Kết nối PLC s7-1200 với giao diện web HTML

Kết nối PLC s7-1200 với giao diện web HTML

Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 2

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ PLC S7 - 1200 3

1.1 Tổng quan về PLC của Siemen 3

1.2 S7-1200 – Bộ điều khiển mới của Siemen 3

1.3 Giới thiệu một số lệnh cơ bản của S7-1200 8

CHƯƠNG 2 TÌM HIỂU LẬP TRÌNH HTML 12

2.1 Tìm hiểu chung về giao diện HTML 12

2.2 Phần mềm sử dụng 15

2.2 Chương trình lập trình 19

CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG PHẦN MỀM TIA ĐỂ LẬP TRÌNH CHƯƠNG TRÌNH 23

CHƯƠNG 4 ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN PLC GIAO DIỆN HTML VÀO CÔNG NGHỆ KHOAN 4 VỊ TRÍ 2 CẤP TỐC ĐỘ 2 CHẾ ĐỘ 30

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay trên thế giới với sự phát triển của các nghành công nghệ thông tin, điện tử,

tự động hóa… đã làm cho đời sống con người ngày càng hoàn thiện Các thiết bị tự độnghóa đã ngày càng xuất hiện nhiều trong sản xuất và thậm chí là vào cuộc sống sinh hoạthằng ngày của mỗi con người

Là một sinh viên nghành Tự động hóa của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, vớinhững kiến thức đã học cùng với hướng dẫn đề xuất của thầy giáo, nhóm em đã chọn “

Kết nối PLC S7 – 1200 với giao diện web HTML“ làm đề tài cho đồ án II của mình.

Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài của mình, nhóm đã cố gắng hết sức đểhoàn thiện một cách tốt nhất Nhưng do kiến thức và sự hiểu biết còn hạn chế nên đồ án

sẽ không tránh khỏi những thiếu sót mong các thầy cô đóng góp ý kiến cho đề tài củachúng em có thể hoàn thiện hơn

Để hoàn thành được đồ án II này chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến

Ths Đào Quý Thịnh đã nhiệt tình chỉ bảo và giúp đỡ nhóm em trong suốt quá trình thực

hiện

Em xin chân thành cảm ơn !

Nhóm sinh viên

CHƯƠNG 1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PLC VÀ PLC S7 - 1200

1.1 Tổng quan về PLC của Siemen

Siemen đã và đang toàn thế giới đánh giá cao về lĩnh vực tự động hóa trong côngnghiệp Hiện nay, Siemen đang hoạt động trên 190 lãnh thổ, chiếm vị trí dẫn đầu thịtrường và công nghệ trên toàn cầu với các hoạt động kinh doanh trong các nghành nănglượng, công nghiệp…

Với kích thước nhỏ gọn và chi phí hợp lý, các họ bộ điều khiển của Siemen mở ratriển vọng mới trong tự động hóa công nghiệp, nhiều ứng dụng mà tự động hóa đã đượchưởng lợi từ bộ điều khiển đó

1.2 S7-1200 – Bộ điều khiển mới của Siemen

Vừa qua, năm 2009 ban tự động hóa công nghiệp – Tập đoàn Siemens vừa giới thiệu

ra thi trường bộ điều khiển PLC cỡ nhỏ S7 – 1200, như là sự tiếp nối phát triển của

S7-200 – bộ điều khiển đã quen thuộc với người sử dụng

Với thiết kế theo dạng modul, tính năng cao, SIMATIC S7-1200 thích hợp với nhiềuứng dụng tự động hóa khác nhau, cấp độ từ nhỏ đến trung bình Đặc điểm nổi bật làS7-1200 được tích hợp sẵn cổng truyền thông Profinet ( Ethernet ), sử dụng chung mộtphần mềm Simatic Step 7 Basic cho việc lập trình PLC và các màn hình HMI ( Human

Bên cạnh CPU S7-1200 và phần mềm lập trình mới, một dải sản phẩm các màn hìnhHMI mới dung cho PLC S7-1200 cũng được giới thiệu Tất cả cùng tạo ra một giải pháptích hợp, thống nhất cho thị trường tự động hóa cỡ nhỏ ( Micro Automation)

