Tìm hiểu về PLC s7 1200 thiết kế bài thí nghiệm điều khiển , giám sát nhiệt độ

Do phần mềm SimaticStep 7 mang tính hướng đối tượng, quản lý dữ liệu tập trung trong TIA portal,nên việc thay đổi dữ liệu ứng dụng trong một dự án sẽ được tự động cập nhậtcho tất cả các

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình đất nước đang phát triển mạnh mẽ trên nhiều lĩnh vựcnhư kinh tế chính trị văn hóa xã hội, để trở thành một nước công nghiệp hóahiện đại hóa xứng tầm khu vực và vươn ra quốc tế thì điện tự động công nghiệpđóng góp một phần không nhỏ vào quá trình xây dựng và phát triển đấy Bởi sảnphẩm của điện tự động công nghiệp là những sản phẩm mang tính ứng dụngcao, mang lại giá trị lợi ích kinh tế lớn cho xã hội Và đương nhiên để làm đượcnhững việc đó không thể không nói đến những đóng góp quý báu của các kỹ sư

cơ điện tử bởi họ là những người đang ngày đêm miệt mài trực tiếp điều khiểnvận hành các máy móc, các dây truyền tại các nhà máy, xí nghiệp để tạo ranhững sản phẩm mang lại hiệu quả kinh tế cao

Để đạt được mục đích đó chúng ta không thể không nói tới những đónggóp vô cùng to lớn của nhà trường, các thầy cô cán bộ trong nhà trường Bởiđây là nơi, là những người nuôi dưỡng chắp cánh cho các kỹ sư về kiến thứcchuyên môn cũng như kiến thức văn hóa để làm hành trang vững vàng bước vàocuộc sống Đặc biệt hơn là các thầy cô trong bộ môn điện tự động công nghiệpĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM đã không ngại khó khăn gian khổ đangngày đêm miệt mài nghiên cứu, lao động để truyền đạt cho chúng em nhữngkiến thức quý báu nhất

Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại trường cùng với sự cốgắng tìm tòi, học hỏi của bản thân và được sự nhất trí của cán bộ hướng dẫn -

thầy Ths Trần Tiến Lương , em đã chọn đề tài : “Tìm hiểu về PLC S7-1200.

Thiết kế bài thí nghiệm điều khiển , giám sát nhiệt độ ” cho đồ án tốt nghiệp

Nội dung đồ án gồm 3 chương :

- Chương 1: Giới thiệu PLC S7-1200 và phần mềm TIA Portal

- Chương 2: Giới thiệu phần mềm giám sát WinCC và kết nối PC Access

- Chương 3: Xây dựng mô hình

Sau thời gian 3 tháng , với sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn - thầy Ths Trần Tiến Lương cùng các thầy cô giáo trong bộ môn , em đã hoàn thành cơ

bản nội dung của đồ án Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ có hạn nên đồ

án vẫn còn hạn chế Kính mong thầy cô cùng các bạn đóng góp ý kiến để đồ án

có thể hoàn thiện hơn Em hy vọng đồ án này phần nào đóng góp công sức nhỏ

bé của em vào công cuộc xây dựng, đổi mới và phát triển đất nước

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

Phạm Văn Tùng

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU VỀ PLC S7 1200 VÀ PHẦN MỀM

TIA PORTAL1.1 TÌM HIỂU VỀ PLC S7-1200

- S7-1200 bao gồm một microprocessor , một nguồn cung cấp được tíchhợp sẵn, các đầu vào/ra (DI/DO)

Hình 1.1 PLC S7-200

+ Tính năng “know-how protection” để bảo vệ các block đặc biệt của mình

- S7-1200 cung cấp một cổng PROFINET , hỗ trợ chuẩn Ethernet vàTCP/IP Ngoài ra ta có thể dùng các module truyền thông mở rộng kết nối bằngRS485 hoặc RS232

- Phần mềm dùng để lập trình cho S7-1200 là Step7 Basic Step7 Basic hỗtrợ ba ngôn ngữ lập trình là FBD , LAD và SCL Phần mềm này được tích hợptrong TIA Portal 11 của Siemens

- Vậy để làm một dự án với S7-1200 chỉ cần cài TIA Portal vì phần mềmnày đã bao gồm cả môi trường lập trình cho PLC và thiết kế giao diện HMI

1.1.2 Các module trong hệ PLC S7-1200

Các module CPU :

Các module CPU khác nhau có hình dạng , chức năng , tốc độ xử lý lệnh ,

Sign boards : SB1232AQ

- CPU tín hiệu để thích ứng với các ứng dụng

- Thêm điểm của kỹ thuật số I/O hoặc tương tự với CPU như các yêu cầuứng dụng

- Kích thước của CPU sẽ không thay đổi

Module xuất nhập tín hiệu số :

