến các hệ thống sử dụng Tại đây, các quá trình lắng cặn và xử lý nước, bao gồm khử trùng, được thực hiện nhằm cải thiện chất lượng nước Điều này đảm bảo rằng nước đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn trước khi được sử dụng.
Tối ưu hóa vận hành hệ thống
Hệ thống cấp nước tối ưu hóa hoạt động của máy bơm và thiết bị khác bằng cách lưu trữ nước trong các bể chứa Điều này cho phép máy bơm hoạt động theo chu kỳ thay vì liên tục, giúp tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Hỗ trợ quản lý và giám sát
Hệ thống cấp nước cho bể chứa được trang bị các thiết bị giám sát và điều khiển, giúp người vận hành theo dõi dễ dàng mức nước, lưu lượng, áp lực và chất lượng nước Việc này không chỉ nâng cao hiệu quả quản lý hệ thống mà còn cho phép phát hiện và xử lý nhanh chóng các sự cố phát sinh.
Các loại hệ thống điều khiển giám sát mức nước hiện nay
Hình 1.2: Hệ thống giám sát mực nước
Hiện nay, có nhiều loại hệ thống điều khiển và giám sát mức nước được áp dụng trong các lĩnh vực công nghiệp và dân dụng Một số loại hệ thống phổ biến bao gồm cảm biến mức nước, bộ điều khiển tự động và hệ thống cảnh báo, giúp nâng cao hiệu quả quản lý và đảm bảo an toàn trong việc sử dụng nước.
Hệ thống điều khiển bằng rơ le (Relay Control Systems)
Nguyên lý hoạt động của hệ thống là sử dụng rơ le cơ học để điều khiển máy bơm và van dựa trên mức nước Các công tắc phao đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện mức nước, từ đó kích hoạt hoặc tắt các rơ le tương ứng.
Ưu điểm: Đơn giản, chi phí thấp, dễ cài đặt.
Nhược điểm: Khả năng điều khiển hạn chế, thiếu tính linh hoạt và không phù hợp với các hệ thống phức tạp hoặc yêu cầu độ chính xác cao.
Hệ thống điều khiển sử dụng PLC (Programmable Logic Controller)
PLC được lập trình để giám sát và điều khiển mức nước thông qua các cảm biến mức nước và dữ liệu thu thập được Nó có khả năng điều khiển chính xác máy bơm, van và các thiết bị liên quan khác, đáp ứng các kịch bản phức tạp trong hệ thống.
Ưu điểm: Linh hoạt, có khả năng tích hợp với các hệ thống khác, độ tin cậy cao, dễ dàng mở rộng và điều chỉnh.
Nhược điểm: Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các hệ thống cơ bản, yêu cầu kiến thức chuyên môn để lập trình và bảo trì.
Hệ thống điều khiển SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)
SCADA là hệ thống điều khiển và giám sát từ xa, cho phép quản lý mức nước hiệu quả thông qua giao diện đồ họa Hệ thống này thu thập dữ liệu từ các cảm biến mức nước, xử lý thông tin và hiển thị kết quả trên màn hình máy tính hoặc thiết bị di động, giúp người dùng theo dõi và điều khiển mức nước một cách dễ dàng.
Ưu điểm: Khả năng giám sát và điều khiển từ xa, tích hợp dữ liệu thời gian thực, cảnh báo và ghi nhật ký sự kiện.
Nhược điểm: Chi phí cao, phức tạp, yêu cầu hệ thống mạng và phần mềm chuyên dụng.
Hệ thống điều khiển sử dụng bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative Controller)
Sử dụng bộ điều khiển PID là phương pháp hiệu quả để duy trì mức nước ổn định Bộ điều khiển này điều chỉnh đầu ra, chẳng hạn như tốc độ bơm, dựa trên sai lệch giữa mức nước thực tế và mức nước mong muốn.
Ưu điểm: Khả năng điều khiển chính xác, ổn định, phù hợp với các hệ thống yêu cầu điều khiển liên tục và mượt mà.
Nhược điểm: Yêu cầu cài đặt và hiệu chỉnh chính xác, phức tạp hơn so với các hệ thống điều khiển cơ bản.
Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến siêu âm (Ultrasonic Level Control Systems)
Ưu điểm: Không tiếp xúc với nước, độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng bởi chất lượng nước.
Nhược điểm: Chi phí cao hơn, phức tạp hơn trong việc cài đặt và bảo trì.
Hệ thống điều khiển sử dụng cảm biến áp suất (Pressure Transmitter Level Control Systems)
Nguyên lý hoạt động dựa trên việc sử dụng cảm biến áp suất để đo áp lực từ cột nước Dữ liệu thu thập được sẽ giúp xác định mức nước trong bể chứa và điều khiển các thiết bị liên quan một cách hiệu quả.
Ưu điểm: Độ bền cao, ít bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường, có thể đo ở độ sâu lớn.
Nhược điểm của phương pháp này là yêu cầu hiệu chỉnh chính xác để đảm bảo độ chính xác cao Ngoài ra, nó cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như nhiệt độ và sự thay đổi mật độ của nước.
Hệ thống điều khiển sử dụng mạng IoT (Internet of Things)
Hình 1.3: Hệ thống giám sát và điều khiển mức nước sử dụng IOT
Nguyên lý hoạt động của hệ thống là sử dụng cảm biến thông minh kết nối Internet để thu thập và truyền dữ liệu mức nước Dữ liệu này được gửi đến các hệ thống điều khiển từ xa hoặc nền tảng đám mây, cho phép người dùng giám sát và điều khiển hệ thống một cách linh hoạt thông qua thiết bị di động hoặc máy tính từ bất kỳ vị trí nào.
Ưu điểm: Khả năng giám sát và điều khiển từ xa, tích hợp với các hệ thống quản lý lớn, cảnh báo tức thời.
Nhược điểm: Yêu cầu hạ tầng mạng ổn định, chi phí đầu tư ban đầu cao, bảo mật dữ liệu là mối quan tâm lớn.
• Giám sát mực nước và quản lý đập thủy điện
Các đập và hồ chứa nước đóng vai trò quan trọng trong cung cấp nước cho ngành công nghiệp và nông nghiệp, đồng thời kiểm soát lũ lụt và hỗ trợ giao thông đường sông Công nghệ IoT giám sát mực nước và chức năng của các đập thông qua cảm biến siêu âm, độ rung và áp suất Hệ thống dự đoán giúp cảnh báo sớm về rò rỉ và theo dõi lượng nước trong hồ chứa.
Hình 1.4: Giám sát mực nước và quản lý đập thủy điện sử dụng IOT
Kết luận chương 1
Sau khi hoàn thành chương 1, tôi đã hiểu rõ tổng quan về hệ thống điều khiển giám sát mức nước cũng như các loại hệ thống điều khiển giám sát hiện có.
PLC S7-1200 VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT WINCC
PLC S7-1200
Năm 2009, Siemens ra dòng sản phẩm S7-1200 dùng để thay thế dần cho S7-
200 So với S7-200 thì S7-1200 có những tính năng nổi trội:
S7-1200 là bộ điều khiển logic lập trình (PLC) lý tưởng cho các ứng dụng tự động hóa nhờ vào thiết kế nhỏ gọn, chi phí hợp lý và khả năng lập trình mạnh mẽ, mang lại giải pháp tối ưu cho nhiều lĩnh vực sử dụng.
S7-1200 bao gồm một microprocessor, một nguồn cung cấp được tích hợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO).
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 được trang bị tính năng bảo vệ bằng mật khẩu nhằm ngăn chặn truy cập trái phép vào PLC Ngoài ra, tính năng "bảo vệ bí quyết" giúp bảo vệ các block đặc biệt, đảm bảo an toàn cho dữ liệu quan trọng.
Bộ điều khiển S7-1200 được trang bị cổng PROFINET, hỗ trợ các chuẩn Ethernet và TCP/IP, đồng thời cho phép kết nối mở rộng qua các module truyền thông bằng RS485 hoặc RS232.
Để thực hiện một dự án với S7-1200, bạn chỉ cần cài đặt TIA Portal, vì phần mềm này tích hợp đầy đủ cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI.
