Thiết kế và lập trình Điều khiển giám sát cho Động cơ không Đồng bộ a pha dùng plc s7 1200 và giao diện win cc

- WinCC Windows Control Center - Trung tâm điều khiển trên nền Windows, cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như

TR ƯỜ NG Đ I H C ĐI N L C Ạ Ọ Ệ Ự KHOA ĐIỀỀU KHI N & T Đ NG HÓA Ể Ự Ộ

ĐIỀỀU KHI N LOGIC VÀ PLC 2 Ể THIẾT KẾ VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CHO ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG

BỘ A PHA DÙNG PLC S7 1200 VÀ GIAO DIỆN WIN CC

Sinh viên th c hi n ự ệ Trầần Tuầấn Đ t – 19810410014 : ạ

Chuyên ngành : ĐIỀỀU KHI N & T Đ NG HÓA Ể Ự Ộ

L p ớ : D14CNKTDK2

Hà N i, tháng 7năm 2023 ộ

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÔ HÌNH 1

1 MỤC TIÊU VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ WINCC 2

2.1 CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH S7 – 1200 2

2.1.2 Các khối trong S7 – 1200 3

2.2 TỔNG QUAN HỆ SCADA PHẦN MỀM WINCC 4

2.2.1 Tổng quan về phần mềm thiết kế wincc 5

2.2.1.1 Giới thiệu chung 5

2.2.1.2 Các đặc điểm chính 5

2.2.1.3 Các chức năng SCADA cơ bản 6

2.2.1.4 Kết nối với PLC 7

CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 8

3.1 SƠ LƯỢC CHUNG VỀ MÔ HÌNH 8

3.2.2 Viết chương trình điều khiển 9

3.2.2.2 Chương trình chính OB1 9

3.2.2.3 Chương trình con FB1 10

3.3 VIẾT MÔ PHỎNG VÀ GIÁM SÁT TRÊN WINCC 11

3.3.1 Tạo lập dự án 11

3.3.2 mô phỏng 14

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN MÔ HÌNH

1 MỤC TIÊU VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.

1.1 Lý do chọn đề tài.

Qua tìm hiểu và được giới thiệu bởi các môn học, chúng em được biết trong nền sản xuất công nghiệp hiện nay, điều khiển tự động đóng giữ một vai trò rất quan trọng trong sản xuất Vì điều khiển tự động đóng góp rất lớn trong việc sản xuất làm giảm bớt lực lượng lao động và sức lao động của con người, nhằm giảm chi phí sản xuất và tăng năng suất lao động, qua đó sẽ kéo theo hạ giá thành sản phẩm

Vì muốn làm rõ những ưu điểm trên c, em đã chọn đề tài “Thiết kế và lập trình điều khiển giám sát cho động cơ không đồng bộ ba pha dùng PLC S7 1200, 300 và giao diện win CC” này để thực hiện

1.2 Mục tiêu của đề tài.

1 Thiết kế và lập trình điều khiển giám sát cho động cơ không đồng bộ ba pha dùng PLC S7 1200, 300 và giao diện win CC

2 Lập trình trên s7 1200

3 Mô phỏng bằng win cc

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ PLC S7-1200 VÀ WINCC

2.1CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH S7 – 1200

- PLC là viết tắt của Programmable Logic Control, là thiết bị điều

khiển Logic lập trình hay khả trình, cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển logic thông qua một ngôn ngữ lập trình

- Các ưu thế của PLC trong tự động hoá:

+ Thời gian lắp đặt công trình ngắn.

+ Dễ dàng thay đổi nhưng không tốn kém.

+ Có thể tính toán chính xác giá thành.

+ Cần ít thời gian làm quen.

+ Do phần mềm linh hoạt nên khi muốn mở rộng và cải tạo công

nghệ thì dễ dàng

+ Ứng dụng điều khiển trong phạm vi rộng.

+ Dễ bảo trì, các chỉ thị vào ra giúp xử lý sự cố dễ dàng và nhanh

hơn

+ Độ tin cậy cao, chuẩn hoá được phần cứng điều khiển.