Hình 1.1 CPU SIMATIC S7-1200S7-1200 bao gồm các họ CPU 1211C, 1212C, 1214C Mỗi loại CPU có đặc điểm vàtính năng khác nhau, thích hợp cho từng ứng dụng của khách hàng

Dưới đây là tóm tắt các tính năng nổi bật của SIMATIC S&-1200

 Cổng truyền thông Profinet ( Ethernet ) được tích hợp sẵn:

- Dùng để kêt nối máy tính, với màn hình HMI hay truyền thông PLC – PLC

- Dùng kết nối với các thiết bị khác có hỗ trợ chuẩn Ethernet mở

- Đầu nối RJ45 với tính năng tự động chuyển đổi đấu chéo

- Tốc độ truyền 10/100 Mbits/s

- Hỗ trợ 16 kêt nối ethernet TCP/IP, ISO on TCP và S7 protocol

 Các tính năng về đo lường, điều khiển vị trí điều khiển quá trình:

- 6 bộ đếm tốc độ cao ( high speed counter ) dùng cho các ứng dụng đếm và đolường, trong đó có 3 bộ đếm 100kHz và 3 bộ đếm 30kHz

- 2 ngõ ra PTO 100kHz để điều khiển tốc độ và vị trí động cơ bước hay bộ lái servo( servo drive )

- Ngõ ra điều rộng xung PWM, điều khiển tốc độ động cơ, vị trí valve, hay điềukhiển nhiệt độ…

- 16 bộ điều khiển PID với tính năng tự động xác định thông số điều khiển ( tune functionality )

auto- Thiết kế linh hoạt:

- Mở rộng tín hiệu vào ra bằng board tín hiệu mở rộng (signal board ), gắn trực tiếpphía trước CPU, giúp mở rộng tín hiệu vào/ra mà không thay đổi kích thước hệđiều khiển

- Mỗi CPU có thể kết nối 8 modul mở rộng tín hiệu vào/ra

- Ngõ vào analog 0 – 10V được tích hợp trên CPU

- 3 modul truyền thông có thể kết nối vào CPU mở rộng khả năng truyền thông , ví

dụ modul RS232 hay RS485

- 50KB work memory, 2 MB load memory

- Card nhớ SIMATIC, dùng khi cần mở rộng bộ nhớ cho CPU, copy chương trìnhứng dụng hay khi cập nhật firmware

- Chẩn đoán lỗi online/offline

 Board tín hiệu của S7-1200

Board tín hiệu là một dạng modul mở rộng tín hiệu vào/ra với số lượng tín hiệu ít,giúp tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng yêu cầu mở rộng số lượng tín hiệu ít

Gồm các board:

- Một cổng tín hiệu ra analog 12 bit ( +- 10VDC, 0 – 20mA)

- Hai cổng tín hiệu vào và hai cổng tín hiệu ra số 0.5A

Hình 1.3 Board tín hiệu của S7-1200

 Modul mở rộng tín hiệu vào.ra

Các modul mở rộng tín hiệu vào/ra được gắn trực tiếp vào phía bên phải của CPU.Với dải rộng các loại modul tín hiệu vào/ra số và analog, giúp linh hoạt trong sử dụng S7-

1200 Tính đa dạng của cá modul tín hiệu vào/ra sẽ được tiếp tục phát triển

Hình 1.4 Modul mở rộng tín hiệu vào ra

 Modul truyền thông

Bên cạnh truyền thông ethernet được tích hợp sẵn, CPU S7-1200 có thể mở rộngđược 3 modul truyền thông khác nhau, giúp cho việc kết nối được linh hoạt hơn Tại thờiđiểm giới thiệu S7-200 ra thị trường, có các modul RS232 và RS485, hỗ trợ các protocoltruyền thông như modbus, USS…

Hình 1.5 Ethernet communication data exchange S7-1200 & S7-1200

1.3 Giới thiệu một số lệnh cơ bản của S7-1200

Nếu có tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra, bít ngõ ra được đặt lên 1

Nếu không có tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra, bit ngõ

ra được đặt về 0

Nếu có tín hiệu chạy qua một cuộn dây ngõ ra đảo, bit ngõ

ra được đặt về 0 Nếu không có tín hiệu chạy qua cuộn dây ngõ ra đặt, bit ngõ ra được đặt lên 1