Hình 2.1: Tổng quan về PLC S7- 1200
1- Bộ phận kết nối nguồn
2- Khe cắm thẻ nhớ nằm dưới cửa phía trên
3- Các bộ phận kết nối nối dây của ngườidùng có thể tháo được (phía sau các nắp che)
4- Các LED trạng thái dành cho I/O tích hợp
5- Bộ phận kết nối PROFINET (phía trêncủa CPU)
Việc phân loại S7-1200 dựa vào loại CPU mà nó trang bị:
Các loại PLC thông dụng: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C…
Thông thường S7-1200 được phân ra làm 2 loại chính:
- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC - 30VDC).
Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng nhược điểm lớn của thiết bị là thời gian đáp ứng chậm do sử dụng ngõ ra Relay, điều này gây khó khăn cho các ứng dụng yêu cầu biến điệu độ rộng xung hoặc tốc độ đầu ra cao.
* Loại cấp điện áp 24VDC:
- Ngõ vào: Kích hoạt mức 1 ở cấp điện áp +24VDC (từ 15VDC - 30VDC).
Loại này có ưu điểm nổi bật là sử dụng ngõ ra Relay, cho phép linh hoạt trong việc sử dụng ở nhiều cấp điện áp khác nhau, bao gồm 0V, 24V và 220V.
Nhược điểm của ngõ ra Relay là thời gian đáp ứng chậm, điều này không phù hợp cho các ứng dụng biến điệu độ rộng xung hoặc yêu cầu tốc độ đầu ra cao.
Bảng 2.1: Đặc trưng của các CPU Đặc trưng CPU 1211C CPU 1212C CPU 1214C
Kích thước ảnh tiến trình
Bộ nhớ bit (M) 4096 bytes 4096 bytes 8192 bytes
Bản tín hiệu(SB),bảng nguồn pin(BB), bảng truyền thông (CB)
Bộ đếm tốc độ cao
3 built-in I/O, 5 with SB built-in I/O, 6 with SB
3 at 100 kHz SB: 2 at 30 kHz
3 at 80 kHz SB: 2 at 20 kHz
1 at 20 kHz SB: 2 at 20 kHz
Thẻ nhớ Thẻ nhớ SIMATIC (tùy chọn)
(Real time clock) lưu trữ
Thông thường là 10 ngày/ ít nhất là 4 ngày tại 40 độ C
PROFINET 1 cổng truyền thông profinet
Tốc độ thực thi phép toán số thực
2.1.3.1 Cấu trúc bên trong PLC S7-1200.
Cũng giống như các PLC cùng họ khác, PLC S7-1200 gồm 4 bộ phận cơ bản: bộ xử lý, bộ nhớ, bộ nguồn, giao tiếp xuất / nhập.
Bộ xử lý, hay còn gọi là bộ xử lý trung tâm (CPU), là thành phần quan trọng trong PLC, có nhiệm vụ biên dịch tín hiệu nhập và thực hiện các hoạt động điều khiển dựa trên chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ Nó truyền đạt các quyết định dưới dạng tín hiệu hoạt động đến các thiết bị xuất.
Bộ nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi điện áp AC thành điện áp DC (24V) cần thiết cho bộ vi xử lý và các mạch điện trong các module giao tiếp nhập và xuất hoạt động hiệu quả.
- Bộ nhớ là nới lưu trữ chương trình được sử dụng cho các hoạt động điều khiển dưới sự kiểm soát của bộ vi xử lý.
Các thành phần nhập và xuất (input/output) là điểm giao tiếp giữa bộ nhớ và các thiết bị ngoại vi, nơi bộ nhớ nhận thông tin từ các thiết bị như công tắc và cảm biến, đồng thời truyền thông tin đến các thiết bị điều khiển như cuộn dây của bộ khởi động động cơ và van solenoid.
+ Chương trình điều khiển được nạp vào bộ nhớ nhờ sự trợ giúp của bộ lập trình hay bằng máy vi tình
Hình 2.2: Cấu trúc bên trong CPU 2.1.3.2 Các module mở rộng
S7-1200 cung cấp nhiều module tín hiệu và bảng tín hiệu, giúp mở rộng khả năng của CPU Ngoài ra, người dùng có thể lắp đặt thêm các module truyền thông để hỗ trợ các giao thức truyền thông đa dạng.