+ Thích ứng với môi trường khắc nghiệt: nhiệt độ, độ ẩm, điện áp

dao động, tiếng ồn

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc bên trong PLC

2.1.2 Các khối trong S7 – 1200.

- Bộ nguồn cung cấp điện cho PLC hoạt động, việc chọn bộ nguồn dựa trên dòng tiêu thụ của điện áp một chiều (5 VDC hoặc 24 VDC) Dòng tiêu thụ của các phân tử PLC phải nhỏ hơn dòng điện cấp của

bộ nguồn để không bị quá tải

2.1.3.2 Tín hiệu vào.

- Có 2 loại ngõ vào là ngõ vào số (DI_Digital Input) và ngõ vào tương

tự (AI_Analog Input)

nhị phân như nút nhấn công tắc, thermotat (cảm biến nhiệt), cảm biến nhị phân

tương tự như các loại cảm biến vật lý Bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự nào thì dùng với khối Analog đó

2.1.3.3 Tín hiệu ra.

- Có 2 loại ngõ vào là ngõ vào số (DO_Digital Input) và ngõ vào tương tự (AO_Analog Input)

hiệu nhị phân như Contactor, Van điện từ…Có 3 loại ngõ ra số là ngõ ra transistor dùng nguồn 24V DC, ngõ ra dung rơle dùng nguồn AC và DC, ngõ ra triac dùng nguồn AC

tương tự như biến tần Có 2 loại ngõ ra là ngõ ra dòng điện và ngõ ra điện áp

2.1.3.4 Khối CPU.

- Module CPU là loại module có chứa bộ vi xử lý, hệ điều hành, bộ nhớ, các bộ thời gian, bộ đếm, cổng truyền thông (RS485)… và có thể còn có một vài cổng vào ra số Các cổng vào ra số có trên module CPU được gọi là cổng vào ra onboard Và xuất ngõ ra đến khối ra PLC S7 - 300 có nhiều loại module CPU khác nhau

2.2 TỔNG QUAN HỆ SCADA PHẦN MỀM WINCC

- SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) là một hệ

thống thu thập dữ liệu, giám sát và điều khiển các quá trình từ xa Người vận hành có thể nhận biết và điều khiển hoạt động các thiết bị thông qua máy tính và mạng truyền thông

Hình 2.2: Cấu hình của một hệ SCADA điển hình

2.2.1 Tổng quan về phần mềm thiết kế wincc.

2.2.1.1 Giới thiệu chung.

- WinCC (Windows Control Center - Trung tâm điều khiển trên nền

Windows), cung cấp các công cụ phần mềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như Windows NT và Windows 2000 Trong dòng các sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận hành và giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA với những chức năng hữu hiệu dành cho việc điều khiển

- Một trong những đặc điểm của WinCC là đặc tính mở Nó có thể sử

dụng một cách dễ dàng với các phần mềm chuẩn và phần mềm của người sử dụng, tạo nên giao diện người - máy đáp ứng nhu cầu thực

tế một cách chính xác Những nhà cung cấp hệ thống có thể phát triển ứng dụng của họ thông qua giao diện mở của WinCC như một nền tảng để mở rộng hệ thống

Hình 2.2.1.1: Đặc tính mở của phần mềm WinCC.

- WinCC kết hợp các bí quyết của hãng Siemens - công ty hàng đầu

trong tự động hoá quá trình và Microsoft - công ty hàng đầu trong việc phát triển phần mềm cho PC

- Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệ thống có quy

mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp với những ứng dụng có quy mô toàn công ty như: việc tích hợp với những hệ thống cấp cao MES (Manufacturing Excution System - hệ thống quản lý việc thực hiện sản xuất) và ERP (Enterprise Resource Planning) WinCC cũng có thể sử dụng trên cơ sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của Siemens có mặt khắp nơi trên thế giới

2.2.1.2 Các đặc điểm chính.

- Sử dụng công nghệ phần mềm tiên tiến.

- Hệ thống khách chủ với các chức năng SCADA.

- Có thể nâng cấp mở rộng dễ dàng từ đơn giản đến phức tạp.

- Cơ sở dữ liệu ODBC/SQL đã được tích hợp sẵn.

- Các giao thức chuẩn mạnh (DDE, OLE, ActiveX, OPC).

- Ngôn ngữ vạn năng.

- Giao diện lập trình API mở cho việc truy cập tới các hàm của

WinCC và dữ liệu

- Cài đặt phần mềm với khả năng lựa chọn ngôn ngữ.

- Giao tiếp với hầu hết các loại PLC.

- WinCC như một phần tử của hệ thống Tự động hoá tích hợp toàn

diện

- Các cấu hình hệ thống cơ bản.