Hình 1.5 Modul xuất nhập tín hiệu số

Module xuất nhập tín hiệu tương tự

Hình 1.6 Modul xuất nhập tín hiệu tương tự

Module truyền thông

Hình 1.7 Modul truyền thông

1.2 LÀM VIỆC VỚI PHẦN MỀM TIA PORTAL

1.2.1 Phần mềm TIA PORTAL

Trong tiến trình cải tiến việc thực hiện các giải pháp tự động hóa cho côngnghiệp, Siemens đã mở rộng đáng kể môi trường thiết kế, lập trình trong lĩnhvực này Chương trình phần mềm Tự động hóa Tích hợp Toàn diện - TIA Portalcung cấp một chương trình thống nhất giúp tránh phải sử dụng các giao diệnriêng rẽ cho các hệ thống thiết kế, lập trình khác nhau Đặc tính này giúp đơngiản hóa công việc của người lập trình các giải pháp tự động và truyền động Với phiên bản TIA Portal V12, chúng ta có thể điều khiển tự động hệtruyền động trong công nghiệp một cách nhanh chóng và hiệu quả Chẳng hạn,việc chuẩn đoán lỗi và hệ thống không những đã được tích hợp toàn bộ vàochương trình TIA Portal một cách thân thiện với người sử dụng, mà còn có giaodiện thống nhất cho toàn bộ hệ thống Hơn nữa, mức độ bảo mật gia tăng giúpbảo vệ chống lại các thay đổi không cho phép

Hình 1.8 Phần mềm TIA PORTAL V12 Hiện nay, những người thiết kế lập trình các nhà máy sản xuất phải sử dụngcác công cụ phần mềm khác nhau để điều khiển các máy móc, rôbốt, và cácđộng cơ Do đó, họ phải tự làm quen với các gói phần mềm khác nhau, cập nhậtbất cứ thay đổi về thiết kế trong mỗi chương trình, và đảm bảo rằng mọi chi tiếtkhông được sai lệch Đây là một khối lượng công việc rất lớn, chưa kể tới sự đadạng của các loại máy móc ngày một tăng Trong khi đó, TIA Portal tạo ra mộtmôi trường thống nhất để lập trình tất cả các giải pháp tự động và qua đó, giảmđáng kể thời gian thiết kế, công sức và chi phí

Một hệ thống lập trình tự động cho các biến tần thường có trong các ứngdụng bơm, thang máy hay hệ thống nghiền, đã được tích hợp vào chương trìnhTIA Portal Việc chuẩn đoán hệ thống hiện nay cũng đã được tích hợp hoàn toànvào TIA Portal và qua đó, có thể kích hoạt chỉ bằng một cái nhấp chuột, chứkhông phải tự thiết kế, lập trình như trước Ngoài ra, các thông báo lỗi cũngđồng nhất trên tất cả các giao diện của người sử dụng, web servers và các bộđiều khiển TIA Portal cũng có chức năng chống lỗi cho các biến tần , truyềnđộng công nghiệp

Sự kết hợp chương trình TIA Portal với thế hệ các bộ điều khiển mới manglại thêm nhiều chức năng hơn cho môi trường thiết kế, lập trình Đối với vấn đề

bảo mật dữ liệu, hệ thống còn được bảo vệ tốt hơn, chống lại sự sao chép củacác máy móc và truy cập bất hợp pháp Cuối cùng, các ngôn ngữ lập trình khôngchỉ tương thích với phiên bản trước đó mà còn hiệu quả hơn nhiều

1.2.2 SIMATIC STEP 7

Phần mềm Simatic Step7 là gói phần mềm lập trình cho tất cả các bộđiều khiển, từ Simatic S7-1200, S7-300 và S7-400 tới các bộ điều khiển dựa trênnền máy tính PC với Simatic Nó được tích hợp trong khái niệm TIA portal(phần mềm cơ sở tích hợp tất cả các phần mềm lập trình cho các hệ thống tựđộng hóa và truyền động điện), với các trình soạn thảo như S7-SCL, S7-Graph,LAD, FBD và STL được phát triển hoàn toàn mới Với các chức năng mới giúpcho việc lập trình hiệu quả hơn qua cơ chế kéo – thả, tăng tính trực quan trongkhi lập trình , giúp cho thời gian lập trình được rút ngắn, tăng độ chính xác củabài toán tự động hóa Phần mềm Simatic Step 7 được tối ưu hóa trình duyệt SCLcho S7-300/400, đối với S7-1200 thì việc có sẵn trình soạn thảo SCL cũng làmột ngôn ngữ lập trình thứ 3 cho bộ điều khiển này, các hàm mới của ngôn ngữLAD và FBD với S7-1200 cũng như chức năng an toàn sau này Simatic Step 7 được phát triển để cấu hình, lập trình và chuẩn đoán lỗi hệthống cho tất cả các bộ điều khiển nằm trong họ Simatic Do phần mềm SimaticStep 7 mang tính hướng đối tượng, quản lý dữ liệu tập trung trong TIA portal,nên việc thay đổi dữ liệu ứng dụng trong một dự án sẽ được tự động cập nhậtcho tất cả các thiết bị như bộ điều khiển và các màn hình vận hành Việc truycập dữ liệu một lần vào duy nhất một vị trí tăng khả năng hiệu dụng trong quátrình lập, cải thiện chất lượng dự án và giảm các lỗi có thể xảy ra Tất cả các thiết bị phần cứng được cấu hình và kết nối mạng hoàn toàn trựcquan qua “Device and Network View” Các bộ điều khiển, thiết bị giao diệnngười máy, thậm chí cả máy tính PC cũng có thể được kết nối mạng một cách dễdàng , trực quan tại đây Trong chế độ trực tuyến , các thông tin chuẩn đoán lỗiđều được hiển thị

Phần mềm Simatic Step 7 có các phiên bản Step 7 Basic để lập trình cho bộđiều khiển S7-1200 và phiên bản Step 7 Professional để lập trình cho tất cả các

bộ điều khiển họ Simatic bao gồm cả S7-1200 Trong 2 phiên bản trên đều baogồm phần mềm Simatic WinCC Basic để lập trình cho màn hình Basic panels.Với phần mềm Step 7 Professional, có gói lựa chọn PID Professional để cấuhình bộ điều khiển, phiên bản trước bao gồm 2 lựa chọn là Standard PID PIDControl và Modular PID Control Cũng như lựa chọn Easy Motion Control vàStep 7 Safety để lập trình cho bộ điều khiển Fail-safe (F-CPUs) Các dự án tựđộng hóa hiện tại có thể được tái sử dụng Việc chuyển đổi cấu hình phần cứng

và mã nguồn cho tất cả năm ngôn ngữ lập trình S7-SCL, S7-Graph, LAD, FBD

và STL đều được thực hiện với phiên bản Simatic Step 7

1.2.3 Kết nối qua giao thức TCP/IP

- Để lập trình SIMATIC S7-1200 từ PC hay Laptop cần một kết nối TCP/IP

- Để PC và SIMATIC S7-1200 có thể giao tiếp với nhau , điều quan trọng làcác địa chỉ IP của cả hai thiết bị phải phù hợp với nhau

Cách tạo một Project

Bước 1: Từ màn hình desktop nhấp đúp chọn biểu tượng Tia Portal V12

Bước 2 : Click chuột vào Create new project để tạo dự án

Hình 1.9 Tạo 1 dự án trong TIA Portal

Bước 3 : Nhập tên dự án vào Project name sau đó nhấn create

Bước 4 : Chọn configure a device

Hình 1.10 Chọn configure a device

Bước 5 : Chọn add new device

Hình 1.11 Chọn add new device

Bước 6 : Chọn loại CPU trong PLC , sau đó chọn add

Hình 1.12 Chọn loại CPU trong PLC

Bước 7 : Project mới được hiện ra

Hình 1.13 Project mới được hiện ra

TAG của PLC / TAG local :

Tag của PLC

- Phạm vi ứng dụng : giá trị Tag có thể được sử dụng mọi khối chức năngtrong PLC

- Ứng dụng : binary I/O, Bits of memory

- Định nghĩa vùng : Bảng tag của PLC

- Miêu tả : Tag PLC được đại diện bằng dấu ngoặc kép

Tag Local

- Phạm vi ứng dụng : giá trị chỉ được ứng dụng trong khối được khai báo, mô

tả tương tự có thể được sử dụng trong các khối khác nhau cho các mục đíchkhác nhau

- Ứng dụng : tham số của khối, dữ liệu static của khối, dữ liệu tạm thời

- Định nghĩa vùng : khối giao diện

- Miêu tả : Tag được đại diện bằng dấu #

Sử dụng Tag trong hoạt động

Hình 1.14 Tag của PLC

- Layout : bảng tag PLC chứa các định nghĩa của các Tag và các hằng số cógiá trị trong CPU Một bảng tag của PLC được tự động tạo ra cho mỗi CPUđược sử dụng trong project

- Colum : mô tả biểu tượng có thể nhấp vào để di chuyển vào hệ thống hoặc

có thể kéo nhả như một lệnh chương trình

- Name : chỉ được khai báo và sử dụng một lần trên CPU

- Data type : kiểu dữ liệu chỉ định cho các tag

- Address : địa chỉ của tag

- Retain : khai báo của tag sẽ được lưu trữ lại

- Comment : comment miêu tả của tag

Nhóm tag : tạo nhóm tag bằng cách chọn add new tag table

- Lỗi tag

- Giám sát tag của plc

- Hiện / ẩn biểu tượng

- Đổi tên tag : Rename tag

- Đổi tên địa chỉ tag : Rewire tag

- Copy tag từ thư viện Global

1.3 LÀM VIỆC VỚI 1 TRẠM PLC

Quy định địa chỉ IP cho module CPU :

IP TOOL có thể thay đổi IP address của PLC S7-1200 bằng 1 trong 2 cách.Phương pháp thích hợp được tự động xác định bởi trạng thái của địa chỉ IP đó :

- Gán một địa chỉ IP ban đầu : Nếu PLC S7-1200 không có địa chỉ IP, IPTOOL sử dụng các chức năng thiết lập chính để cấp phát một địa chỉ IP ban đầucho PLC S7-1200

- Thay đổi địa chỉ IP : nếu địa chỉ IP đã tồn tại, công cụ IP TOOL sẽ sửa đổicấu hình phần cứng (HW config) của PLC S7-1200

Đổ chương trình xuống CPU :

Đổ từ màn hình soạn thảo chương trình bằng cách kích vào biểu tượngdownload trên thanh công cụ của màn hình

Hình 1.17 Đổ chương trình xuống CPU

Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interface như hìnhdưới sau đó nhấn chọn load