Bảng 2.12: Các module mở rộng
Module Chỉ ngõ vào Chỉ ngõ ra Kết hợp int/out
Out 16xDC In/16xRelay Out
Kiểu số 2 x DC In / 2 x DC Out
Kiểu tương tự 1 x Analog In
Module truyền thông (CM) : RS232, RS 485
Bảng tín hiệu (SB) cho phép người dùng mở rộng khả năng I/O cho CPU, hỗ trợ cả I/O số và tương tự SB được kết nối ở phía trước của CPU, mang lại sự linh hoạt trong việc nâng cao hiệu suất hoạt động.
SB với 4 I/O kiểu số (ngõ vào 2 x DC và ngõ ra 2 x DC) SB với 1 ngõ ra kiểu tương tự.
1 Các LED trạng thái trên SB.
Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra.
Người dùng có thể sử dụng các module tín hiệu để thêm vào CPU các chức năng Các module tín hiệu kết nối vào phía bên phải của CPU
Các LED trạng thái dàn h cho I/O của module tín hiệu.
Bộ phận kết nối đường dẫn.
Bộ phận kết nối nối dây của người dùng có thể tháo ra
Họ S7-1200 cung cấp các module truyền thông (CM) dành cho các tính năng bổ sung vào hệ thống Có 2 module truyền thông: RS232 và RS485.
CPU hỗ trợ tối đa 3 module truyền thông
Mỗi CM kết nối vào phía bên trái của CPU (hay về phía bên trái của một CM khác
Các LED trạng thái dành cho module truyền thông.
Bộ phận kết nối truyền thông
Phần mềm lập trình
Phần mềm SIMATIC TIA Portal STEP7 Basic hoạt động trên hệ điều hành Windows và đóng vai trò trung gian giữa lập trình viên và PLC Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hoặc Laptop, cần thiết lập kết nối TCP/IP, đảm bảo rằng các địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải tương thích để chúng có thể giao tiếp hiệu quả.
Sau đây là cách tạo một project trên Tia portal
Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V16
Hình 2.6: Biểu tượng Tia portal V16
Bước 2: Click chuột vào Create new project để tạo dự án
Bước 3: Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create
Hình 2.8: Đặt tên dự án
Hình 2.9: Cấu hình thiết bị
Bước 5: Chọn add new device
Bước 6: Chọn loại CPU PLC sau đó chọn add
Bước 7: Project mới được hiện ra
Hình 2.12: Dự án được tạo 2.2.2 PID trên TIA PORTAL
Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) là thiết bị quan trọng trong việc kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ của hệ thống lò nung công nghiệp Việc triển khai bộ điều khiển PID cho lò nung giúp tối ưu hóa quá trình sản xuất và nâng cao hiệu suất hoạt động.
Cảm biến nhiệt độ là thiết bị cần thiết để đo và gửi tín hiệu về nhiệt độ trong lò nung, có thể là cặp nhiệt, cảm biến nhiệt điện hoặc cảm biến PT100, tùy thuộc vào yêu cầu ứng dụng Bộ điều khiển PID Siemens S7-1200 xử lý tín hiệu từ cảm biến và tính toán đầu ra điều khiển dựa trên các thông số PID đã được cấu hình, bao gồm hằng số tỷ lệ, hằng số tổng hợp và hằng số đạo hàm, nhằm đạt hiệu suất kiểm soát tối ưu.
Bộ điều khiển PID tạo ra tín hiệu điều khiển nhằm điều chỉnh nguồn nhiệt trong lò nung, thông qua việc điều chỉnh dòng điện đến các đốt gas, van điều khiển nhiệt hoặc các thiết bị sinh nhiệt khác.
Bộ điều khiển PID liên tục giám sát nhiệt độ trong lò nung thông qua cảm biến và so sánh với giá trị thiết lập Khi phát hiện sai lệch, bộ điều khiển điều chỉnh đầu ra để đưa nhiệt độ về mức mong muốn Quá trình này diễn ra liên tục nhằm duy trì nhiệt độ ổn định trong lò.
Bộ điều khiển PID Siemens S7-1200 được cấu hình dễ dàng qua phần mềm Siemens Step 7 hoặc TIA Portal Ngoài ra, thiết bị còn cung cấp khả năng giám sát và ghi lại dữ liệu nhiệt độ, giúp phân tích và đánh giá hiệu suất của hệ thống lò nung.