Bool Khi lệnh S được kích

hoạt, giá trị dữ liệu ở địa chỉ OUT được đặt lên 1 Ngược lại ngõ OUT không bị thay đổi Khi lệnh R được kích

7 Lệnh RESET Bool hoạt, giá trị ở ngõ ra

được đặt về 0 Ngược lại, ngõ ra OUT không

bị thay đổi.

n: Constant out: Phần tử một mảng boolean

Giá trị của các bit có địa chỉ đầu tiên là OUT sẽ bằng 1 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 Khi đầu vào của lệnh này bẳng 0 thì các bít này vẫn giữ nguyên trạng thái Trong

đó số bit là giá trị của n

n: Constant out: Phần tử một mảng boolean

Gí trị các bit có địa chỉ đầu tiên là out sẽ bằng

0 khi đầu vào của lệnh này bằng 1 Khi đầu vào của lệnh bằng 0 thì các bit vẫn giữ nguyên trạng thái Trong đó số bit là gí trị của n.

10 Phát xung

sườn lên

Bool Phát hiện sự thay đổi

trạng thái của một tín

IN không ảnh hưởng khi Timer đang chạy.

Khi đầu vào IN được tác động vào timer sẽ tạo ra một xung có độ rộng bằng thời gian đặt PT

Timer trễ sườn lên : khi ngõ vào IN được tác động

và duy trì trạng thái liên tục với thời gian lớn hơn thời gian đặt trước thì ngõ ra Q sẽ chuyển lên mức 1 Khi ngõ vào ngừng tác động thì reset

và dừng hoạt động timer Thay đổi PT khi Timer đang chạy không ảnh hưởng tới Timer

- Timer trễ sườn lên có nhớ : Khi tổng thời gian tác động của ngõ vào lớn hơn hay bằng thời gian đặt PT thì Timer sẽ được tác động và tiếp điểm thường mở của Timer sẽ chuyển lên mức 1 Và khi trạng thái Reset của Timer bị tác động thì Timer ngừng hoạt động

và bị reset lại

14 Timer TOF Bool

Timer trễ sườn xuống : Khi ngõ vào tác động thì Timer sẽ tác động và tiếp điểm thường hở của Timer sẽ chuyển trạng thái lên 1 Khi ngõ vào ngừng tác động thì sau khoảng thời gian PT thì Timer sẽ ngừng tác động

và tiếp điểm thường mở của Timer sẽ chuyển trạng thái về mức 0.

dụng HTML trong chương trình.

CHƯƠNG 2

TÌM HIỂU LẬP TRÌNH HTML

2.1 Tìm hiểu chung về giao diện HTML

Kể từ khi con người tạo ra máy tính, người ta đã tạo ra mối liên kết giữa chúng vớinhau để trao đổi thông tin dữ liệu Những mạng lưới ra đời và nổi trội nhất là Internet.Internet mở ra một thế giới mới song song với thế giới thực theo đúng nghĩa của nó Từ

đó, con người liên lạc trao đổi với nhau theo phương thức đơn giản và nhanh chóng Songhành cùng Internet, các trang web ra đời, chúng được viết bằng ngôn ngữ HTML (HyperText Markup Language) Người sử dụng có thể truy cập vào 1 trang web bằng 1 địa chỉtên miền đã có sẵn

Ngôn ngữ HTML có ưu điểm là rất đơn giản và có thể chạy tốt với nhiều hệ điềuhành và nhiều trình duyệt web khác nhau Tuy mỗi trình duyệt do 1 hãng khác nhau sảnxuất và có 1 cách biên dịch trang web khác nhau nhưng nói chung đều cho 1 kết quảtương tự nhau Ngòai ra HTML được sọan thảo rất đơn giản, không cần chương trìnhchuyên dụng, chỉ cần notepad hoặc bất kỳ chương trình sọan thảo văn bản nào Chỉ cầnsave nó với định dạng “.htm” hay “.html”

Cấu trúc cơ bản của HTML:

Thành phần chính và cũng là thông dụng nhất của 1 HTML là các thẻ (tag), các tagnày qui định hầu như tất cả mọi thứ trong trang web 1 tag có cấu trúc như sau:

<tên tag> nội dung </tên tag>

chú ý tag luôn có phần mở đầu là tên tag bao trong cặp dấu “<>” và kết thúc tag bằng cách thêm dấu “/” vào trước tên tag Nếu thiếu xem như sai và tag này không có tác dụng.Không phải tất cả tag đều có đóng, một số tag đặc biệt không cần đóng

Ví dụ: <title> Trang chủ </title>

Đây là tag “title” và nội dung của nó là hàng chữ "Trang chủ"

một điều nữa là thứ tự mở và đóng tag Một trang web sẽ dùng rất nhiều tag và chuyện tagnằm trong tag là chuyện thường vì vậy phải chú ý thứ tự mở đóng tag để tránh đóng nhầmgây ra sai Thứ tự là tag mở trước sẽ đóng sau, tức là tag mở đầu tiên sẽ đóng sau cùng.

Trong đó ý nghĩa các tag như sau:

<html>: Thông báo cho trình duyệt web đây là định dạng html và bắt đầu đọc file.

<head>: Chứa các thông số load cho trang web như tên trang web hiển thị trên taskbar, bộ font sử dụng, các giá trị gán vào và nếu có dùng javascript thì nó cũng dùng để chứa các hàm hay khai báo các file javascript (.js) viết sẵn.

<body>: Đây là phần chính chứa nội dung sẽ hiển thị trên trình duyệt web.

HTML hỗ trợ các chức năng sau:

Hình 2.1 giao diện ban đầu của chương trìnhPhần mềm Adobe hỗ trợ các cách thức lập trình khác nhau, rất thuận tiện với từng người sử dụng.

Hình 2.2 các công cụ hỗ trợ cách thức lập trìnhCác thanh “menu bar - Insert” cho phép người sử dụng dễ dàng thao tác chọn cácthành phần cần thêm vào giao diện như các loại bảng, nút bấm, hình ảnh, đa phương

Hình 2.3 Các công cụ hỗ trợMột trang web định dạng HTML được phân làm 2 phần chính khi lập trình:

</form>

</div>

Giải thích chức năng một nút nhấn :

- Thẻ “div” dùng để phân 1 vùng theo chiều dọc trang cho cấu trúc lệnh.

- Thẻ “form” dùng để xác định kiểu của cấu trúc lệnh, ở đây chọn là kiểu “button” với chức năng “method” là hiển thị “post” lên giao diện Vì cấu trúc không tác

động đến sự hoạt động của giao diện mà chỉ truyền 1 lệnh đến PLC nên chức năng

<div float:left></div>

tương tự như các lệnh căn chỉnh khác như alig, class, id… được liệt kê theo 1 thực đơn

như dưới đây:

Hình 2.4 Các công cụ căn chỉnh cho 1 thẻNhư vậy, để lập trình cơ bản cho giao diện HTML ta sử dụng phần mềm Adobedreamweaver Đây là một công cụ hữu ích và dễ sử dụng để người dùng dễ dàng thao tácvới chương trình và có thể kiểm tra một cách trực quan bằng trình duyệt có sẵn trong hệđiều hành

<div class="main-frame"> <div class="line">

<div> <div align="center">Điều khiển khoan </div> </div>

<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_on' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan2" value="Start" />

</label></form></th>

<th width="165" scope="col">

<form id="form6" name="form6" method="post" action="">

<label>

<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_off' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan3" value="Stop" />

</label></form></th></tr>

<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_mode1' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan4" value="mode 1" />

<input type="hidden" class="button" name='"Data".khoan_mode2' value="1" />

<input type="submit" class="button" name="khoan" value="mode 2" />

<th width="167" scope="col">Trạng thái Xuống Nhanh : :=Q0.0: </th>

<th width="164" scope="col">Trạng thái Xuống Chậm : :=Q0.1: </th>

<th width="167" scope="col">Trạng thái Lên Nhanh : :=Q0.2: </th>

Khi ta chọn một project mới, chương trình sẽ yêu cầu thêm thiết bị phần cứng

(PLCs, Extra modules, PC systems, hoặc thiết bị HMI):

Hình 3.2 lựa chọn thiết bị phần cứngKhi chọn loại CPU ta chú ý đến thực đơn Firmware version, phiên bản lập trình phải tương thích với phiên bản hiện có trong phần cứng của CPU Tương tự như với chọn HMI hay trạm máy tính