Hình 1.18 Chọn cấu hình Type of the PG/PC interface và PG/PC interfaceChọn Start All như hình vẽ và nhấn finish

Hình 1.19 Chọn Start All như hình vẽ và nhấn Finish

Giám sát và thực hiện chương trình :

Để giám sát chương trình trên màn hình soạn thảo kích chọn Monitor trênthanh công cụ

Hình 1.20 Giám sát chương trình trên màn hình

Hoặc cách 2 làm như hình dưới :

Hình 1.21 Giám sát chương trình trên màn hình

Sau khi chọn monitor chương trình soạn thảo xuất hiện như sau :

Hình 1.22 Chương trình soạn thảo xuất hiện

1.4 KỸ THUẬT LẬP TRÌNH

1.4.1 Vòng quét chương trình

PLC thực hiện chương trình theo chu trình lặp Mỗi vòng lặp được gọi làvòng quét Mỗi vòng quét được bắt đầu bằng giai đoạn chuyển dữ liệu từ cáccổng vào số tới vùng bộ đệm ảo I , tiếp theo là giai đoạn thực hiện chương trình.Trong từng vòng quét chương trình được thực hiện từ lệnh đầu tiên đến lệnh kếtthúc của khối OB1 Sau giai đoạn thực hiện chương trình là giai đoạn chuyểncác nội dụng của bộ đệm ảo Q tới các cổng ra số Vòng quét kết thúc bằng giaiđoạn truyền thông nội bộ và kiểm tra lỗi

Chú ý rằng bộ đệm I và Q không liên quan tới các cổng vào / ra tương tựnên các lệnh truy nhập cổng tương tự được thực hiện trực tiếp với cổng vật lýchứ không thông qua bộ đệm

1.4.2 Khối tổ chức OB – OGANIZATION BLOCKS

Organization blocks (OBs) : là giao diện giữa hoạt động hệ thống vàchương tŕnh người dùng Chúng được gọi ra bởi hệ thống hoạt động, và điềukhiển theo quá trình:

- Xử lý chương trình theo quá trình

- Báo động – kiểm soát xử lý chương trình

- Xử lý lỗi

- Startup oB, Cycle OB, Timing Error OB và Diagnosis OB : có thể chèn vàlập trình các khối này trong các project Không cần phải gán các thông số chochúng và cũng không cần gọi chúng trong chýõng trình chính

- Process Alarm OB và Time Interrupt OB : Các khối OB này phải đượctham số hóa khi đưa vào chương trình Ngoài ra, quá trình báo động OB có thểđược gán cho một sự kiện tại thời gian thực hiện bằng cách sủ dụng các lệnhATTACH, hoặc tách biệt với lệnh DETACH

- Time Delay Interrupt OB : OB ngắt thời gian trễ có thể được đưa vào dự

án và lập trình Ngoài ra, chúng phải được gọi trong chương trình với lệnhSRT_DINT, tham số là không cần thiết

- Start Information : Khi một số OB được bắt đầu, hệ điều hành đọc rathông tin được thẩm định trong chương trình người dùng, điều này rất hữu íchcho việc chẩn đoán lỗi, cho dù thông tin được đọc ra được cung cấp trong các

mô tả của các khối OB

1.4.3 Hàm chức năng – FUNCTION

- Funtions (FCs) là các khối mã không cần bộ nhớ Dữ liệu của các biếntạm thời bị mất sau khi FC được xử lý Các khối dữ liệu toàn cầu có thể được sửdụng để lưu trữ dữ liệu FC

- Functions có thể được sử dụng với mục đích

+ Trả lại giá trị cho hàm chức năng được gọi

+ Thực hiện công nghệ chức năng, ví dụ : điều khiển riêng với các hoạtđộng nhị phân

+ Ngoài ra, FC có thể được gọi nhiều lần tại các thời điểm khác nhau trongmột chương trình Điều này tạo điều kiện cho lập trình chức năng lập đi lặp lạiphức tạp

- FB (function block) : đối với mỗi lần gọi, FB cần một khu vực nhớ Khimột FB được gọi, một Data Block (DB) được gán với instance DB Dữ liệutrong Instance DB sau đó truy cập vào các biến của FB Các khu vực bộ nhớkhác nhau đã được gán cho một FB nếu nó được gọi ra nhiều lần.

- DB (data block) : DB thường để cung cấp bộ nhớ cho các biến dữ liệu

Có hai loại của khối dữ liệu DB : Global DBs nơi mà tất cả các OB, FB và FC

có thể đọc được dữ liệu lưu trữ, hoặc có thể tự mình ghi dữ liệu vào DB, vàinstance DB được gán cho một FB nhất định

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU PHẦN MỀM GIÁM SÁT WINCC

VÀ KẾT NỐI PC ACCESS2.1 PHẦN MỀM GIÁM SÁT WINCC

Phần mềm WinCC của Siemens là một phần mềm chuyên dụng để xâydựng giao diện điều khiển HMI (Human Machine Interface) cũng như phục vụviệc xử lý và lưu trữ dữ liệu trong một hệ thống SCARA (Supervisory ControlAnd Data Aquisition) thuộc chuyên ngành tự động hóa

WinCC là chữ viết tắt của Windows Control Center ( Trung tâm điềukhiển chạy trên nền Windows ), nói cách khác, nó cung cấp các công cụ phầnmềm để thiết lập một giao diện điều khiển chạy trên các hệ điều hành của Microsoft như Windows NT hay Windows 2000, XP, Vista 32bit (Not SP1).Trong dòng các sản phẩm thiết kế giao diện phục vụ cho vận hành và giám sát,WinCC thuộc thứ hạng SCADA (SCADA class) với những chức năng hữu hiệucho việc điều khiển

WinCC kết hợp các bí quyết của Siemens, công ty hàng đầu trong tựđộng hóa quá trình, và năng lực của Microsoft, công ty hàng đầu trong việc pháttrỉên phần mềm cho PC Ngoài khả năng thích ứng cho việc xây dựng các hệthống có qui mô lớn nhỏ khác nhau, WinCC còn có thể dễ dàng tích hợp vớinhững ứng dụng có qui mô toàn công ty như việc tích hợp với những hệ thốngcấp cao như MES (Manufacturing Excution System - Hệ thống quản lý việcthực hiện sản suất) và ERP (Enterprise Resource Planning) WinCC cũng có thể

sử dụng trên cơ sở qui mô toàn cầu nhờ hệ thống trợ giúp của Siemens có mặtkhắp nơi trên thế giới Ở Việt Nam hệ thống của Siemens được tài trợ đưa vào

hệ đào tạo chính thức

Tùy theo chức năng sử dụng mà người dùng có thể chọn các gói khácnhau của WinCC như là một trong các lựa chọn của sản phẩm Các gói cơ bảncủa WinCC chia làm hai loại như sau :

WinCC Runtime Package (Viết tắt là RT) : chứa các chức năng ứng dụngdùng để chạy các ứng dụng của WinCC như hiển thị, điều khiển, thông báo cáctrạng thái, các giá trị điều khiển và làm các báo cáo.

WinCC Complete Package (Viết tắt là RC) : bao gồm bản quyền để xâydựng cấu hình hệ thống (configuration licence) và bản quyền để chạy ứng dụng(Runtime)

Các gói này có các phiên bản khác nhau tùy theo số lượng các tham sốlàm việc (Powertag) mà nó có thể đáp ứng : 128, 256, 1024, 65536 Powertag.Powertag là các tham số làm việc mà bộ điều khiển theo dõi giá trị của nó bằngviệc nối ghép với quá trình và thiết bị mà nó điều khiển hoặc giám sát Trongtrường hợp người sử dụng muốn nâng cấp từ một phiên bản có số powertag nhỏlên cấp lớn hơn, họ có thể mua các phiên bản chuyên để năng cấp gọi là WinCCPowerpacks

Ngoài các gói phần mềm cơ bản trên, WinCC còn có các module nângcao dành cho những ứng dụng cấp cao hơn (WinCC Options) và các mô đun mởrộng đặc biệt (WinCC Add-on) Các WinCC Option là sản phẩm của SiemensAutomation and Drive (A&D) Các WinCC Add-on là các sản phẩm của các bộphận khác của Siemens hay các đối tác của Siemens xây dựng lên nhằm mởrộng chức năng hay để phù hợp với từng loại ứng dụng

Để soạn thảo một dự án ( project ) trong WinCC tiến hành thực hiện theocác bước :

 Tạo một dự án ( project ) mới trong WinCC

 Chọn PLC hoặc DRIVERS từ Tag Management

 Tạo các biến nội (Internal )

 Tạo hình ảnh từ cửa sổ giao diện Graphics Designer

 Thiết lập các thuộc tính của hình ảnh được tạo từ Graphics Designer

 Thiết lập môi trường thời gian thực hiện

 Chạy mô phỏng

2.1.1 Tạo dự án ( project ) mới

Đầu tiên khởi động chương trình WinCC 6.0 bằng cách: Từ thanh

Taskbar, chọn Start > Simatic > WinCC > Windows Control Center V6.0

Hình 2.1 Phần mềm WinCC V6.0 Hộp thoại WinCC Explorer xuất hiện, trong khung Create a New Project

có 3 lựa chọn:

Hình 2.2 Hộp thoại WinCC Explorer

Nếu chọn Single-User Project hoặc Multi-User Project phải nhập tên dựán

Để mở một dự án có sẳn chọn Open an Existing Project sau đó tim đến tập tin cóđuôi “.mcp”.