Bằng cách sử dụng bộ điều khiển PID Siemens S7-1200, người dùng có thể đảm bảo kiểm soát nhiệt độ chính xác và ổn định trong hệ thống lò nung, từ đó hỗ trợ hiệu quả cho các quy trình nung chảy, nung rèn và nung sấy theo yêu cầu sản xuất.
Các bước cấu hình cho PID :
Hình 2.14: Chọn khối ngắt thời gian và thời gian quét
Hình 2.15: Cài đặt thông số cho PID
Hình 2.16: Chọn dạng điều khiển
Hình 2.17: Chọn dạng tín hiệu đầu vào và đầu ra
Hình 2.18: Cài đặt thông số cho bộ điều khiển
Phần mềm WIN CC RT advanced
2.3.1 Khái niệm cơ bản về WIN CC
Hình 2.19: Phần mềm mô phỏng WINCC
WinCC (Windows Control Center) là phần mềm chuyên dụng dùng để tạo giao diện điều khiển (Human Machine Interface) và quản lý, lưu trữ dữ liệu cho hệ thống SCADA trên nền tảng Windows, bao gồm các phiên bản như WinNT, WinXP và WinVista 32bit.
WinCC kết hợp kinh nghiệm của Siemens, một công ty hàng đầu trong tự động hóa quy trình, với khả năng phát triển phần mềm vượt trội của Microsoft, công ty hàng đầu trong lĩnh vực phần mềm PC.
WinCC có khả năng tích hợp linh hoạt trong các hệ thống quy mô lớn và nhỏ, cũng như các hệ thống quản lý cao cấp như MES (Hệ thống quản lý thực hiện sản xuất) và ERP (Kế hoạch nguồn lực doanh nghiệp) Hiện nay, WinCC đang được áp dụng rộng rãi trong các hệ thống của Siemens trên toàn cầu.
WinCC cung cấp nhiều module phần mềm đa dạng, được thiết kế theo từng loại ứng dụng cụ thể, giúp người dùng dễ dàng lựa chọn giải pháp phù hợp với nhu cầu của mình.
Trong các bộ WinCC, việc tích hợp với các hệ quản trị cơ sở dữ liệu ODBC/SQL như Sybase SQL Server (chẳng hạn như SQL Server 2005 trong WinCC 7) cho phép người dùng dễ dàng truy cập vào cơ sở dữ liệu của hệ thống thông qua ngôn ngữ SQL/ODBC.
WinCC tích hợp các giao diện chuẩn như DDE và OLE, cho phép chuyển đổi các chương trình hoạt động trên nền tảng Windows Ngoài ra, các tính năng như ActiveX Control và OPC Server cũng được tích hợp sẵn trong WinCC Để lập trình sự kiện, WinCC hỗ trợ ngôn ngữ lập trình chuẩn ANSI-C và VBScripts.
Tất cả các module của WinCC giao diện mở cho giao diện lập trình ngôn ngữ
The C (C-API: Application Programming Interface) allows for the integration of both WinCC configuration and runtime functions into a user program.
Hỗ trợ đa ngôn ngữ như Anh, Pháp, Đức thậm chí có một số ngôn ngữ châu Á, Mĩ cũng được tích hợp làm ngôn ngữ sử dụng.
WinCC hỗ trợ đa dạng các loại PLC, bao gồm các kênh truyền thông tích hợp cho PLC Siemens như S7 và các giao thức phổ biến như Profibus DP, DDE, OPC Ngoài ra, còn có nhiều chuẩn thông tin khác có sẵn hoặc có thể lựa chọn bổ sung.
Giao diện WinCC cung cấp các module hàm tích hợp toàn diện, bao gồm Graphic Display, Messages, Archives và Reports, đáp ứng nhu cầu công nghiệp Với khả năng điều khiển mạnh mẽ, tốc độ cập nhật hình ảnh nhanh chóng và lưu trữ tin cậy, WinCC đảm bảo tính sẵn sàng cao cho các ứng dụng giám sát và điều khiển Là một phần của dòng sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ vận hành giám sát, WinCC được xếp hạng SCADA với các chức năng hiệu quả cho việc điều khiển và giám sát.