Lưu ý rằng nếu nhiều hơn 2 thiết bị thì sẽ cần 1 cổng Ethernet trung gian

Tiếp theo, để sử dụng được chức năng trình duyệt HTML với PLC, ta phải thiết lậpthông số thuộc tính cho PLC trong tab “Device configuration - webserver”:

Hình 3.3 chỉnh thuộc tính cho web server

1 – Tích “enable web server on this module” để kích hoạt tính năng này

2 - Tích vào “enable automatic update” để chương trình tự cập nhật sau mỗi 10s

Để lập trình chương trình cho PLC, muốn chức năng điều khiển bằng HTML hoạt động, ta cần tạo một khối “WWW”:

Hình 3.4 khối “www”

Ta tiến hành tạo một Network xác định hàm hoạt động cho đầu ra cần điều khiển:

Hình 3.5 Network bật tắt và chọn chế độ cho khoan

Các đầu vào ra được liệt kê ở 2 mảng Tags:

- Tags cho đầu vào ra cơ bản của CPU

Hình 3.6 Bảng Tags cho các biến vào ra

- Tags cho biến vào ra của giao diện HTML:

Cách truy nhập vào các biến có cấu trúc như sau:

Cách truy cập vào trang HTML đã soạn thảo:

Từ trình duyệt Firefox Ta gõ địa chỉ của PLC đã được thiết lập từ trong chươngtrình TIA

Hình 2.8 Giao diện chính khi kết nối với PLC qua trình duyệt

Để truy cập vào trang Web của người sử dụng đã thiết lập, ta click vào danh mục

“User Pages”

Giao diện web đã lập trình trước sẽ được hiển thị như sau:

Hình 2.9 Giao diện web đã được lập trình

Từ đây, người sử dụng có thể dễ dàng điều khiển và điều chỉnh thông số và chế độ

CHƯƠNG 4

ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN PLC GIAO DIỆN HTML VÀO CÔNG NGHỆ KHOAN 4 VỊ TRÍ 2 CẤP TỐC ĐỘ 2 CHẾ ĐỘ

4.1 Tìm hiểu yêu cầu công nghệ

Trong công nghiệp ngày nay, việc tự động hóa các dây chuyền sản xuất rất quantrọng, nó giúp tiết kiệm thời gian, công sức và chi phí sản xuất cho nhà sản xuất và nângcao an toàn lao động cho người vận hành Việc cách li với các cơ cấu sản xuất là yếu tốquan trọng để nâng cao tính an toàn và cho hiệu quả giám sát cao hơn

Trong các xí nghiệp sản xuất, ta hay gặp các cơ cấu gia công kim loại, đặc trưng như

là các máy khoan đa vị trí, với yêu cầu là khoan thành 2 hành trình: khoan thô và khoantinh Hai hành trình này thực chất là để tránh sự phát nóng do ma sát của mũi khoan vớivật chất của phôi khoan, giúp bảo vệ mũi khoan, nâng cao tuổi thọ và giảm thời gian khắcphục sự cố Mặt khác, khoan cũng được điều khiển với 2 cấp tốc độ, nhằm nâng cao hiệusuất gia công, giảm thời gian không tải và giảm vận tốc ăn dao đến ngưỡng an toàn chomũi khoan

Thông thường, khi muốn điều chỉnh giữa các chế độ, người ta thường phải nạp lạichương trình cho bộ điều khiển, hoặc dùng các công tắc chuyển chế độ, dẫn tới việc phứctạp hóa công nghệ và sơ đồ đấu nối Nếu sử dụng giao diện để điều khiển cũng đòi hỏingười lập trình phải biết lập trình truyền thông kết hợp lập trình giao diện, chương trìnhlập trình đồ sộ và khó có khả năng thay đổi các thông số một khi đã hoàn thành

Với giao diện HTML và PLC s7-1200, hỗ trợ profinet và điều khiển ngay trên giaodiện trang web, sẽ giúp cho công nghệ tối giản đi rất nhiều, tiết kiệm các đầu vào ra vàđơn giản hóa điều khiển, thông số được hiển thị trực quan Ta xét thử một công nghệ điềukhiển khoan với 2 chế độ như dưới đây: