đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống PLC S7 300 dùng WinCC và SCADA ở nhà máy DRC đà nẵng chuong3 SCADA va WINCC

Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC CHƯƠNG III TỔNG QUAN VỀ HỆ SCADA VÀ PHẦN MỀM WinCC Phần A Tổng quan hệ SCADA Hệ SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition): hệ thống điều khiển giám sát thu thập liệu, đời sở ứng dụng kỹ thuật tin học, mạng máy tính truyền thông công nghiệp Hệ SCADA cho phép liên kết mạng nhiều mức độ khác nhau: từ cảm biến, cấu chấp hành, điều khiển, trạm máy tính điều khiển giám sát, trạm máy tính điều hành quản lý công ty Các chức hệ SCADA:  Giám sát (Supervisory): Chức cho phép giám sát liên tục hoạt động hệ thống điều khiển trình Hiển thị báo cáo tổng kết trình sản xuất, thị giá trị đo lường, dạng trang hình, trang đồ họa, trang kiện, trang báo cáo sản xuất, Qua nhân viên vận hành thực thao tác vận hành can thiệp từ xa đến hệ thống phía  Điều khiển (Control): Chức cho phép người điều hành điều khiển thiết bị giám sát mệnh lệnh điều khiển  Thu thập liệu (Data Acquisition): Thu thập liệu qua đường truyền số liệu trình sản xuất, sau tổ chức lưu trữ số liệu như: số liệu sản xuất, chất lượng sản phẩm, kiện thao tác, cố, dạng trang ghi chép hệ thống theo sở liệu định Cấp quản lý kinh doanh Mạng xí nghiệp Trạm vận hành Trạm vận hành Cấp quản lý trình Mạng điều khiển Cấp trường PLC van Động Cảm biến bơm Cơ cấu chấp hành Phần B Tổng quan phần mềm WinCC SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 20 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC WinCC (Windows Control Center - Trung tâm điều khiển Windows), cung cấp công cụ phần mềm để thiết lập giao diện điều khiển chạy hệ điều hành Microsoft Windows NT Windows 2000 Trong dòng sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận hành giám sát, WinCC thuộc thứ hạng SCADA với chức hữu hiệu dành cho việc điều khiển Một đặc điểm WinCC đặc tính mở Nó sử dụng cách dễ dàng với phần mềm chuẩn phần mềm người sử dụng tạo nên giao diện người-máy đáp ứng nhu cầu thực tế cách xác WinCC kết hợp bí hãng Siemens-công ty hàng đầu tự động hoá trình Microsoft-công ty hàng đầu việc phát triển phần mềm cho PC Ngoài khả thích ứng cho việc xây dựng hệ thống có quy mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC dễ dàng tích hợp với ứng dụng có quy mô toàn công ty như: việc tích hợp với hệ thống cấp cao MES (Manufacturing Excution System - hệ thống quản lý việc thực sản xuất) ERP (Enterprise Resource Planning) WinCC sử dụng sở quy mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp Siemens có mặt khắp nơi giới I Các bước tiến hành thiết kế I.1 Khởi tạo dự án Khởi Động WinCC Để khởi động WinCC ta kích chuột vào Start Taskbar Chọn Simatic / WinCC / Windows Control Center Tạo dự án Để tạo dự án ta chọn File / New Một hộp thoại mở cho phép xây dựng Project  Chọn Single-User Project / OK: tạo dự án đơn người sử dụng  Chọn Multi-User Project / OK: tạo dự án đa người sử dụng  Chọn Multi-Client Project / OK: tạo dự án nhiều khách Đặt tên Project / nhấn Create Khi hình WinCC hình Hình 3.1 Màn hình giao diện WinCC Phía bên trái mục chính, phía bên phải mục SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 21 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC Kích chuột phải vào biểu tượng có tên Computer để mở hộp thoại thiết lập thuộc tính thống chạy chương trình thay đổi tên máy tính Kết nối với PLC Để khai báo việc kết nối với PLC ta tiến hành theo trình tự sau: - Kích chuột phải vào Tag Management / Add New Driver Trong hộp thoại ta chọn SIMATIC S7 Protcol Suite kích vào nút Open - Tạo kết nối với thiết bị cấp dưới: kích chuột vào SIMATIC S7 Protcol Suite/New Conection / Connection properties Nhập tên đối tượng kết nối nhấn OK Tag a Tag Group Kích phải chuột lên kết nối PLC vừa tạo trên: New Group / Properties Of Tag Group, nhập tên Group sau nhấn OK Có thể xem thư mục nhỏ giúp việc quản lý tag (của giai đoạn nhỏ trình ) thuận lợi b Tag: vùng nhớ ( thẻ nhớ) quản lý WinCC, bao gồm : - Internal tag( tag nội) Tag nội tag WinCC tự quản lý nhằm mục đích tính toán, lưu trữ nội bộ.