Ứng dụng PLC và phần mềm Win cc để giám sát nhiệt độ để giải quyết vấn đề nhiệt độ của lò nhiệt.

Khái niệm về đo nhiệt độ đã có từ rất lâu, trong tất cả các đại lượng vật lý thì nhiệt độ được quan tâm đến nhiều nhất. Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng tới trực tiếp tính chất của vật chất và môi trường sống. Trong công nghiệp sản xuất và trong lĩnh vực đo lường điều khiển, quá trình đo lường nhiệt độ và xử lý kết quả đo giữ một vai trò hết sức quan trọng. Đo nhiệt độ trong công nghiệp luôn gắn liền với quy trình công nghệ sản xuất, việc đo kiểm soát nhiệt độ tốt quyết định rất nhiều đến chất lượng của sản phẩm trong các ngành công nghiệp như thực phẩm, luyện kim, xi măng, gốm sứ, công nghiệp chế tạo động cơ… Tùy theo tính chất, yêu cầu của công nghệ mà đòi hỏi các phương pháp điều khiển thíc hợp. Tính ổn định và chính xác của nhiệt độ cũng được đòi hỏi ở đây phải đặt ra các vấn đề cần giải quyết. Trong khuôn khổ của bài chúng e ứng dụng PLC và phần mềm Win cc để giám sát nhiệt độ để giải quyết vấn đề nhiệt độ của lò nhiệt.

Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN LỜI NÓI ĐẦU Khái niệm đo nhiệt độ có từ lâu, tất đại lượng vật lý nhiệt độ quan tâm đến nhiều Nhiệt độ yếu tố ảnh hưởng tới trực tiếp tính chất vật chất môi trường sống Trong công nghiệp sản xuất lĩnh vực đo lường điều khiển, trình đo lường nhiệt độ xử lý kết đo giữ vai trò quan trọng Đo nhiệt độ công nghiệp gắn liền với quy trình công nghệ sản xuất, việc đo kiểm soát nhiệt độ tốt định nhiều đến chất lượng sản phẩm ngành công nghiệp thực phẩm, luyện kim, xi măng, gốm sứ, công nghiệp chế tạo động cơ… Tùy theo tính chất, yêu cầu công nghệ mà đòi hỏi phương pháp điều khiển thíc hợp Tính ổn định xác nhiệt độ đòi hỏi phải đặt vấn đề cần giải Trong khuôn khổ chúng e ứng dụng PLC phần mềm Win cc để giám sát nhiệt độ để giải vấn đề nhiệt độ lò nhiệt Mặc dù cố gắng trình làm không tránh khỏi sai sót nhóm mong nhận bảo thầy để chúng e hoàn thiện tốt Nhóm 14 chúng e xin chân thành cám ơn Hà nội Ngày… Tháng… Năm…… GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN CHƯƠNG I: TÌM HIỂU VỀ CẢM BIẾN I KHÁI NIỆM Cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay trình vật lý, hóa học môi trường cần khảo sát, biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin trạng thái Thông tin xử lý để rút tham số tính định lượng môi trường phục vụ nhu cầu nghiên cứu khoa học kĩ thuật hay dân sinh gọi ngắn gọn đo đạc, phục cụ truyền xử lý thông tin, hay điều khiển trình khác Cảm biến thường đặt vỏ bảo vệ thành đầu thu hay đầu dò(probe), có kemfcacs mạch hỗ trợ, nhiều trọn lại gọi “cảm biến’’ Tuy nhiên nhiều văn kiện thuật ngữ “cảm biến’’ không dùng cho số loại chi tiết nhứ núm công tắc bật đèn mở tủ lạnh, mặt hàn lâm núm làm việc cảm biến II PHÂN LOẠI VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO 2.1.PHÂN LOẠI Có nhiều loại cảm biến khác chia hai nhóm chính: • Cảm biến vật lý: sóng điện từ, ánh sáng,tử ngoại, hồng ngoại, tia X, tia Gamma, nhiệt độ, áo suất, âm thanh, rung động, gia tốc… • Cảm biến hóa: Độ ẩm, độ PH, ion, hợp chất, khói… Có đa dạng tượng cần cảm biến, cách chế cảm biến, cảm biến liên tục phát triển Việc phân loại cảm biến phức tạp khó đưa tiêu chí phân laoij tập hợp đa dạng GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN 2.2 CẢM BIẾN CHỦ ĐỘNG VÀ BỊ ĐỘNG Cảm biến chủ động cảm biến bị động phân biệt nguồn lượng dùng cho phép biến đổi lấy từ đâu • Cảm biến chủ động : Không sử dụng điện bổ sung để chuyển sang tín hiệu