Dự án này được thực hiện trên máy đơn không có nối mạng, chọn mục SingleUser Project Sau đó, nhấp OK chấp nhận

Hộp thoại Create a new Project xuất hiện, đặt tên cho dự án trong khungProject Name

Trong khung Project Path, chọn ổ đĩa và thư mục để lưu dự án Tiếp tụcnhấp nút Create tạo dự án

2.1.2 Chọn PLC hoặc Drivers từ Tag Management

Để thiết lập kết nối truyền thông giữa Wincc với thiết bị cấp dưới cần có

một mạng liên kết chúng với nhau trong việc trao đổi dữ liệu Do đó, cần chọnmột Driver

Driver : Là giao diện liên kết giữa Wincc và PLC

Trong cửa sổ soạn thảo, nhấp chuột phải vào mục Tag Management từ trình đơn

sổ xuống chọn Add New Driver

Hình 2.5 Chọn mạng kết nối giữa WinCC và PLC

Hộp thoại Add New Driver xuất hiện, cho phép chọn mạng kết nối giữaWinCC và PLC Tuỳ theo từng loại PLC mà ta chọn mạng kết nối cho phù hợp

2.1.3 Tạo biến

Để tạo kết nối các thiết bị trên một dự án trong WinCC, trước tiên phải tạo

các Tags ( biến ) trên WinCC Biến được tạo dưới Tag Management

Biến gồm có biến nội và biến ngoại:

Biến nội ( Internal ): Là biến có sẵn trong WinCC Những biến nội này lànhững vùng nhớ trong của WinCC, có chức năng như một PLC thực sự

Biến ngoại ( External ) : Là biến quá trình, phản ảnh thông tin địa chỉ hệthống PLC khác nhau.

Các Tags có thể được lưu trong bộ nhớ PLC hoặc trên các thiết bị khác.WinCC kết nối với PLC thông qua các Tags Tạo những nhóm biến ( Groups )thiết bị : khi dự án có một khối lượng lớn dữ liệu với nhiều biến, có thể nhómcác biến này thành một nhóm biến thích hợp theo đúng qui cách Nhóm biến lànhững cấu trúc bên dưới sự liên kết PLC, có thể tạo nhiều nhóm biến và nhiềubiến trong mỗi nhóm biến nếu cần

a) Tạo các biến nội

Các biến nội dễ dàng được tạo và sau đó được gán vào một PLC thật Các

biến này có nhiệm vụ xử lý và giám sát quá trình hoạt động cũng như vận hành.Tạo biến nội bằng cách nhấp phải vào Internal Tag, chọn New Tag…

Hình 2.6 Tạo biến nội

Hộp thoại Tag Properties xuất hiện, đặt tên biến và chọn dữ liệu cho phùhợp với mỗi kiểu thiết bị Ví dụ : Nếu biến là “ động cơ’’ chọn dữ liệu BinaryTag Nếu biến là “ bồn nước” chọn dữ liệu Unsigned 8-bit Value

Hình 2.7 Đặt tên biến và chọn kiểu dữ liệu

Trong hộp thoại Tag Properties , biến có nhiều kiểu dữ liệu khác nhau như :

 Banary Tag : kiểu nhị phân

 Unsigned 8-bit value : kiểu nguyên 8 bit không dấu

 Signed 8-bit value : kiểu nguyên 8 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 tiêuchuẩn IEEE 754

 Floating Point Number 64 bit IEEE 754: kiểu số thực 64 bit theo tiêuchuẩn IEEE 754

 Text Tag 8 bit character set : kiểu kí tự 8 bit

 Text Tag 16 bit character set : kiểu kí tự 16 bit

 Raw Data Type: kiểu dữ liệu thô

b) Tạo các biến ngoại

Để tạo biến quá trình nhấp phải vào mục PLC1 chọn New Tag

Hình 2.8 Tạo biến ngoại

Hộp thoại Tag Properties xuất hiện, cho phép chọn loại dữ liệu và chuyển đổi lạinếu cần Đặt tên biến mới trong khung Name, chọn kiểu dữ liệu trong khungDatatype bằng cách nhấp mũi tên bên phải sổ xuống, rồi chọn kiểu dữ liệu cầnthiết, sau đó nhấp Select

Hộp thoại Address Properties xuất hiện như hình trên Trên hộp thoại này mô tảkiểu dữ liệu, địa chỉ vào / ra ( Input/ Output ), bit nhớ Sau khi chọn xong, nhấp

OK kết thúc quá trình lựa chọn

Hình 2.9 Chọn kiểu dữ liệu , bít nhớ cho biến ngoại

2.1.4 Chức năng Tag Logging

Tag Logging có các chức năng cho phép lấy dữ liệu từ các quá trình thực

thi, chuẩn bị để hiển thị và lưu trữ các dữ liệu đó Dữ liệu có thể cung cấp cáctiêu chuẩn về công nghệ và kỹ thuật quan trọng liên quan đến trạng thái hoạtđộng của hệ thống

Nhiệm vụ Tag Logging:

Tag Logging chia làm 2 phần:

- Hệ thống cấu hình ( Tag Logging CS )

- Hệ thống Run- Time ( Tag Logging RT )

* Tag Logging CS: Có thể gán tất cả các đặt tính cần thiết để lưu trữ và

hiển thị cho dữ liệu bằng Tag Logging CS Các đặt tính này phải được tạo vàchuẩn bị trước khi hệ thống Run-Time khởi động Tag Logging CS của WinCCcung cấp một giao diện đặc biệt cho mục đích này

* Tag Logging RT: Hệ thống Tag Logging RT nhận các giá trị dữ liệu vàliên kết chúng với các đặt tính đã ấn định Các dữ liệu định hình theo kiểu này,được thực hiện trước để hiển thị và lưu trữ

Tag Logging được thực hiện cho các mục đích sau:

 Tối ưu hóa hệ thống

 Cung cấp các thủ tục vận hành rõ ràng, dể hiểu

 Tăng năng suất

 Tăng chất lượng sản phẩm

 Tối ưu hóa chu kỳ lập lại ( delay )

 Cung cấp tài liệu

2.1.5 Các kiểu dữ liệu

Dữ liệu được chia thành các nhóm sau :

- Dữ liệu điều hành: Dữ liệu điều hành được xem là cơ sở của việc chuyển

trạng thái hiện tại, khối công việc cần làm, và hướng phát triển của hệ điều hành

- Dữ liệu đảm nhận : Gồm các thông báo, dữ liệu quá trình và các giá trị đặt

cho mỗi công đoạn sản xuất

- Dữ liệu làm việc : Bao gồm tất cả các dữ liệu đầu vào.