2.3.4 Thiết kế đồ họa trong WinCC
2.3.4.1 Chức năng của Graphics Được sử dụng để tạo ra hình ảnh quá trình nên Graphics có những đặc điểm sau đây:
- Dễ sử dụng, dễ dàng ghép nối với các công cụ đồ họa và các bảng màu đồ họa.
- Cho phép cấu hình của đối tượng mà chúng được liên kết với các thư viện biểu tượng.
- Mở ra các giao diện đồ họa quan trọng và cung cấp giao diện OLE 2.0.
- Tính chất cấu hình động của hình ảnh đối tượng với sự cung cấp và trợ giúp của Dynamic Wizard
- Liên kết với các chức năng bổ xung bằng cách thành lập cấu hình Script
- Liên kết với các đối tượng đồ họa do chính người dùng tạo ra
2.3.2.2 Cấu trúc của Graphics Designer
Trong cửa sổ soạn thảo bao gồm các công cụ để hỗ trợ việc tạo ra các ứng dụng đồ họa sau:
- Bảng để tạo ra và ấn bản các đối tượng đồ họa:
- Các bảng và thanh công cụ phục vụ cho thao tác với graphics designer.
- Các hộp thoại phục vụ đặt các thông số và thay đổi thuộc tính đối tượng
+ Sử dụng để đổi màu đối tượng
+ Sử dụng để thêm vào các tùy chọn
- Bảng đối tượng: bảng này có nhiều đối tượng được sắp xếp thành các mục sau đây
Hình 2.20: Bảng sắp xếp đối tượng 2.3.4.3 Quan sát thuộc tính của các đối tượng tạo ra trong màn hình đồ họa
Tất cả các đối tượng trong cửa sổ đồ họa đều sở hữu các thuộc tính riêng biệt, được liên kết với các tag cụ thể WinCC cho phép liên kết động cho từng đối tượng và gán các hành động hoặc sự kiện để điều khiển quá trình hiệu quả.
Để thay đổi hoặc chỉnh sửa một hoặc nhiều thuộc tính của đối tượng đồ họa, bạn chỉ cần nháy đúp chuột trái vào đối tượng hoặc nhấn chuột phải và chọn “properties” từ menu Hộp thoại sẽ xuất hiện, hiển thị thông tin về các thuộc tính và sự kiện có thể gán cho đối tượng, cho phép bạn thực hiện các thay đổi cần thiết.
2.3.5 Hệ thống lưu trữ hiển thị
PLC Tags gồm các chức năng sau:
- Hiệu quả và tối ưu trong việc sử dụng hệ thống.
- Rõ ràng, dễ hiểu trong thủ tục vận hành.
- Tăng chất lượng sản xuất.
2.3.5.1 Chức năng của PLC Tags
Here is the rewritten paragraph:"PLC Tags đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập và lưu trữ dữ liệu từ quá trình sản xuất, sau đó hiển thị thông tin này trên HMI hoặc các phần mềm khác như Factory I/O Nhờ đó, PLC Tags mang lại giá trị công nghệ và kỹ thuật đáng kể, giúp người dùng nắm bắt trạng thái vận hành của hệ thống một cách hiệu quả."
PLC Tags được chia làm 3 phần:
- Hiển thị của hệ thống (Show all table tags).
- Mặc định gắn hệ thống (Default tag table).
- Tạo trang PLC tag mới.
Nhiệm vụ của PLC Tags là gán tất cả các đặc tính cần thiết cho việc hiển thị lưu trữ vào hằng “Default tag table” Các đặc tính này cần được tạo ra và chuẩn bị trước khi hệ thống được khởi động chạy thực tế.
Nhiệm vụ của Default tag table:
Chấp nhận dữ liệu đã đặt và kiên kết chúng tới những đặc tính đã được chỉ định và chuẩn bị lưu trữ và hiển thị.
- Int: kiểu số nguyên interger
- Dint: kiểu số nguyên 32 bit
- Bool: kiểu on/off 8 bit
2.3.5 Hệ thống lưu trữ hiển thị
PLC Tags gồm các chức năng sau:
- Hiệu quả và tối ưu trong việc sử dụng hệ thống.