điện Điển hình cảm biến áp điện làm vật liệu • Cảm biến bị động: có sử dụng điện bổ sung để chuển sang tín hiệu điện Điển hình photodiot có ánh sáng chiếu vào có thay đổi điện trở tiếp giáp bán dẫn P-N phân cực ngược Các cảm biến biến trở thuộc kiểu 2.3 PHƯƠNG PHÁP ĐO Ngày thị trường có nhiều loại cảm biến nhiệt độ dựa nhiều nguyên lý đo khác nhau, tìm loại cảm biến phù hợp với điều kiện yêu cầu điều không dễ dàng Trong khuôn khổ đồ án chúng e giới thiệu sơ lược số loại cảm biến đo nhiệt độ loại cảm biến dùng đồ án 2.3.1 ĐO TRỰC TIẾP a Cặp nhiệt điện Cặp nhiệt điện chế tạo dựa hiệu ứng nhiệt điện Hiệu ứng nhiệt điện, hay hiệu ứng Pelitier- Seebeck,là chuyển nhiệt trưc tiếp thành điện ngược lại, số kết nối hai vật dẫn điện khác Kết nối thường gọi nhiệt điện Cụ thể, chếnh lệch nhiệt độ hai bên kết nối sinh hiệu điện hai bên kết nối ngược lại Bằng cách đo tính toán hiệu điện người ta tính nhiệt độ vật cần đo GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN b.Nhiệt điện trở kim loại Điện trở vật dẫn thay đổi theo nhiệt độ: Với l : chiều dài dây dẫn [m] A : tiết diện dây dẫn [m2] Ρ : điện trở suất [Ωm] Như điện trở dây dẫn kim loại thay đổi nhiệt độ thay đổi, thay đổi gần tuyến tính, người ta dung mạch điện để đo thay đổi điện trở này, từ tính thay đổi tương ứng nhiệt độ vật cần đo 2.3.2 ĐO GIÁN TIẾP a Nhiệt kế hồng ngoại Nhiệt kế hồng ngọai (IRT) gồm có thành phần: - Ống dẫn sóng (waveguide) để thu gom lượng phát từ bia (target) Cảm biến có tác dụng chuyển đổi lượng sang tín hiệu điện Bộ điều chỉnh độ nhạy để phối hợp phép đo thiết bị hồng ngọai với số xạ vật thể đo Một mạch cảm biến bù nhiệt để đảm bảo thay đổi nhiệt độ phía bên thiết bị không bị truyền đến ngõ Bộ phận nhiệt kế hồng ngoại cảm biến nhiệt điện Với cảm biến lượng xạ hồng ngoại hấp thụ GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN chuyển thành tín hiệu điện Tín hiệu điện hiển thị hình tinh thể lỏng theo tỉ lệ qui đổi đổi tính hiệu Analog để truyền thiết bị điều khiển (PLC, vi điều khiển…) Trong đề tài chúng em chọn nghiên cứu cặp nhiệt điện để đo trực tiếp nhiệt độ lò sấy CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN MỀM ĐO LƯỜNG TRÊN S7-300 I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC 1.1 Mở đầu Sự phát triển kĩ thuật điều khiển tự động đại công nghệ điều khiển logic khả trình dựa sở phát triển tin học mà cu thể phát triển kĩ thuật máy tính Kĩ thuật điều khiển logic khả trình PLC (programmabble Logic Control) phát triển từ năm 1968-1970 Trong giai đoạn đầu thiết bị khả trình yêu cầu người sử dụng phải có kĩ thuật điện tử , phải có trình độ cao Ngày thiết bị PLC phát triển mạnh mẽ có mức độ phổ cập cao PLC: thiết bị điều khiển khả trình loại thiết bị cho phép điều khiển linh hoạt thuật toán điều khiển số thong o qua ngôn ngữ lập trình, thay cho việc phải thể mạch toán mạch số với chương trình điều khiển mình, PLC trở thành điều khiển nhỏ gọn Dễ thay đổỉ thuật toán đặc biệt dễ trao đổi thông tin với môi trường xung quanh (với plc khác hay với máy tính) GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Để thực chương trình điều khiển, PLC phải có tính tính Nghĩa có vi xử lý trung tâm (CPU), hệ điều hành, nhớ chương trình để lưu chương trình liệu tất nhiên phải có cổng vào để giao tiếp với thiết bị bên Bên cạnh đó, nhằm phục vụ toán điều khiển số, PLC phải có khối hàm chức Timer, Counter, vầ hàm chức đặc biệt khác Hiện với phát triển ngành công nghiệp điện tử cho phép chế tạo hệ vi xử lý liên tiếp, dựa sở vi xử lý, , điêu