- Dữ liệu về máy : cho các phát biểu về trạng thái của máy.

- Dữ liệu quá trình : cho các phát biểu về phiên bản hiện hành và trước đó

của một quá trình liên tục

- Dữ liệu về chất lượng : Định ra các phát biểu về đặt tính của một sản phẩm

cần được bảo quản.Có thể có một vài dữ liệu xuất hiện trong nhiều lớp cùng lúchoặc cùng một dữ liệu được gán nhiều kiểu dữ liệu khác nhau

Tag Logging có thể thu thập và bổ túc dữ liệu quá trình Cung cấp các cơchế cơ bản để thu thập và bổ túc kiểu dữ liệu

Các phương pháp lưu trữ dữ liệu quá trình :

Dữ liệu quá trình là các giá trị đo lường được thu thập bởi các cảm biến

( sensors ) đặc biệt Để xử lý chúng trong WinCC, các dữ liệu này phải đượcgán vào những vùng lưu trữ hay Tags

Việc lưu trữ dữ liệu được điều khiển thông qua sự kết hợp giữa các sự kiện

và các chu trình Người đặt cấu hình cho hệ thống xác định loại dữ liệu nào cầnđược cất trong mỗi nơi lưu trữ.Có thể chọn một trong các phương pháp lưu trữsau:

- Việc lưu trữ liên tục tuần hoàn sẽ giám sát các giá trị đo lường / tags

- Việc lưu trữ tuàn hoàn nhận giá trị hiện thời khi ngắt được đặt cấu hìnhtương ứng xảy ra

- Việc lưu trữ tuần hoàn có chọn lọc sẽ liên kết điều khiển ngắt với điềukhiển việc lưu trữ thông qua các chu trình.

- Việc lưu trữ điều khiển quá trình nhận sự thực thi của hệ thống thông báo

Biến ( Tags ) :Biến được tạo trong WinCC và phân loại bởi quản lý dữ liệu

trong suốt hệ thống Các biến này tượng trưng cho các phép tính toán bên trong,các giá trị giới hạn, kết quả liên kết hoặc các sự kiện của hệ thống đơn giản nhưthời gian, sử dụng chuột, bàn phím, hay các giá trị đo lường khác

Biến được phân làm 3 loại: biến ngoại ( External Tags), biến nội (Internal Tags)

và biến dạng thông báo

Tags ngoại/ nội: Tags ngoại thu thập các biến quá trình tags nội thu thập

các giá trị và các trạng thái của hệ thống bên trong.Các Tags nhị phân và Analog

là những thành phần Tag Logging có chứa các đặt tính lưu trữ của các giá trị quátrình Tags ngoại và Tags nội

Các biến ( Tags ) dạng thông báo: một hay nhiều điểm đo lường từ quá

trình có thể được nhóm vào Tag dạng thông báo Kiểu truyền này được sử dụngđặc biệt khi ghi nhận sự thực thi quá trình nhanh hoặc khi có sự thu thập dữ liệutrong các khối của PLC Các giá trị nhị phân hay analog nói chung cũng được sửdụng một số dạng cũng được đặt cấu hình để thích ứng vói việc thiết lập trongquản lý dữ liệu của WinCC Chúng cũng được thu thập bởi hệ thống với hìnhthức các Tags dữ liệu thô

Các giá trị đo lường : các giá trị đo lường là dữ liệu được chuyển từ quá

trình thực tế bằng cách liên kết các kênh giao tiếp với hệ thống lưu trữ WinCC.Các giá trị đo lường này đặt trưng cho quá trình thực tế chúng bao gồm : nhiệt

độ, áp suất, tốc độ, thông báo ngắt và công tắc giới hạn

Các ngắt : ngắt có thể xảy ra dưới nhiều hình thức, có các dạng ngắt sau:

- Các ngắt nhị phân

- Ngắt giá trị giới hạn.