để tạo tag nội, vào Tag management, kích phải chuột vào Internal Tag/New Tag Xuất hộp thoại Tag Properties cho phép ta nhập tên, kiểu liệu Tag - External tag (tag ngoại) Các tag ngoại dùng để liên kết với liệu trình.Bằng cách liên kết tag ngoại với vùng nhớ điều khiển khả trình, ta điều khiển, thu thập giám sát biến trình Để tạo tag ngoại,kích phải chuột lên kết nối PLC chọn New Tag / Tag Properties, nhập tên, kiểu liệu Tag sau nhấn OK Nhấn nút Select để mở hộp thoại Address Properties sau chọn danh sách liệu cho Tag, vùng liệu biến I.2 Thiết kế giao diện đồ họa Trong cửa sổ WinCC Explorer ta kích phải chuột vào Graphics Designer / chọn New Picture, tranh Newpld0.Pdl cửa sổ WinCC Explorer Để thiết kế đồ hoạ cho tranh vừa tạo, ta nhấp đúp chuột vào tên tranh kích phải chuột vào tên tranh chọn Open Picture WinCC hỗ trợ công cụ mạnh đồ hoạ, hổ trợ thư viện lớn thiết bị công nghiệp sinh động, ta chọn đem sử dụng cách dễ dàng (ví dụ thư viện Symbol Factory) I.3 Chức thu thập liệu biểu diễn giá trị trình (Tag logging) Mở Tag Logging SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 22 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC Trong cửa sổ bên trái WinCC Explorer, kích phải chuột lên Tag Logging, chọn Open Hình 3.2 Chức Tag logging Đối tượng Timer định vị dòng thứ hai cửa sổ Timer định cấu hình cho ghi hay cho việc lưu trữ Tạo Archive Để tạo Archive ta tiến hành sau: kích chuột phải vào Archive, chọn Archive Wizard, hộp thoại xuất ta chọn Next, hộp thoại xuất ta nhập tên Archive, chọn kiểu Archive Process value Archive (hình 3.3) Hình 3.3 Hình 3.4 Sau ta chọn Next / Select, chọn Tag cần thực lưu trữ giá trị trình Trong hộp thoại xuất ta nhấn OK để xác nhận, chọn Finish để kết thúc việc tạo Archive Wizard (hình 3.4) Tạo Table windows Với Table Windows ta biễu diễn Tag trình dạng bảng Để tạo Table Windows ta tiến hành sau:  Trong Graphic Designer tạo trang Graphic có tên "Đo Thi.Pdl" SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 23 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC  Trong Object Palette / Control / WinCC Online Table Control, kéo đối tượng vào trang Graphic, kích đúp chuột lên đối tượng để mở hộp thoại Properties Of WinCC Online Trend Control.Có tab General Column: Hình 3.5 tab General Hình 3.6 tab Columns Trong mục Selection tab Columns,hiện hộp thoại Selection of Archives/Tags, ta lựa chọn tag để lưu trữ Hình 3.7 Hộp thoại lựa chọn tag I.4 Chức thu thập cảnh báo liệu (alarm logging) Trình tự thực sau: Mở alarm Logging Trong cửa sổ WinCC Explorer, kích phải chuột vào Alarm Logging, chọn Open SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 24 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC Hình 3.8 Cửa sổ thiêt lập cảnh báo Khởi động System Wizard Chọn File / Select Wizard, xuất hộp thoại Select Wizard.Chọn System Wizard.Chọn thông số theo hình sau: Hình 3.9a hình 3.9b hình 3.9c Cuối ta nhấn nút Finish để kết thúc việc định cấu hình thiết lập hệ thống cảnh báo 3.Cài đặt Message Text: + Nhấn chuột phải vào dấu + mục Message Blocks, chọn User Text Blocks + Tiếp theo nhấn chuột phải vào Message Text bên cửa sổ Data Window ,chọn Properties gõ vào chiều dài Message Text Làm tương tự với Point of error 4.Cài đặt màu cho thông điệp (hình 3.10) Dùng màu sắc để phân biệt loại thông báo dễ dàng Thiết lập để thể (hình 3.11) Hình 3.10 SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Hình 3.11 Trang 25 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC Thiết lập tham số runtime (hình 3.12) Hình 3.12 Thực chạy (hình 3.13) Hình 3.13 II Thiết lập cấu hình truyền thông: II.1 Các dịch vụ truyền thông củaWinCC a Với Simatic S7 WinCC truyền thông với S7 qua chuẩn sau: + MPI + Profibus + Industrial Ethernet + TCP/IP + OPC b Truyền thông với WinCC Kết nối trạm WinCC thông qua OPC (OLE For Process Control) Các trạm WinCC kết nối với phương pháp kết nối nào, ví dụ kết nối Ethernet qua TCP/IP II.2 Hàm truyền thông a Kiểu liệu WinCC - Binary Tag: kiểu nhị phân - Unsigned Bit Value: Kiểu nguyên Bit không dấu - Signed Bit Value: Kiểu nguyên Bit có dấu - Unsigned 16 Bit Value: Kiểu nguyên 16 Bit không dấu - Signed 16 Bit Value: Kiểu nguyên 16 Bit có dấu - Unsigned 32 Bit Value: Kiểu nguyên 32 Bit không dấu - Signed 32 Bit Value: Kiểu nguyên 32 Bit có dấu - Floating Point Number 32 Bit IEEE 754 : Kiểu số thực 32 Bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 - Floating Point Number 64 Bit IEEE 754 : Kiểu số thực 64 Bit theo tiêu chuẩn IEEE 754 - Text Tag Bit Character Set: Kiểu ký tự Bit - Text Tag 16 Bit Character Set: Kiểu ký tự 16 Bit - Raw Data Type: Kiểu liệu thô b Gửi liệu từ winCC xuống ô nhớ PLC : Cấu trúc: (Giá trị trả về) SetTagXXX ("tên biến ngoại", giá trị ) SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 26 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC Trong : - Giá trị trả về: Là kiểu BOOL Nếu trình gửi thành công giá trị trả TRUE, ngược lại giá trị trả FALSE - XXX: Là Bit, Byte, Word - Nếu XXX Bit "giá trị" - Nếu XXX Byte "giá trị" byte - Nếu XXX word "giá trị" Word c Lấy liệu từ ô nhớ PLC lên biến ngoại WinCC: Cấu trúc: (Giá trị trả về) GetTagXXX("tên biến ngoại") Trong : - XXX: Bit, Byte, Word + Nếu XXX Bit giá trị trở + Nếu XXX Byte giá trị trở Byte + Nếu XXX Word giá trị trở Word - Tên biến ngoại: Là biến gán tương ứng với ô nhớ định PLC thiết lập Tag Management II.3 Thiết lập cấu hình truyền thông: Áp dụng thiết lập cấu hình truyền thông PC với Trạm băng tải cấp liệu QSM120 dây chuyền làm ví dụ -Đầu tiên, vào mục Computer WinCC để thiết lập số thuộc tính tên máy tính, thiết lập runtime cho Graphic Designer, Alarm logging… -Vào mục Tag Management,kích chuột phải, chọn mục Add New Driver, hộp thoại chọn kênh , tìm kênh Simatic S7 Protocol suite -Trong kênh thêm vào,chọn Industrial Ethernet,kích chuột phải, chọn mục New Driver Connection,đặt tên cho kết nối, nhấn OK.Sau kết nối tạo ra, kích chuột phải vào Industrial Ethernet,chọn mục System Parameter để thiết lập thiết bị kết nối ( tab Unit hộp thoại System Parameter-Industrial Ethernet).Cụ thể để kết nối WinCC PLC S7-300, yêu cầu trạm WinCC phải có xử lý truyền thông, chẳng hạn CP 1411, CP1413 , CP1511 , CP1512…Các xử lý truyền thông cài đặt bình thường Card giao tiếp phải xử dụng phần mềm Simatic Net chuyên dụng Siemens để cài đặt -Kích phải vào kết nối ,chọn mục New Group hay New Tag để thêm nhóm thẻ hay thêm thẻ -Khi chọn mục New Tag, xuất hộp thoại Tag Properties,ta đánh tên thẻ, kiểu liệu thẻ (ví dụ thẻ có tên QSM120_Tocdo_dat, kiểu liệu số thực) hình SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 27 Đồ án tốt nghiệp Tổng quan hệ SCADA phần mềm HMI WinCC -Sau chọn mục Select để liên kết với vùng nhớ CPU 315 hình (địa S7-300 DB55.DD0): Nhấn OK để xác nhận liên kết Sau thiết lập xong ta có cấu hình cụ thể sau: Làm tương tự với thông số khác trạm QSM 120 như: tốc độ trả SVTH VŨ TIẾN ĐẠT – 01 ĐTĐ Trang 28