khiển logic có khả nẳng lập trình (PLC) đời, cho phép khắc phục nhiều nhược điểm hệ điều khiển liên kết cứng trước đây, việc dùng PLC trở nên phổ biến công nghiệp tự động hoá Có thể liệt kê ưu điểm việc sử dụng PLC gồm: - Giảm bớt việc đấu nối dây thiết kế hệ thống, giá trị logic nhiệm vụ điều khiển thực chương trình thay cho việc đấu nối dây - Tính mềm dẻo cao hệ thống - Bộ nhớ: Cổng ngắt đếm tốc độ cao khối vi xử lý trung tâm Hệ điều hành Bộ đếm vào – Bộ định thời Bộ đếm Bit Cổng vào Onboard Quản lý ghép nối Bus PLC - Bộ nhớ vào GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Hình 2.1: Sơ đồ khối PLC Các PLC tương tự máy tính, máy tính tối ưu hóa cho nhiệm vụ tính toán hiển thị PLC chuyên biệt cho nhiệm vụ điều khiển môi trường công nghiệp Vì PLc thiết kế:  Để chịu rung động, nhiệt độ, độ ẩm, bụi bẩn tiếng ồn  Có sẵn giao diện cho thiết bị vào  Được lập trình dễ dàng với ngôn ngữ lập trình dễ hiểu, chủ yếu giải phép toán Logic chuyển mạch Về chức điều khiển Logic PLc giống chức bọ điều khiển thiết kế sở công tắc tơ hay sở khối điện tử :  Thu thập tín hiệu vào tín hiệu phản hồi từ cảm biến  Liên kết, ghép nối tín hiệu theo yêu cầu điều khiển thực đóng mở mạch phù hợp với công nghệ  Tính toán soạn thảo lệnh điều khiển địa thích hợp 1.2.CÁC THÀNH PHẦN CƠ BẢN GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Hệ thống PLc thông dụng có năm phận gồm: Bộ xử ký, Bộ nhớ, bọ nguồn, giao diện vào thiết bị lập trình Sơ đồ khối hệ thống sau: Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống PLC a Bộ xử lý: Bộ xử lý gọi xử lý trung tâm (CPU) linh kiện chứa vi xử lý Bộ xử lý nhận tín hiệu vào thực hoạt động điều khiển thoe chương trình lưu trọng nhớ thiết bị đầu Nguyên lý làm việc xử lý tiến hành theo bước Đầu tiên thông tin lưu trữ nhớ chương trình gọi lên kiểm soát đếm chương trình Bộ xử lý liên kết tín hiệu đưa kết đầu Chu kỳ thời gian gọi thời gianvòng quét (scan) Thời gian vòng quét phụ thuộc vào tầm vóc nhớ, tốc độ CPU Chu kỳ vòng quét có sau: GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Hình 2.3: Chu kỳ vòng quét Sự thao tác chương trình dẫn đến thời gian trễ đếm chương trình qua chu trình đầy đủ, sau lại bắt đầu lại từ đầu Để đánh giá thời gian trễ người ta đo thời gian quét chương trình dài kbyte coi tiêu để so sánh PLC b Bộ modul nguồn : Là khối chức dùng để cung cấp nguồn oonr định điện áp cho PLC hoạt động Trong công nghiệp người ta thường dùng điện áp 24v DC Tuy nhiên có PLC sử dụng điện ấp 220 AC c Bộ modul CPU( centrol rocessor Unit modul): Bao gồm vi xử lý nhớ Là nơi lưu trữ chương trình sử dụng cho hoạt động điều khiển Các dạng nhớ RAM, ROM, EPROM Người ta chế tạo nguồn dự phòng cho RAM để trì chương trình trường hợp điện nguồn, thời gian trì tùy thuộc vào PLC cu thể Bộ nhớ chế tạo thành module cho phép dễ dàng thích nghi với chức điều khiển có kích cỡ khác nhau, cần mở rộng cắm thêm GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN d Giao diện nhập /xuất: Giao diện vào nơi xử lý nhận thông tin từ thiết bị ngoại vi truyền thông tin đến thiết bị bên Tín hiệu vào từ công tắc, cảm biến nhiệt độ, tế bào quang điện… Tín hiệu cung cấp cho cuộn dây công tắc tơ, rowle, van điện tử, động nhỏ…Tín hiệu vào/ra tín hiệu rời rạc, tín hiệu liên tục, tín hiệu logic Các tín hiệu vảo/ra thể sau : Hình 2.4: Giao diện nhập/xuất PLC Các kênh nhập/xuất có chức cách ly điều hòa tín hiệu cho cảm biến bộn tác động nối trực tiếp với chúng mà không cần thêm mạch điện khác Tín hiệu nhập thường ghép cách điện (cách ly) nhờ linh kiện quang hình 2.5 Dải tín hiệu nhận vào cho PLC cỡ lớn 5V, 24V,110V,220V Các PLC cỡ nhỏ nhập tín hiệu 24V GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 10 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN *Vùng chứa chương trình ứng dụng OB(organisation): miền chứa chương trình tổ chức FC(function): miện chứa chương trình tổ chức thành hàm có biến hình thức để trao đổi liệu với chương trình gọi FB( function block) : miền chứa chương trình tổ chức thành hàm có khả trao đổi liệu với khối chương trình khác, liệu xây dựng thành khối liệu riêng (DB- data block) *Vùng chứa tham số hệ điều hành chương trình ứng dụng Được chia làm miền khác bao gồm: I (Process Input Image): Miền đệm liệu cổng vào số Trước bắt đầu thực chương trình, PLC đọc giá trị logic tất cổng đầu vào cất giữ chúng vùng nhớ 1.Thông thường chưng trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic cổng vào số mà lấy liệu cổng vào từ đệm I Q (Process Output Image) :Miền đệm liệu cổng số Kết thúc giai đoạn thực chương trình, PLC chuyển giá trị logic đệm Q tới cổng số Thông thường chương trình không trực tiếp gán giá trị tới tận cổng mà chuyển chúng vào đệm Q M : Miền chứa biến cờ Chương trình ứng dụng sử dụng vùng nhớ để lưu trữ tham số cần thiết truy cập theo bít (M), biyte (MB), từ (MW), từ kép (MD) GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 23 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN T(Timer) : Miền nhớ phục vụ định thời gian bao gồm việc lưu trữ giá trị thời gian đặt trước (PV-Preset Value), giá trị đếm thời gian tức thời (CV-Current Value) giá trị logic đầu thời gian C(counter): Miền nhớ phục vụ đếm bao gồm việc lưu trữ giá trị đặt trước (PV-Presset value) , giá trị đếm tức thời (CV-Current Value) giá trị logic đếm PI (I/O External Output): Miền địa cổng module tương tự Các giá trị tương tự cổng module tương tự module đọc chuyển tự động the địa *Vùng chưa khối liệu chia làm loại: DB(Data block): Miền chứa liệu tổ chức thành khối Kích thước số lượng khối người sử dụng quy định, phù hợp với ừng toán điều khiển Chương trình truy cập miền theo bit (DBX), byte(DBB), từ(DBW), hay từ kép (DBD) L( Local Data block): Miền liệu địa phương, khối chương trình OB, FC, FB tổ chức sử dụng cho biện pháp tức thời trao đổi liệu biến hình thức với khối chương tình gọi Nội dung số liệu miền bị xóa kết thúc chương trình tương ứng OB, FC, FB Miền truy nhập từ chương trình theo bit(L) ,byte(LB), từ (LW), từ kép(LD) 2.4 NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PLC S7-300 có ngôn ngữ lập trình : • STL (Staterment List) • FBD (Function Block Diagram) GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 24 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN • LAD (Ladder Diagram) Ngôn ngữ lập trình STL ngôn ngữ “liệt kê lệnh’’, dạng ngôn ngữ lập trình thông thường máy tính, chương trình ghép nhiều câu lệnh theo thuật toán định, lệnh chiếm hàng có cấu trúc chung “ tên lệnh+ toán hạng’’ Ngôn ngữ FBD : Là ngôn ngữ “hình khối’’ ngôn ngữ đồ họa cho người quen thiết kế mạch điều khiển số Ngôn ngữ LAD: Đây ngôn ngữ lập trình “hình thang’’, dạng ngộn ngữ cho người quen thiết kế mạch điều khiển logic Có điểm ý chương trình viết STL chuyển ngôn ngữ LAD , FBD ngược lại chưa tập lệnh STL ngôn ngữ chưa hẳn có STL có tính đa dạng 2.5.MODULE ANALOG SM334 Hình 2.10.Sơ đồ đấu dây sm334 GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 25 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Nguồn nội Bộ chuyển đổi tương tự sang