- Rõ ràng, dễ hiểu trong thủ tục vận hành.
- Tăng chất lượng sản xuất.
2.3.5.1 Chức năng của PLC Tags
PLC Tags có khả năng nhận dữ liệu từ quá trình chấp hành, giúp lưu trữ và hiển thị thông tin cho HMI hoặc các phần mềm khác như Factory I/O Chúng mang lại ý nghĩa công nghệ và kỹ thuật liên quan đến trạng thái vận hành của hệ thống.
PLC Tags được chia làm 3 phần:
- Hiển thị của hệ thống (Show all table tags).
- Mặc định gắn hệ thống (Default tag table).
- Tạo trang PLC tag mới.
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Yêu cầu bài toán
Để thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát mức nước bể chứa bằng PLC S7-1200 và WinCC, cần đảm bảo hệ thống đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và chức năng cần thiết.
Để đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống, đo lường mức nước là một yếu tố quan trọng cần được xem xét Hệ thống phải có khả năng đo lường mức nước trong bể chứa với độ chính xác cao, giúp phát hiện kịp thời các vấn đề về mức nước và ngăn chặn các rủi ro tiềm ẩn Để đạt được độ chính xác cao, các cảm biến mức nước phù hợp như cảm biến siêu âm, cảm biến áp suất, phao và các loại khác được sử dụng để đo lường mức nước một cách chính xác và đáng tin cậy.
Hệ thống cần có khả năng tự động điều khiển bơm nước dựa trên mức nước đo được, nhằm duy trì mức nước trong khoảng giới hạn an toàn.
Hệ thống cần cung cấp khả năng giám sát thời gian thực về mức nước và trạng thái của hệ thống, bao gồm trạng thái bơm và các cảnh báo, thông qua WinCC.
Phần mềm WinCC yêu cầu cấu hình để hiển thị đồ họa, biểu đồ, trạng thái thiết bị và thông báo cảnh báo Ngoài ra, WinCC cần được kết nối với PLC và có khả năng điều khiển từ xa, giúp nâng cao hiệu quả quản lý và giám sát hệ thống.
Giao diện người dùng: Giao diện giám sát phải thân thiện, trực quan, dễ sử dụng, và cung cấp đầy đủ thông tin cần thiết cho người vận hành.
Hình 3.1: sơ đồ khối hoạt động hệ thống
Hệ thống điều khiển cấp nước như sơ đồ khối bao gồm:
Chương trình điều khiển trong hệ thống cấp nước được thực hiện hoàn toàn bằng PLC, một thiết bị phổ biến trong ngành này Khi nhận tín hiệu từ các cảm biến hiện trường, PLC sẽ tiếp nhận lệnh từ bàn điều khiển và đưa ra quyết định điều khiển cho các thiết bị như bơm, van và biến tần.
Chương trình PLC không chỉ quản lý các điều kiện an toàn cho hệ thống cấp nước mà còn điều khiển các logic khác Hệ thống sử dụng máy tính với phần mềm giám sát được lập trình để truyền dữ liệu đến PLC, cho phép PLC nhận các tham số điều khiển từ máy tính và hiển thị các thông số cần giám sát lên màn hình.
Lưu đồ thuật toán
Hình 3.2: Lưu đồ thuật toán hệ thống
Cấu hình PLC và thiết kế giao diện WinCC HMI
Bảng 3.1: Bảng đầu vào /ra của hệ thống
Kết nối PLC và WinCC HMI
Hình 3.3 : Kết nối PLC và WinCC HMI
Hình 3.4 : Gắn tags cho PLC
Thiết kế giao diện WinCC HMI
Kết quả thu được
Sau khi nhấn nút Start, hệ thống sẽ tự động hoạt động ở chế độ tự động Chúng ta cần thiết lập mức nước đầu ra để mô phỏng lưu lượng nước một cách chính xác.
Hình 3.6: Hệ thống khi ở chế độ Auto
Để chuyển sang chế độ điều khiển bằng tay, bạn cần gạt công tắc chế độ về vị trí "manu" Sau đó, bạn có thể điều chỉnh thủ công các van và máy bơm theo nhu cầu.
Hình 3.7: Hệ thống khi ở chế độ bằng tay