2.2.1.3 Các chức năng SCADA cơ bản.

2.2.1.3.1 Giao diện người sử dụng.

- Không phụ thuộc vào các ứng dụng nhỏ hay lớn, đơn giản hay phức

tạp, dùng WinCC ta có thể thiết kế ra các giao diện cho người sử dụng để phục vụ cho việc điều khiển và tối ưu hoá quá trình sản xuất

- WinCC có một bộ công cụ thiết kế giao diện đồ hoạ mạnh như các

Toolbox, các Control, các OCX được đặt dễ dàng trên của sổ thiết kế

- Giao diện người sử dụng cho phép hiển thị quá trình hội thoại giữa

người điều khiển và quá trình điều khiển một cách linh hoạt và phụ thuộc vào nhu cầu của quá trình điều khiển Tại đây ta có thể dùng chuột để di chuyển một hình ảnh từ một ví trí này đến một vị trí khác trên sơ đồ hình cây

- WinCC có thể ghi nhớ các giá trị của các biến Và cũng như vậy, nó

cũng có thể ghi nhận ngày tháng, thời gian, người sử dụng, giá trị cũ

và mới Vì thế diễn biến của những quá trình có tính chất kịch tính

có thể được tái tạo lại phục vụ cho mục đích phân tích

2.2.1.3.2 Quyền truy nhập và công tác quản trị người sử dụng:

- WinCC chỉ cho phép những người được uỷ quyền truy cập vào hệ

thống Có tới 1000 mức truy cập khác nhau cho phép phân chia quyền truy

Hình 2.2.1.3.2: Màn hình giao diện chính của WinCC.

- Kích chuột phải vào biểu tượng có tên Computer để mở hộp thoại

thiết lập các thuộc tính của hệ thống khi chạy chương trình cũng như thay đổi các tên của máy tính

2.2.1.4 Kết nối với PLC.

- Để khai báo việc kết nối với một PLC mới ta tiến hành theo trình tự

sau:

+ Kích chuột phải vào Tag Management Add New Driver Trong 

nút Open

+ Tạo một kết nối với thiết bị cấp dưới: kích chuột vào SIMATIC 

CHƯƠNG 3: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT 3.1 SƠ LƯỢC CHUNG VỀ MÔ HÌNH.

3.2.2 Viết chương trình điều khiển 3.2.2.1 Khai báo biến IN/OUT.

3.2.2.2 Chương trình chính OB1 Netwwork 1:

3.2.2.3 Chương trình con FB1

Netwwork 1: nhấn nút start thuận cấp điện cho động cơ quay thuận và

duy trì , nếu phát hiện lỗi fault mở ngắt điện khi ấn nút stop ngắt động

cơ

Netwwork 2: nhấn nút start nghịch động cơ quay nghịch hoạt động

Và duy trì mạch điện cho đến khi tác động stop hoặc fault on

Netwwork 3: báo lỗi cho mạch điện và động cơ alam hoạt động sẽ tắt động cơ

3.3 VIẾT MÔ PHỎNG VÀ GIÁM SÁT TRÊN WINCC.

3.3.1 Tạo lập dự án.

Wincc EXplorer

Bước 2: kết nối plc với wincc

bước 3 : báo các biến trùng với bên SIMATIC S7 1200.

B4: Và đây chính là giao diện để thiết kế mô hình trên WinCC.

3.3.2 mô phỏng.

trong Wincc

Bước 2 : mô phỏng bằng giao diện wincc

bước 3 : nhấn start nghịch động cơ quay nghịch , nhấn stop để dừng động cơ

bước 4 : sau khi nhấn stop , nhấn start thuận để đông cơ quay thuận , nếu muốn dừng động cơ ấn stop nếu muốn thoát khỏi giao diện mô phỏng wincc ấn EX

3.3.3.Nhận xét :

Sự kết hợp giữa PLC và WinCC: Đề tài này yêu cầu sử dụng hai công nghệ chính là PLC (Programmable Logic Controller) và WinCC (Windows Control Center) Việc kết hợp giữa hai công nghệ này cho phép bạn điều khiển và mô phỏng các quy trình và thiết bị trong một môi trường ảo, giúp tăng tính linh hoạt và hiệu quả trong quá trình thực hiện

Bạn cần xây dựng logic điều khiển cho động cơ bằng PLC và sử dụng giao diện WinCC để mô phỏng và kiểm tra quy trình Quan trọng là thiết lập giao tiếp đúng giữa PLC và WinCC để trao đổi dữ liệu Sau khi hoàn thành, kiểm tra và điều chỉnh hệ thống để đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định Bài tập này giúp bạn nắm vững kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực điều khiển tự động và ứng dụng chúng trong thực tế

Bài tập đáp ứng được đề bài khi điều khiển và giảm sát động cơ không đồng bộ 3 pha bằng PLC S7-1200 và mô phỏng trên giao diện wincc qua đó ta thấy để hoàn thành bài tập cần lắm rõ cách kết nối plc với wincc và nguyên lý hoạt động của mạch