số (ADC) Các kênh đầu vào Các kênh đầu Bộ chuyển đổi số sang tương tự (DAC) Mạch ghép nối bus Chân nối chung Chân nối mass Kết nối chân MANA (chân 15 18) với chân mass M CPU sử dụng dây có tiết diện tối thiểu 1mm¬2 Nếu chân không nối với module tắt Ngõ vào lúc có giá trị 7FFFH, ngõ có giá trị Nếu để module hoạt động không nối mass thời gian dẫn tới hư hỏng Tuyệt đối tránh đâu nguồn ngược cực Việc nguyên nhân làm hỏng module 2.5.1.Trình tự thiết lập chỉnh cho module a/ Căn chỉnh đầu vào cho module analog - Hãy tắt nguồn cung cấp cho module GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 26 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN - Gạt switch để chọn dải đo đầu vào - Bật nguồn cho CPU module Để module ổn định vòng 15 - Sử dụng truyền, nguồn áp, nguồn dòng, cấp giá trị phút đến đầu vào - Đọc giá trị nhận CPU - Căn vào giá trị chỉnh OFFSET để đưa giá trị (căn chỉnh điểm không) , giá trị số cần thiết kế - Sau nối đầu vào với giá trị lớn dải đo - Đọc giá trị nhận CPU - Căn vào giá trị chỉnh GAIN để đọc giá trị 32000, giá trị số cần thiết kế - Lặp lại bước chỉnh OFFSET GAIN cần thiết Chú ý : - Phải chắn nguồn cung cấp cho cảm biến phải loại bỏ nhiễu phải ổn định - Dây dẫn tín hiệu phải có lớp bảo vệ chống nhiễu - Các đầu vào analog không sử dụng phải nối ngắn mạch (ví dụ A+ nối với A-) Module analog công cụ để xử lý tín hiệu tương tự thông qua việc xử lý tín hiệu số GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 27 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Analog input: Thực chất biến đổi tương tự - số (A/D) Nó chuyển tín hiệu tương tự đầu vào thành số đầu Dùng để kết nối thiết bị đo với điều khiển: chẳng hạn đo nhiệt độ Analog output : Analog output phần module analog Thực chất biến đổi số - tương tự (D/A) Nó chuyển tín hiệu số đầu vào thành tín hiệu tương tự đầu Dùng để điều khiển thiết bị với dải đo tương tự Chẳng hạn điều khiển Van mở với góc từ 0-100%, hay điều khiển tốc độ biến tần 0-50Hz Thông thường đầu vào module analog tín hiệu điện áp dòng điện Trong tín hiệu tương tự cần xử lý lại thường tín hiệu không điện nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng, khối lượng Vì người ta cần phải có thiết bị trung gian để chuyển tín hiệu tín hiệu điện áp tín hiệu dòng điện – thiết bị gọi đầu đo hay cảm biến Để tiện dụng đơn giản tín hiệu vào module Analog Input tín hiệu module Analog Output tuân theo chuẩn tín hiệu công nghiệp.Có loại chuẩn phổ biến chuẩn điện áp chuẩn dòng điện - Điện áp : – 10V, 0-5V, 5V… - Dòng điện : – 20 mA, 0-20mA, 10mA Trong tín hiệu từ cảm biến đưa lại không theo chuẩn Vì người ta cần phải dùng thêm thiết chuyển đổi để đưa chúng chuẩn công nghiệp GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 28 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Kết hợp đầu cảm biến thiết bị chuyển đổi thành cảm biến hoàn chỉnh , thường gọi tắt thiết bị cảm biến, hay thiết đo chuyểnđổi đo ( transducer) 2.5.2.Dải đo đầu module SM 334 a.Dải đo Module SM 334 hỗ trợ dải đo từ( – 10)V từ (0 – 20)mA Trái với module analog khác, SM 334 có độ phân giải thấp dải đo không âm b.Dải đầu Module SM 334 hỗ trợ dải đầu từ (0 – 10)V từ ( – 20)mA So với module khác, SM 334 có độ phân giải thấp đầu analog không vượt dải đo 2.6 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH 2.6.1 Xây dựng khối hàm FC 2.6.2 Chương trình OB 2.6.3 kết mô chương trình GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 29 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Chương 