- Ngắt điều khiển thời gian

Các chu trình : các chu kỳ thời gian khác nhau được tạo để thu thập và

lưu trữ Tạo cơ sở để thu thập dữ liệu trong các hệ thống số (digital) Khi chúng

là đầu vào, được cung cấp độ dài thời gian ( là thời gian giữa hai lần quét ).Khoảng thời gian tối thiểu là 500ms

Lưu trữ tuần hoàn liên tục : việc thu thập dữ liệu bắt đầu khi hệ thống

khởi động ( chế độ Run Time ) và tiếp diễn trong suốt chu kỳ cho đến khi dừng

hệ thống

Lưu trữ tuần hoàn có chọn lọc : việc lưu trữ bắt đầu khi ngắt xảy ra và

được thực hiện với chu kỳ thời gian không đổi cho đến khi một ngắt thứ hai xảy

ra Khi có tính hiệu dừng, giá trị thu thập mới nhất sẽ được lưu trữ

Lưu trữ tuần hoàn : trong lưu trữ tuần hoàn, một giá trị đo lường/ biến

nhị phân hay analog chỉ được lưu trữ một lần khi có ngắt xảy ra

Lưu trữ điều khiển quá trình : các giá trị quá trình lưu trữ được nhóm

vào các khối trong PLC và được gởi dưới dạng các tags dữ liệu thô đến TagLogging bằng quản lý dữ liệu sau đó các dữ liệu sẽ được chuẩn bị sẳn trong TagLogging sử dụng chương trình quy định, dạng DLL, và được cất vào nơi lưu trữ.Dạng DLL này là một kênh phụ thuộc, do đó phải tuân thủ theo nhà sản xuất vềkênh hay về PLC

2.1.6 Cấu trúc của Tag Logging CS

Tag Logging CS có các phần chính sau :

Timers : tạo các chu kỳ thu thập và lưu trữ.

Archives : tạo các vùng lưu trữ và các tags.

Trend Window Templates : hiển thị giá trị đo lường bằng đường cong.

Table Window Templates : hiển thị giá trị đo lường theo dạng bảng.

a Timers : Tag Logging phân biệt 2 hệ thống thời gian khác nhau :

Thời gian thu thập và thời gian lưu trữ

 Thời gian thu thập : khoảng thời gian mà các giá trị trong đó được sao

chép từ ảnh quá trình của quản lý dữ liệu bởi Tag Logging

 Thời gian lưu trữ : khoảng thời gian mà dữ liệu trong đó được nạp vào

vùng lưu trữ Thời gian lưu trữ luôn là một số nguyên gồm nhiều khoảng thờigian thu thập giá trị mới nhất được nạp vào vùng lưu trữ

 Thời gian nén : được sử dụng để tạo khoảng thời gian giới hạn trong đó

dữ liệu được nén

b Lưu trữ ( Archives ) : có thể lưu trữ bằng một trong 3 cách :

 Lưu trữ giá trị quá trình: Nhận nội dung của các Tags quản lý dữ liệu.

 Lưu trữ nén: Nén dữ liệu và liên kết các giá trị rất hiệu quả Bằng cách

này, các giá trị đo lường được bổ túc trực tiếp và ghi nhận ngay lập tức Lưu trữnén cho phép lưu trữ trong thời gian dài cho tất cả các kiểu Tags khác trong TagLogging

Lưu trữ theo người dùng : Một số biến người dùng ( Tags User-Defined)

được nạp vào vùng lưu trữ cho người sử dụng Vùng này dùng để thu thập dữliệu quan trọng, ấn định tham số sản xuất, điều khiển dữ liệu liệt kê Giao tiếpgiữa PLC và WinCC được thực hiện bởi các dạng thông báo tuân thủ theo cácquy ước đặt biệt về cấu trúc

c Trends

Có thể vẽ đồ thị các đường cong từ giá trị thu được trong quá trình vớichức năng này WinCC có thể theo dõi sự thay đổi các giá trị đo lường theo thờigian một cách tổng quát và rõ ràng Có thể vẽ được nhiều đường cong trên cùng

đồ thị, bằng cách chọn nhiều biến tương ứng với các thông số cần hiển thị

d Tables

Table cũng có chức năng giống như Trend, nhưng không hiển thị các thông

số bằng đường cong mà bằng giá trị cụ thể tại một thời điểm cụ thể Với tínhnăng này của Table, khi cần thiết có thể hiệu chỉnh các thông số đầu vào để đạtđược các giá trị ngõ ra tối ưu như mong muốn

2.1.7 Hiển thị các giá trị xử lý

Quá trình hiển thị các giá trị xử lý được thực hiện theo các bước sau :

 Mở một Tag Logging mới

 Định dạng Timer

 Tạo một lưu trữ sử dụng Archiving Wizard

 Tạo một Trend Window trong Graphic Desgner

 Chèn một Trend Window vào trong hình

 Chèn một Table Window vào trong hình

 Thiết lập thông số hoạt động

 Thực thi hình ảnh trong thời gian thi hành

2.1.8 Chức năng Alarm Logging

Alarm Logging đảm bảo phụ trách các thông báo nhận được và lưu trữ,chứa các chức năng nhận thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồiđáp và lưu trữ chúng Với đặt tính này, Alarm Logging giúp người dùng tìm ranguyên nhân của lỗi trong hệ thống trong khi vận hành

Hệ thống Alarm Logging có các đặt tính sau :

 Cung cấp các thông tin về lỗi và trạng thái hoạt động toàn diện

 Cho phép sớm nhận ra các tình trạng nguy cấp

 Tránh và giảm thiểu thời báo

 Chất lượng sản phẩm ngày càng tăng

 Cung cấp tài liệu

Alarm Logging bao gồm 2 thành phần hệ thống :

 Hệ thống cấu hình ( Alarm Logging CS )