NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HMI và SCADA CHO PLC HÃNG MITSUBISHI và SIEMEN

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC VÀ SCADA LIÊN KẾT OPC SERVER CỦA HÃNG MITSUBISHI1I.Tạo chương trình trong GX Developer.1II.Sử dụng MX OPC Configurator để tạo một OPC server.3III.Phần mềm MC – Worx (Scada của Mitsubishi)71.Đôi nét về phần mềm72.Cài đặt phần mềm73.Hướng dẫn sử dụng8CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HMI VÀ SCADA CHO PLC SEIMEN S730023I. Thiết lập hệ thống mạng (Network) cho PLC mô phỏng (hoặc thực tế) trên Step 7 – Simatic Manger.231. Thiết lập mạng MPI:232. Thiết lập mạng Profibus:263. Thiết lập mạng Ethernet:31II. Kết nối PLC mô phỏng (hoặc thực tế) với màn hình HMI thông qua WinCC flexible 2008 sp3.311. Thao tác trong chương trình STEP 7 – Simatic Manager:312. Thao tác trong chương trình WinCC flexible.43III. Kết nối PLC mô phỏng (hoặc thực tế) với hệ thống SCADA thông qua WinCC Runtime V7.0 SP3491. Thao tác trong chương trình STEP 7 – Simatic Manager: Tạo kết nối tới chương trình WinCC Runtime V7.0 SP3492. Thao tác trong chương trình WinCC Runtime V7.0 SP3.55IV. Cách chạy mô phỏng PLC và HMI (WinCC flexible) hoặc SCADA (WinCC Runtime) trên cùng 1 máy.63

TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA

- -

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HMI

VÀ SCADA CHO PLC HÃNG MITSUBISHI

VÀ SIEMEN

Mục Lục

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC VÀ SCADA LIÊN KẾT OPC

SERVER CỦA HÃNG MITSUBISHI 1

I Tạo chương trình trong GX Developer 1

II Sử dụng MX OPC Configurator để tạo một OPC server 3

III Phần mềm MC – Worx (Scada của Mitsubishi) 7

1 Đôi nét về phần mềm 7

2 Cài đặt phần mềm 7

3 Hướng dẫn sử dụng 8

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HMI VÀ SCADA CHO PLC SEIMEN S7-300 23

I Thiết lập hệ thống mạng (Network) cho PLC mô phỏng (hoặc thực tế) trên Step 7 – Simatic Manger 23

1 Thiết lập mạng MPI: 23

2 Thiết lập mạng Profibus: 26

3 Thiết lập mạng Ethernet: 31

II Kết nối PLC mô phỏng (hoặc thực tế) với màn hình HMI thông qua WinCC flexible 2008 sp3 31

1 Thao tác trong chương trình STEP 7 – Simatic Manager: 31

2 Thao tác trong chương trình WinCC flexible 43

III Kết nối PLC mô phỏng (hoặc thực tế) với hệ thống SCADA thông qua WinCC Runtime V7.0 SP3 49

1 Thao tác trong chương trình STEP 7 – Simatic Manager: Tạo kết nối tới chương trình WinCC Runtime V7.0 SP3 49

2 Thao tác trong chương trình WinCC Runtime V7.0 SP3 55

IV Cách chạy mô phỏng PLC và HMI (WinCC flexible) hoặc SCADA (WinCC Runtime) trên cùng 1 máy 63

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH PLC VÀ SCADA LIÊN KẾT OPC SERVER CỦA HÃNG MITSUBISHI

I Tạo chương trình trong GX Developer

- Chọn mục New Project

Ta có thể chọn nhiều loại PLC và cách lập trình

Ở đây ta chọn PLC Q và ngôn ngữ Ladder

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

- Tạo một chương trình đơn giản:

Ta chú ý phải complie (nút ở mũi tên màu đen) để mất màu đen rồi mới simulink

- Simulink ta nhấn vào nút có mũi tên màu đỏ sẽ xuất hiện màn hình

Ta chọn: Start->Monitor Function->Timing chart display:

Chọn Device để lấy các biến cần mô phỏng Sau đó nhấn vào nút Monitor Stop để chạy

II Sử dụng MX OPC Configurator để tạo một OPC server

Tại mục Address Space bấm chuột phải tạo một Device mới Ở đậy tạo Dev02 và chọn Configure

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Tại giao diện này ta có thể kết nối các biến ở PLC (ví du M0, X0 v.v.) vào OPC Server cũng như các quyền hạn kết nối như là Read, Writer …

Sử dụng chương trình OPC DataSpy để quan sát và điều khiển các tag đã được tạo trong OPC server

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Từ màn hình này ta có thể thay đổi giá trị các biến trong PLC

III Ph ần mềm MC – Worx (Scada của Mitsubishi)

1 Đôi nét về phần mềm

MC – Worx là phần mềm Scada do công ty Mitsubishi mua lại phần mềm “Genesis” của công ty ICONICS, phần mềm có thể giao tiếp với hầu hết PLC của Mitsubishi cũng như các loại PLC của các hãng khác

Hình 1 Một Ví Dụ Về Ứng Dụng Scada Trên MC – Worx

2 Cài đặt phần mềm

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Trong phần này chương trình yêu cầu phải nhập User của Win mà chương trình sẽ chạy trên nó

Sau đó chỉ cần chờ cho chương trình cài đặt xong và Restart máy là xong

3 Hướng dẫn sử dụng

a Mở chương trình MC - WorX

- Bước 1: mở chương trình GenTray.exe để chạy được MC – Worx

Vào Start Menu -> All Program -> MC – WorX Tools - > MC – WorX Tray

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

- Bước 2: Mở ProjectWorx32

Vào Start Menu -> All Program -> MC – WorX - > ProjectWorx32

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

b Giao diện chính của chương trình

Trong chương trình có rất nhiều tool nhưng quan trọng nhất là GraphWorX32 Container Tool này sẽ hỗ trợ thiết kế giao diện cũng như kết nối Tag trong Scada v.v

c Tạo một Display để thiết kế giao diện

Vào GraphWorX32 -> Display -> Nhấp chuột phải và chọn New Display

Sau khi chọn New Display thì hộp thoại New Display sẽ hiện ra như hình dưới

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Trong đó

1 Chứ các công cụ hỗ trợ cho Scada như : Alarm, Report, Trend, ON – OFF Switch

v.v

2 Tool hỗ trợ tạo cái lớp trong giao diện, tool này giúp người lập trình có thể phân bố

các đối tượng có cùng chức năng hoặc thuộc tính trên 1 lớp để dễ dàng trong việc

thiết kệ giao diện Scada

3 Chứa các đối tượng Scada cơ bản như: nút nhấn, check box, hoặc hiển thị số

4 Chứa các tác vụ xử lý sự kiện trên các đối tượng

5 Nơi cung cấp các thư viện đối tượng đẹp mắt được thiết kế sẵn

d Gán Tag cho đối tƣợng

Để cho đơn giản trong phần này sẽ trình bày gán Tag cho đối tượng hiện thỉ số (các đối

tượng khác cũng tương tự)

Đầu tiên lấy một đối tượng hiện thị số ra ngoài

Ngay sau đó một hộp thoại sẽ xuất hiện

Hộp thoại này có 2 tab, trong đó tab “Text” là để chỉnh sửa Font chữ, màu chữ … Còn PPT/DE là nơi để gán Tag cho đối tượng

Để gán Tag bấm vào Data Tags

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Tại giao diện này sẽ liệt kê tất cả Data Server hiện có trong máy tính, trên hình là các tag trong OPC Server hiện có trong máy Nếu muốn dùng các Tag Simulink thì chọn ICONICS.Simulator.1

Sau đó chọn “Ok” vậy là quá trình gán Tag đã hoàn tất

e Xử lý các sự kiện trên đối tƣợng

Trong phần này ta sẽ sử dụng tới tool như hình dưới (đây là tool thứ 4 của phần 3.b)

Chức năng của từng sự kiện theo thứ tự từ trái sang phải:

- Thay đổi kích thước của đối tượng

- Di chuyển đối tượng

- Xoay đối tượng

- Ẩn hoặc hiện đối tượng

- Thay đổi màu sắc của đối tượng (2 màu)

- Thay đổi màu sắc của đối tượng (nhiều màu)

- Nhấp nháy đối tượng

- Nhóm sự kiện được thực hiện khi người dùng nhấn chuột vào đối tượng

Trong phần này sẽ hướng dẫn thực hiện sự kiện làm ẩn hoặc hiện đối tượng

Bước 1: Tạo 2 đối tượng nằm trong thư viện được thiết kế sẵn

Bước 2: Click chuột trái vào đối tượng và chọn thêm sự kiện ẩn hiện

Khi đó 1 hộp thoại sẽ xuất hiện

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Trong đó Data Source là nơi chọn Tag tham chiếu để thực hiện tác vụ (có 2 chế độ là thực hiện sự kiện khi Tag bằng 1 hay bằng 0) Tiếp theo là Hide or Disable, cho phép ta chọn sự kiện xảy ra là ẩn hay là khoá đối tượng

Ở đối tượng đèn xanh ở phía trên thì ta chọn Hide/Disable When True

Làm tương tự như đối với đèn đỏ nằm phía dưới tuy nhiên chọn Hide/Disable When False

Đặt 2 đèn nằm lên nhau như hình

Kết quả chúng ta có khi Tag X8E = 0 thì đèn sẽ có màu xanh, khi X8E=1 thì đèn sẽ có màu đỏ

f Kết Nối Mcwordx Với Opc Server

Tạo một Project trong chương trình SCADA của Mitsubishi (ProjectWorX32)

Chọn Projects->New Projects Đặt tên là mitsu

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Vào Application ->Displays->New Display

Màn hình giao diện display:

Ta tạo các giao diện bằng công cụ có sẵn sau đó đưa biến vào

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Data Source là biến, và điền 2 giá rị value khi nhấn

Sau cùng chon menu Runtime để chạy:

CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HMI VÀ SCADA CHO PLC

SEIMEN S7-300

I Thiết lập hệ thống mạng (Network) cho PLC mô phỏng (hoặc thực tế) trên Step 7 – Simatic Manger

* Chú ý:

+ Tùy vào loại PLC hỗ trợ loại mạng (Network) nào mà ta thiết lập loại mạng (Network)

đó cho PLC Ở đây ta dùng con S7-300 loại CPU314C – 2 DP hỗ trợ mạng MPI và PROFIBUS Một số loại PLC còn hỗ trợ thêm cả mạng Ethernet

+ Phần này sẽ hướng dẫn tạo cả 3 loại mạng MPI, Profibus và Ethernet để tiện cho việc

sử dụng sau này

+ Đầu tiên ta cứ tạo project mới như bình thường Chọn loại PLC là CPU314C – 2 DP

1 Thiết lập mạng MPI:

Bước 1: Mở chương trình PLC cần add hệ thống SCADA bằng chương trình Step 7 -Simatic

Manager Vào mục SIMATIC 300 (do ở đây dùng S7-300) -> CPU 314C-2 DP -> Connections

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Bước 2: Double click vào module CPU 314C-2 DP để thiết lập mạng

Bước 3: Một cửa sổ Properties hiện ra như hình dưới Trong tab General, tiếp tục chọn

Properties:

* Chú ý: Khi PLC chưa kết nối vào mạng thì bên cạnh chữ Network trong hình trên sẽ để chữ

“No” Còn khi kết nối vào mạng rồi, chữ “No” sẽ được thay bằng chữ “Yes”

Bước 4: Một cửa sổ mới hiện ra Ta tiếp tục chọn mạng MPI như hình dưới rồi nhấn OK rồi OK

lần nữa

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Vậy là PLC của ta đã kết nối vào mạng MPI như hình dưới:

2 Thiết lập mạng Profibus:

Sau khi kết nối PLC vào mạng MPI, ta tiếp tục tạo mạng PROFIBUS và kết nối PLC vào mạng PROFIBUS được tạo này

Bước 1: Nhấp double click vào module DP trong trạm SIMATIC 300 Station (được đóng khung

màu xanh) như hình dưới Module DP này cho phép ta kết nối PLC vào mạng PROFIBUS Tùy loại PLC mà module này sẽ có tên khác nhau

Cửa sổ Properties mới hiện ra như sau:

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Bước 2: Tiếp tục chọn mục Properties Một cửa sổ Properties mới nữ sẽ hiện ra Rồi ta chọn

tiếp New để tạo mạng mới

* Chú ý: Ta phải tạo mạng mới là vì ở đây mạng PROFIBUS chưa được tạo sẵn như mạng

MPI ở mục I.1

Bước 3: Lại một cửa sổ Properties nữa hiện ra Cửa sổ này có 2 tab như sau:

+ General: Cho phép ta đặt tên, chọn ID

+ Network Settings: Cho phép ta thiết lập các thông số của mạng

Ở đây ta chỉ việc để các thông số mặc định và nhấn OK là xong

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Chọn OK thêm 2 lần nữa Ta sẽ thấy PLC được kết nối vào mạng PROFIBUS như sau:

3 Thiết lập mạng Ethernet:

Tương tự như cách thiết lập mạng Profibus ở trên Ta cũng có thể tạo ra mạng Ethernet thông qua Module HMI IE của SIMATIC HMI Station (sẽ được trình bày trong phần II) Mạng Ethernet sẽ cho phép ta chọn địa chỉ IP cho từng Module Sau khi tạo xong ta sẽ được mô hình mạng như sau:

II Kết nối PLC mô phỏng (hoặc thực tế) với màn hình HMI thông qua

WinCC flexible 2008 sp3

1 Thao tác trong chương trình STEP 7 – Simatic Manager:

a Tạo kết nối tới chương trình WinCC flexible 2008 SP3

Bước 1: Mở chương trình PLC cần add hệ thống SCADA bằng chương trình Step 7

-Simatic Manager Vào mục SIMATIC 300 (do ở đây dùng S7-300) -> CPU 314C-2 DP -> Connections

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Bước 2: Cửa sổ mới hiện ra như hình dưới Bên góc phải màn hình là chỗ cho phép chọn

Network Ta chọn Stations -> Chọn SIMATC HMI Station (màn hình HMI dùng chương trình WinCC flexible 2008 SP3)

Bước 3: Kéo trạm SIMATC HMI Station ra và đặt gần trạm SIMATIC 300 Station Một cửa sổ

hiện lên cho phép ta chọn loại màn hình đang sử dụng Ở đây ta dùng màn hình Mutil Panel

177 6” nên ta chọn như hình dưới Sau đó nhấn OK

* Chú ý: Màn hình cũng có nhiều loại và hỗ trợ nhiều loại mạng khác nhau Ở đây ta dùng màn

hình Mutil Panel 177 6” hỗ trợ cả 3 loại mạng là MPI, PROFIBUS và ETHERNET

Màn hình sẽ như sau:

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Bước 4: Trên trạm SIMATIC HMI Station, double click vào module IF1B MPI/DP Module này

hỗ trợ cả 2 loại mạng là MPI và PROFIBUS Một cửa sổ mới hiện ra Trong Tab General:

+ Type: Chọn loại mạng là PROFIBUS

+ Network: Chọn tiếp mục Properties Rồi chọn mạng PROFIBUS(1) 1.5Mbps đã được tạo sẵn -> Chọn OK -> OK lần nữa

Lúc này ta sẽ thấy trạm SIMATIC HMI Station được kết nối tới PLC S7-300 theo mạng PROFIBUS được tạo

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Bước 5: Ta cũng có thể tạo thêm mạng Ethernet từ Module HMI IE trong trạm SIMATIC HMI

Station tương tự như cách tạo mạng Profibus Khi tạo xong, mô hình mạng có dạng như sau:

b Tạo Interface để giao tiếp giữa PLC và các thiết bị

Bước 1: Từ mô hình mạng như trên, ở bên phải màn hình, trong mục Station, ta chọn trạm

PG/PC và kéo ra màn hình như sau:

Bước 2: Double click vào trạm PG/PC Một cửa sổ mới hiện ra

Chọn tab Interface -> Chọn New Ta sẽ thấy có 3 loại Interface hiện ra cho ta chọn là: MPI, Profibus và Industrial Ethernet

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Trước tiên chọn Profibus -> OK Một cửa sổ Properties hiện ra nữa, ta tiếp tục chọn mạng PROFIBUS đã được tạo sẵn ở trên rồi OK

Sau đó cứ chọn New để tạo các Interface tiếp theo và thực hiện lần lượt với mạng MPI và Industrial Ethernet Kết quả cuối cùng ta được 3 Interface như sau:

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Bước 3: Tiếp theo ta chọn tiếp tab Assignment (bên cạnh tab Interface) để gán thông số

(Parameter) cho các Interface vừa được tạo Ta sẽ thấy giao diện gán thông số như sau:

Chọn loại Interface rồi chọn thông số cần gán tương ứng trong khung bên dưới rồi nhấn Assign Ở đây ta mô phỏng PLC nên ta chọn các thông số gán như sau:

+ PROFIBUS Interface: PLCSIM.PROFIBUS.1

+ MPI Interface: PLCSIM.MPI.1

+ Ethernet Port: PLCSIM.TCPIP.1

Sau khi gán, ta xong ta được như hình sau:

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Chọn tiếp OK Ta được mô hình mạng như sau là xong

Bước 4: Save lại và đóng cửa sổ Network để ra ngoài màn hình chính của Step 7 – SIMATIC

Chọn trạm SIMATIC HMI Station vừa được tạo ra -> WinCC flexible RT -> Screen thì ta được màn hình bên dưới

Chọn tiếp Sreen_1 ở phần bên phải và double click Bây giờ máy tính sẽ tự động mở chương trình WinCC flexible lên với 1 project mới Và project này đã được link với project bên Step 7 – SIMATIC MANAGER Công việc tiếp theo là ta chỉ việc tạo giao diện HMI để giao tiếp với PLC

2 Thao tác trong chương trình WinCC flexible

Giao diện project mới trong WinCC flexbile được tự động tạo như sau:

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

a Kích hoạt kết nối giữa PLC và màn hình HMI

Bước 1: Chọn mục Connections như hình trên Ta được giao diện như sau:

Trong tab Active, chọn ON Vậy là ta đã kích hoạt kết nối giữa PLC và HMI thành công

* Chú ý: Các thông số kết nối bên dưới đã được chương trình Step 7 và WinCC flexible tự

động thiết lập (do các thông số này ta đã thiết lập bên Step 7 rồi)

b Tạo các Tag trong WinCC flexible

Bước 1: Chọn mục Communication -> Tag để vào giao diện quản lý Tag như sau:

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Bước 2: Double click vào vủng đỏ bên trên, WinCC flexible sẽ tự động add thêm tag mới như

sau:

Công việc của ta chỉnh các thuộc tính cho các tag

+ Name: Đặt tên cho tag

+ Connection: Đã được chọn sẵn, ta không phải chỉnh phần này

+ Data type: Chọn kiểu tag

+ Address: Chọn địa chỉ cho tag

+ Các mục còn lại để mặc định là được

Ta muốn tạo bao nhiêu tag để lấy dữ liệu thì cứ việc tạo hết trong phần này là được

c Tạo giao diện HMI đơn giản trong WinCC flexible 2008:

Bước 1: Chọn Screen -> Screen_1 Màn hình tạo giao diện sẽ như hình dưới Bên phải màn

hình là các đối tượng đơn giản Chọn đối tượng nào ta chỉ cần kéo thả vào giữa màn hình là xong

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Khi ta thiết lập như vậy thì mỗi khi ta click vào nút ON thì nó sẽ làm đảo ngược trạng thái của Tag_1 Ta có thể chọn các sự kiện khác tùy ứng dụng

Bước 4: Nút OFF cũng thực hiện tương tự như nút ON, nhưng lần này là cho Tag_2

Bước 5: Đối với vòng tròn, ta thực hiện như sau:

Chọn vòng tròn, chọn Animation ở phần bên dưới -> Chọn Appearance Trong mục Tag chọn Tag_3 Bên phải thì ta chọn màu cho các giá trị tương ứng Như trong hình là ta chọn giá trị 1 màu xanh, giá trị 2 màu đỏ Vậy bây giờ chỉ việc chạy kiểm tra kết quả là xong

Bước 1: Mở chương trình PLC cần add hệ thống SCADA bằng chương trình Step 7 -Simatic

Manager Vào mục SIMATIC 300 (do ở đây dùng S7-300) -> CPU 314C-2 DP -> Connections