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT 3.1.1 Tìm hiểu WINCC WinCC (Window Control Center) phần mềm tạo dựng hệ SCADA HMI mạnh hãng SIEMENS dùng phổ biến giới Việt Nam WinCC có mặt nhiều lĩnh vực sản xuất xi măng, giấy, théo, dầu khí,… WinCC hệ thống điều khiển trung lập có tính công nghiệp có tính kỹ thuật, hệ thống hình hiển thị đồ họa điều khiển nhiệm vụ sản xuất tự động hóa trình Hệ thống đưa module chức tích hợp công nghiệp cho hiển thị đồ họa, thông báo, lưu trữ báo cáo Nó trình điều khiển mạnh, nhanh chóng cập nhật ảnh chức lưu trữ an toàn, bảo đảm tính lợi ích cao đem lại cho người vận hành giao diện trực quan dễ sử dụng, có khả giám sát điều khiển trình công nghệ theo chế độ thời gian thực GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 30 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Ngoài chức hệ thống, WinCC đưa giao diện mở cho giải pháp người dùng Những giao diện làm cho tích hợp giải pháp tự động hóa phức tạp, giải pháp cho công ty mở Sự truy nhập tới sở liệu tích hợp giao diện chuẩn ODBC SQL, lồng ghép đối tượng tài liệu tích hợp OLE2.0 OLE Custom Controls (OCX) Những chế làm cho WinCC đối tác dễ hiểu, dễ truyền tải môi trường Windows Để xây dựng giao diện HMI phần mềm WinCC cấu hình phần cứng phải bao gồm thiết bị PLC S7-xxx cấu hình phần cứng tối thiểu máy tính cho việc sử dụng phần mềm WinCC thiết bị khác phục vụ cho việc truyền thông • Các thành phần WinCC - Communications Drivers : driver giúp WinCC thực giao tiếp với thiết bị theo tiêu chuẩn khác nhau, ví dụ theo chuẩn mạng profibus, chuẩn mạng modbus… - Graphics Designer : công cụ giúp người dùng tạo giao diện tương thích với hệ thống thực tế, từ người dùng thực thao tác điều khiển thiết bị hệ thống - Tag Logging : công cụ thực việc lấy liệu từ trình thực thi, chuẩn bị để hiển thị lưu trữ liệu Từ liệu giúp thiết lập thông báo, bảng, biểu hoàn chỉnh giá trị trình - Alarm Logging : công cụ giúp cung cấp thông tin lỗi phát sinh trạng thái hoạt động toàn diện hệ thống Từ công cụ Alarm Logging giúp người dùng sớm nhận tình trạng nguy cấp hệ thống từ tránh giảm thiểu rủi ro, nâng cao chất lượng cho hệ thống GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 31 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN • Nguyên tắc hoạt động WinCC Một chương trình tạo công cụ soạn thảo ( bao gồm chương trình Graphic System, Alarm Logging, Archive System…) Các thông số chương trình ta lưu vùng nhớ liệu CS (Configuration database) - Khi runtime, phần mềm Runtime đọc thông tin từ vùng liệu CS Project khởi động Các giá trị biến trình lưu vào vùng liệu RT (Runtime database) Các biến thực tế đưa đến hình giao diện ( tạo Graphics Designer ), đến hệ thống lưu trữ • Quy trình tạo project WinCC - Tạo dự án “project” WinCC Có lựa chọn cho dự án Single-User Project : Dự án thực máy đơn Multi-User Project Multi-Client Project Hình 3.1 - Chọn PLC Drivers từ Tag Management Mục đích : để thiết lập kết nối truyền thông WinCC với thiết bị (chủ yếu PLC ) mạng liên kết chúng với việc trao đổi GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 32 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN liệu Mỗi driver có định dạng *.chn Ví dụ : để liên kết WinCC với S7-300 ta chọn driver “ SIMATIC S7 Protocol Suite.chn ”, để liên kết WinCC với S7-200 thông qua mạng Modbus ta chọn driver “Modbus Serial.chn ”… Sau ta chọn Driver, Driver xuất loại cổng kết nối riêng Trong WinCC cổng gọi channel Các cổng thông thường định cổng COM máy tính Để thêm kết nối Driver mới, ta cần nhấp phải chuột vào cổng kết nối >> chọn New Driver Connection - Tạo biến ( Tag ) Để tạo kết nối thiết bị dự án WinCC., trước tiên phải tạo Tags WinCC Tags tạo Tags Management Gồm có Tags nội Tags ngoại Tags Internal (tags nội) : Tag có sẵn WinCC Những Tags nội vùng nhớ WinCC, có chức PLC thực Tags External (Tags ngoại) : Là Tag trình, phản ánh thông tin địa hệ thống PLC khác Các Tags lưu nhớ PLC thiết bị khác nối với PLC thông qua Tags - Tạo hình ảnh từ cửa sổ giao diện Graphic Designer Ta phải tạo hình giao diện cho trình điều khiển giám sát Các tạo hình : Right click >> Graphics Designer >> New Picture 3.1.2 Tìm hiểu HMI HMI từ viết tắt Human-Machine-Interface, có nghĩa thiết bị giao tiếp người điều hành thiết kế với máy móc thiết bị Nói cách xác, cách mà người “giao tiếp” với máy móc HMI Cảm ứng lò viba bạn HMI, hệ thống số điều khiển máy giặt, bảng hướng dẫn lựa chọn phần mềm GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 33 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN hoạt động từ xa TV HMI,… Các ưu điểm HMI Ưu điểm lớn máy tính nhúng có hình dạng nhỏ gọn giúp thay hiển thị đường công cụ thông thường hay truyền với HMI có đầy đủ tính Người điều khiển làm việc không gian hạn chế sản nhà máy Đôi chỗ cho họ, công cụ, phụ tùng HMI cỡ lớn nên họ cần có HMI di chuyển - Một số hệ thống HMI Hình 3.1.2a HMI điều khiển trực tiếp điều khiển thông qua PROFIBUS GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 34 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Hình 3.1.2b HMI điều khiển nhiều điều khiển thông PROFIBUS Hình 3.1.2 c HMI kết nối với máy chủ thông qua đường truyền LAN(TCP/IP) 3.2 DAO DIỆN WINCC GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 35 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Mục Lục Mục Lời nói đầu Tìm hiểu cảm biến Chương : Thiết kế phần mềm đo lường s7 300 GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Trang Page 36 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS mạng truyền thông CN Giới thiệu chung PLC Giới thiệu chung điều khiển s7 300 Modul analog SM 334 Xây dựng chương trình Chương : Thiết kế giao diện giám sát GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 17 25 29 30 Page 37 [...]... chuẩn ODBC và SQL, sự lồng ghép những đối tượng và những tài liệu được tích hợp bởi OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX) Những cơ chế này làm cho WinCC là một đối tác dễ hiểu, dễ truyền tải trong môi trường Windows Để xây dựng được giao diện HMI bằng phần mềm WinCC thì cấu hình phần cứng phải bao gồm thiết bị PLC S7-xxx và cấu hình phần cứng tối thiểu của máy tính cho việc sử dụng phần mềm WinCC và các... SCADA, DCS và mạng truyền thông CN Chương 3: THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT 3.1.1 Tìm hiểu về WINCC WinCC (Window Control Center) là phần mềm tạo dựng hệ SCADA và HMI rất mạnh của hãng SIEMENS hiện đang được dùng phổ biến trên thế giới và Việt Nam WinCC hiện có mặt trong rất nhiều lĩnh vực như sản xuất xi măng, giấy, théo, dầu khí,… WinCC là một hệ thống điều khiển trung lập có tính công nghiệp và có tính... học: SCADA, DCS và mạng truyền thông CN thuộc vào tốc độ xử lý của PLC và độ lớn của chương trình Một chu lỳ thực hiện bao gồm ba giai đoạn nối tiếp nhau : • Đầu tiên, bộ xử lý đọc trạng thái của tất cả đầu vào Phần chương trình phục vụ công việc này có sẵn trong PLC và được gọi là hệ điều hành • Tiếp theo, bộ xử lý sẽ đọc và xử lý tuần tự lệnh một trong chương trình Trong ghi đọc và xử lý các lệnh,... tham số của hệ điều hành và các chương trình ứng dụng Được chia làm 7 miền khác nhau bao gồm: I (Process Input Image): Miền bộ đệm dữ liệu cổng vào số Trước khi bắt đầu thực hiện chương trình, PLC sẽ đọc giá trị logic của tất cả các cổng đầu vào và cất giữ chúng trong vùng nhớ 1.Thông thường chưng trình ứng dụng không đọc trực tiếp trạng thái logic của cổng vào số mà chỉ lấy dữ liệu của cổng vào từ... Tag ) Để tạo kết nối các thiết bị của một dự án trong WinCC., trước tiên phải tạo các Tags trên WinCC Tags được tạo dưới Tags Management Gồm có Tags nội và Tags ngoại Tags Internal (tags nội) : là Tag có sẵn trong WinCC Những Tags nội này là những vùng nhớ trong WinCC, nó có chức năng như một PLC thực sự Tags External (Tags ngoại) : Là Tag quá trình, nó phản ánh thông tin địa chỉ của hệ thống PLC khác... trạnh thái đầu vào của nó vào Data Bus Nếu một địa chỉ byte của 8 đầu ra xuất hiện trên Address Bus, modul đầu ra tương ứng sẽ nhận được dữ liệu từ Data bus Control Bus sẽ chuyển các tín hiệu điều khiển vào theo dõi chu trình hoạt động của PLC Các địa chỉ và số liệu được chuyển lên các Bus tương ứng trong một thời gian hạn chế Hê thống Bus sẽ làm nhiệm vụ trao đổi thông tin giữa CPU, bộ nhớ và I/O Bên... modul ra (các đầu ra của PLC) Hầu hết các PLC có điện áp hoạt động bên trong là 5V , tín hiêu xử lý là 12/24VDC hoặc 100/240VAC Mỗi đơn vị I/O có duy nhất một địa chỉ, các hiển thị trạng thái của các kênh I/O được cung cấp bỡi các đèn LED trên PLC, điều này làm cho việc kiểm tra hoạt động nhập xuất trở nên dể dàng và đơn giản Bộ xử lý đọc và xác định các trạng thái đầu vào (ON,OFF) để thực hiện việc đóng... năng giám sát và điều khiển quá trình công nghệ theo chế độ thời gian thực GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 30 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS và mạng truyền thông CN Ngoài những chức năng hệ thống, WinCC đưa ra những giao diện mở cho các giải pháp của người dùng Những giao diện này làm cho nó có thể tích hợp trong những giải pháp tự động hóa phức tạp, các giải pháp... MHZ Xung này quyết định tốc độ hoạt động của PLC và cung cấp các yếu tố về định thời, đồng hồ của hệ thống Bộ nhớ : - PLC thường yêu cầu bộ nhớ trong các trường hợp : - Làm bộ định thời cho các kênh trạng thái I/O - Làm bộ đệm trạng thái các chức năng trong PLC như định thời, đếm, ghi các Relay Mỗi lệnh của chương trình có một vị trí riêng trong bộ nhớ, tất cả mọi vị trí trong bộ nhớ đều được đánh... xuất nạp và chứa hệ điều hành sẵn Nếu người sử dụng không muốn mở rộng bộ nhớ thì chỉ dùng thêm EPROM gắn bên trong PLC Trên PG (Programer) có sẵn chổ ghi và xóa EPROM Môi trường ghi dữ liệu thứ ba là đĩa cứng hoạc đĩa mềm, được sử dụng trong máy lập trình Đĩa cứng hoăc đĩa mềm có dung lượng lớn nên thường được dùng để lưu những chương trình lớn trong một thời gian dài - Kích thước bộ nhớ : Các PLC loại ... nhớ RAM, EPROM sử dụng RAM (Random Access Memory ) nạp chương trình, thay đổi hay xóa bỏ nội dung lúc Nội dung RAM bị nguồn điện nuôi bị Để tránh tình trạng PLC trang bị pin khô, có khả cung cấp... (Electrically Programmable Read Only Memory) nhớ mà người sử dụng bình thường đọc không ghi nội dung vào Nội dung EPROM không bị mất nguồn , gắn sẵn máy , nhà sản xuất nạp chứa hệ điều hành sẵn Nếu... trước xử lý lệnh Với địa , nội dung ô nhớ tương ứng xuất đấu ra, trình gọi trình đọc GVHD: Thầy Hoàng Quốc Xuyên Nhóm Sv: 14 Page 13 Khoa Điện- Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Môn học: SCADA, DCS